рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Предмет физики и ее связь с другими науками. Единицы физических величин. Система СИ

Предмет физики и ее связь с другими науками. Единицы физических величин. Система СИ - раздел Связь, Предмет Физики И Ее Связь С...

Предмет физики и ее связь с другими науками. Единицы физических величин. Система СИ.

Предмет физики и ее связь с другими науками.

Физика тесно связана с естественными науками. Эта теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания, как отмечал академик С. И. Вавилов… Физика тесно связана и с техникой, причем эта связь имеет двусторонний… Бурный темп развития физики, растущие связи ее с техникой указывают на значи­тельную роль курса физики во втузе: это…

Единицы физических величин.

Для объяснения экспериментальных фактов выдвигаются гипотезы. Гипотеза — это научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо явления и… В результате обобщения экспериментальных фактов, а также результатов… Для построения системы единиц произвольно выбирают единицы для нескольких не зависящих друг от друга физических…

Пространственно-временные отношения. Относительность движения. Система отсчета.

Пространственно-временные отношения являются не аб­солютными величинами, как утверждала механика Галилея — Ньютона, а относитель­ными.… Дальнейшее развитие теории относительности (общая теория относительности, или… Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и…

Кинематическое описание движения. Перемещение, скорость, ускорение.

Для характеристики движения материальной точки вводится векторная величина —… Вектором средней скорости (v) называется отношение приращения А градиуса-вектора точки к промежутку времени At:

Кинематика движения по криволинейной траектории. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения.

Криволинейное движение – это движение, траектория которого представляет собой кривую линию (например, окружность, эллипс, гиперболу, параболу). Примером криволинейного движения является движение планет, конца стрелки часов по циферблату и т.д. В общем случае скорость при криволинейном движении изменяется по величине и по направлению.

Движение по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение.

При малых углах поворота Δl ≈ Δs. 1 Рисунок 1.6.1. Линейное и угловое перемещения при движении тела по… Угловой скоростью ω тел в данной точке круговой траектории называют…  

Связь между угловыми и линейными характеристиками движения.

В случае равнопеременного движения точки по окружности (e=const)

Основная задача динамики. Масса, импульс, сила. Законы Ньютона.

· Прямая задача динамики: по заданному характеру движения определить равнодействующую сил, действующих на тело. · Обратная задача динамики: по заданным силам определить характер движения… Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного…

Силы в природе. Силы трения.

Из опыта известно, что всякое тело, движущееся по горизонтальной поверхности другого тела, при отсутствии действия на него других сил с течением… Различают внешнее (сухое) и внутреннее (жидкое или вязкое) трение. Внешним… Внутренним трением называется трение между частями одного и того же тела, например между различными слоями жидкости…

Понятие замкнутой системы. Закон сохранения и изменения импульса.

Механическая система тел, на которую не действуют внешние силы, называется замкнутой (или изолированной).

является законом сохранения импульса:импульс замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

Центр масс.

где mi и ri — соответственно масса и радиус-вектор i-й материальной точки; n —…

Реактивное движение. Уравнение Мещерского.

Движение некоторых тел сопровождается изменением их массы, например масса ракеты уменьшается вследствие истечения газов, образующихся при сгорании… Выведем уравнение движения тела переменной массы на примере движения ракеты.…

Теория удара. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.

Отношение нормальных составляющих относительной скорости тел после и до удара называется коэффициентом восстановления e: Если для сталкивающихся тел e=0, то такие тела называются абсолютно неупругими, если e=1 — абсолютно упругими.

Работа. Мощность.

Чтобы охарактеризовать скорость совершения работы, вводят понятие мощности:

Кинетическая энергия.

Кинетическая энергия механической системы — энергия механического движения этой системы.

Из формулы видно, что кинетическая энергия зависит только от массы и скорости тела, т.е. кинетическая энергия системы есть функция состояния ее механического движения.

Кинетическая энергия механической системы равна сумме кинетических энергий тел, входящих в систему.

 

Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.

Потенциальная энергия — механическая энергия системы тел, определяемая их вза­имным расположением и характером сил взаимодействия между ними.   потенциальная энергия упругодеформированного тела

Закон сохранения и изменения энергии в механике.

Закон сохранения механической энергииможно сформулировать так: в консервативных системах полная механическая энергия сохраняется. Энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из…  

Законы сохранения и симметрия пространства и времени.

  19) Движение твердого тела. Момент инерции. Момент инерциитвердых телразной… Движение твердого тела при котором все точки прямой 00’ жёстко связаны с телом остаются неподвижными называется…

Теорема Штейнера.

 

Кинетическая энергия твердого тела, совершающего поступательное и вращательное движение.

  В случае плоского движения тела, например цилиндра, скатывающегося с наклонной…  

Момент силы. Уравнение движения твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент импульса.

, где М— псевдовектор, его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от г к F. Модуль момента силы , где а — угол между г и F; r sin а = / — кратчайшее… Уравнение представляет собой уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси.

Закон сохранения и изменения момента импульса.

Момент импульса твердого тела относительно оси равен произведению момента инерции тела относительно той же оси на угловую скорость : Продифференцируем уравнение по времени: т.е.  

Деформации твердого тела.

При деформации тела возникают силы упругости. Физическая величина, определяемая модулем силы упругости, действующей на единицу площади поперечного…  

Описание движения в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции.

Так как F = та (а —ускорение тела в инерциальной системе отсчета), то Рассмотрим 3 случаи:

Силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчета.

Силы инерции, действующие на тело, покоящееся во вращающейся системе отсчета.

Силы инерции, действующие на тело, движущееся во вращающейся системе отсчета.

Кориолисовой силой инерции :

Раскрывая содержание Fm в формуле получим основной закон ди намики для неинерциальных систем отсчета:

 

Элементы механики жидкостей. Уравнение Бернулли. Формула Торричелли.

Физическая величина, определяемая нормальной силой, действующей со стороны жидкости на единицу площади, называется давлением р жидкости: Единица давления — паскаль (Па): 1 Па равен давлению, создаваемому силой 1 Н, равномерно распределенной по нормальной…

Уравнение Бернулли.

Выделим в стационарно текущей несжимаемой идеальной жидкости трубку тока, ограниченную сечениями S1 и S2, по которой жидкость течет слева направо… (30,1) где ЕхиЕ2 — полные энергии жидкости массой т в местах сечений Si и S2 соответственно.

Формула Торричелли.

Это выражение получило название формулы Торричелли.

Вязкость. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.

- динамическое вязкость. где коэффициент пропорциональности n, зависящий от природы жидкости,… Единица вязкости — паскаль-секунда (Па • с): 1 Па • с равен динамической вязкости среды, в которой при ламинарном…

Число Рейнольдса.

Профиль усредненной скорости при турбулентном течении в трубах (рис. 55) отличается от параболического профиля при ламинарном течении более бы-… где р — плотность жидкости; (г;) — средняя по сечению трубы скорость жидкости; d— характерный линейный размер,…

Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Инварианты преобразования.

Рассмотрим две системы отсчета: инерциальную систему К (с координатами х, у, z), которую условно будем считать неподвижной, и систему К' (с координатами х', у', z'), движущуюся относительно К равномерно и прямолинейно со скоростью и (и — const). Отсчет времени начнем с момента, когда начала координат обеих систем совпадают. Пусть в произвольный момент времени t расположение этих систем относительно друг друга имеет вид, изображенный на рис. 60. Скорость и направлена вдоль 00', радиус-вектор, проведенный из Ов О', f0 — ut. Найдем связь между координатами произвольной точки А в обеих системах. Из рис. 60 видно, что

(34,1)

 

(рис.60)

Уравнение (34.1) можно записать в проекциях на оси координат:

(34,2)

Уравнения (34.1) и (34.2) носят название преобразований координат Галилея.

В частном случае, когда система К' движется со скоростью v вдоль положительного направления оси х системы К (в начальный момент времени оси координат совпадают), преобразования координат Галилея имеют вид

В классической механике предполагается, что ход времени не зависит от относительного движения систем отсчета, т.е. к преобразованиям (34.2) можно добавить еще одно уравнение:

t=t'. (34.3)

Записанные соотношения справедливы лишь в случае классической механики (и <С с), а при скоростях, сравнимых со скоростью света, преобразования Галилея заменяются более общими преобразованиями Лоренца1 (см. § 36). Продифференцировав выражение (34.1) по времени [с учетом (34.3)], получим уравнение

(34,4)

которое представляет собой правило сложения скоростей в классической механике.

Ускорение в системе отсчета К

Таким образом, ускорение точки А в системах отсчета К и К', движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, одинаково:

(34,5)

Следовательно, если на точку А другие тела не действуют (а =0), то, согласно (34.5), и а! = 0, т.е. система К' является инерциальной (точка движется относительно нее равномерно и прямолинейно или покоится). Изуравнения (34.5) следует, что если выполняется равенство F — та, то выполняется и равенство F' = то! (масса имеет одинаковое числовое значение во всех системах отсчета). Поскольку системы К и К' были выбраны произвольно, то полученный результат означает, что уравнения динамики при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой формулируются одинаково. Это утверждение и есть механический принцип относительности (принцип относительности Галилея). Галилей первым обратил внимание на то, что никакими механическими опытами, проведенными в данной инерциальной системе отсчета, нельзя установить, покоится ли она или движется равномерно и прямолинейно. Например, сидя в каюте корабля, движущегося равномерно и прямолинейно, мы не можем определить, покоится корабль или движется, не выглянув в окно.

 

Инвариантные величины — величины, имеющие одно и то же числовое значение во всех системах отсчетах.

Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца.

I. Принцип относительности:никакие опыты (механические, электрические, оптические), проведенные внутри данной инерциалыюй системы отсчета, не дают… II. Принцип инвариантности скорости света:скорость света в вакууме не зависит…  

Преобразования Лоренца.

(36,1) то в системе К' координата светового импульса в момент достижения точки А (36,2)

Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Закон взаимосвязи массы и энергии.

Основной закон релятивистской динамики материальной точки.

(39.1) где m0 — масса покоя частицы, т. е. масса, измеренная в той инерциальной…

Закон взаимосвязи массы и энергии

(40.1) Учитывая, что dr = v dt, и подставив в (40.1) выражение (39.2), получаем

Гармонические колебания и их характеристики. Амплитуда, частота и фаза гармонических колебаний.

Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних… (1) где ω0 — круговая (циклическая) частота, А - максимальное значение колеблющейся величины, называемое амплитудой…

Рис.1

 

Из выражения (5) непосредственно вытекает дифференциальное уравнение гармонических колебаний

(6)

(где s = A cos(ω0t+φ)). Решением данного дифференциального уравнения является выражение (1).

Гармонические колебания графически изображаются методом вращающегося вектора амплитуды, или методом векторных диаграмм. Для этого из произвольной точки О, которая выбрана на оси х, под углом φ, который равен начальной фазе колебания, откладывается вектор А, у которого модуль равен амплитуде А рассматриваемого колебания (рис. 2). Если данный вектор привести во вращение с угловой скоростью ω0, которая равна циклической частоте колебаний, то проекция конца вектора будет перемещаться по оси х и принимать значения от –А до +А, а колеблющаяся величина будет изменяться со временем по закону s = Acos(ω0t+φ). Значит, гармоническое колебание можно представить как проекцию на некоторую выбранную произвольным образом ось вектора амплитуды А, который отложен из произвольной точки оси под углом φ , равным начальной фазе, и вращающегося с угловой скоростью ω0 вокруг этой точки.


 

Рис.2

 

В физике часто используется другой метод, отличающийся от метода вращающегося вектора амплитуды лишь по форме. В данном методе колеблющуюся величину представляют комплексным числом. Используя формулу Эйлера, для комплексных чисел

(7)

где - мнимая единица. Значит уравнение гармонического колебания (1) можно представить в комплексной форме:

(8)

Вещественная часть формулы (8)

есть гармоническое колебание. Обозначение Re вещественной части условимся опускать и (8) записывать в форме

В теории колебаний уславливаются, что колеблющаяся величина s равна вещественной части комплексного выражения, стоящего в этом равенстве справа.

Скорость, ускорение гармонических колебаний.

Таким образом, мы видим, что скорость при гармоническом колебательном движении также изменяется по гармоническому закону, но колебания скорости… Величина - максимальная скорость колебательного движения (амплитуда колебаний…

Гармонический осциллятор. Пружинный, физический и математический маятники.

(1) где две точки сверху означают двукратное дифференцирование по времени.… 1. Пружинный маятник — это груз массой m, который подвешен на абсолютно упругой пружине и совершает гармонические…

Рис.1

 

Если маятник из положения равновесия отклонили на некоторый угол α, то, используя уравнение динамики вращательного движения твердого тела, момент M возвращающей силы

(4)

где J — момент инерции маятника относительно оси, которая проходит через точку подвеса О, l – расстояние между осью и центром масс маятника, Fτ ≈ –mgsinα ≈ –mgα — возвращающая сила (знак минус указывает на то, что направления Fτ и α всегда противоположны; sinα ≈ α поскольку колебания маятника считаются малыми, т.е. маятника из положения равновесия отклоняется на малые углы). Уравнение (4) запишем как

или

Принимая

(5)

получим уравнение

идентичное с (1), решение которого (1) найдем и запишем как:

(6)

Из формулы (6) вытекает, что при малых колебаниях физический маятник совершает гармонические колебания с циклической частотой ω0 и периодом

(7)

где введена величина L=J/(ml) — приведенная длина физического маятника.

Точка О' на продолжении прямой ОС, которая отстоит от точки О подвеса маятника на расстоянии приведенной длины L, называетсяцентром качаний физического маятника (рис. 1). Применяя теорему Штейнера для момента инерции оси, найдем

т. е. ОО' всегда больше ОС. Точка подвеса О маятника и центр качаний О' имеют свойство взаимозаменяемости: если точку подвеса перенести в центр качаний, то прежняя точка О подвеса будет новым центром качаний, и при этом не изменится период колебаний физического маятника.

3. Математический маятник — это идеализированная система, состоящая из материальной точки массой m, которая подвешена на нерастяжимой невесомой нити, и которая колеблется под действием силы тяжести. Хорошее приближение математического маятника есть небольшой тяжелый шарик, который подвешен на длинной тонкой нити. Момент инерции математического маятника

(8)

где l — длина маятника.

Поскольку математический маятник есть частный случай физического маятника, если предположить, что вся его масса сосредоточена в одной точке — центре масс, то, подставив (8) в (7), найдем выражение для периода малых колебаний математического маятника

(9)

Сопоставляя формулы (7) и (9), видим, что если приведенная длина L физического маятника равна длине l математического маятника, то периоды колебаний этих маятников одинаковы. Значит, приведенная длина физического маятника — это длина такого математического маятника, у которого период колебаний совпадает с периодом колебаний данного физического маятника.

Движение гармонического осциллятора при наличии сил сопротивления. Свободные затухающие колебания.

Вынужденные механические колебания. Явление резонанса.

– основное уравнение колебательного процесса, или

36)

Преобразуем и (3.3.2) через косинус:

(3.3.5)

Обозначим – угол между смещением и вынуждающей силой.

Подставим (3.3.3), (3.3.4) и (3.3.5) в (3.3.1):

Каждое слагаемое последнего уравнения можно представить в виде соответствующего вращающегося вектора амплитуды:

амплитуда ускорения; – амплитуда скорости; амплитуда смещения; амплитуда вынуждающей силы, причем

Вектор амплитуды силы найдем по правилу сложения векторов:

.

Рис. 3.3

Из рис. 3.2 видно, что . Найдем амплитуду А:

(3.3.7)

Таким образом, и .

При постоянных F0, m и β амплитуда зависит только от соотношения круговых частот вынуждающей силы ω и свободных незатухающих колебаний системы ω0.

Начальную фазу вынужденных колебаний можно найти из выражения

(3.3.8)

Из рис. 3.3 видно, что сила опережает смещение на угол, который определяется из выражения

.

Проанализируем выражение (3.3.7).

1) (частота вынуждающей силы равна нулю), тогда

статическая амплитуда (колебания не совершаются).

2) (затухания нет). С увеличением ω (но при ) амплитуда растет и при резко возрастает ( ). Это явление называется резонанс. При дальнейшем увеличении ω ( ) амплитуда опять уменьшается (рис. 3.4).

Рис. 3.4

3) Амплитуда будет максимальна при минимальном значении знаменателя. Для нахождения точки перегиба возьмем первую производную по ω от подкоренного выражения (3.3.7) и приравняем ее к нулю:

4) ω0, следовательно, выражение в скобках равно нулю:

, отсюда

где ωрез – резонансная частота.

Явление возрастания амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к ωрез называетсярезонансом.

Для консервативной системы, т.е. из (3.3.9) следует ; для диссипативной ωрез несколько меньше собственной круговой частоты ω0 (рис. 3.4).

С увеличением коэффициента затухания β явление резонанса проявляется все слабее и исчезает при .

– Конец работы –

Используемые теги: Предмет, физики, связь, другими, науками, Единицы, физических, величин, система, СИ0.135

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Предмет физики и ее связь с другими науками. Единицы физических величин. Система СИ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Понятие о физической величине. Международная система единиц физических величин СИ
Под значением физической величины понимают ее оценку, выражаемую произведением отвлеченного числа на принятую для данной физической величины… Например, в качестве единиц длины применяют метр, сантиметр и др. Одной из… Производными единицами, не имеющими специального обязательного наименования являются площадь, объем, скорость,…

Предмет физики. Разделы механики. Методы физического исследования. Связь физики с другими дисциплинами. Физические модели
Физика это наука о природе в самом общем смысле часть природоведения Она изучает вещество материю и энергию а также фундаментальные... Элементы кинематики материальной точки Радиус вектор... Второй и третий законы Ньютона закон Ньютона ускорение приобретаемое материальной точкой пропорционально...

Методология физики: физические законы, физические явления, физические величины 4
Вступление... Предмет физики Материя движение материи пространство время...

Предмет, задачи, структура и система основных понятий педагогической психологии. Ее связь с другими науками.
Образование как социальное пространство формирования личности... Современные тенденции развития образования... Предмет задачи структура и система основных понятий педагогической психологии Ее связь с другими науками...

Лекция 1. Тема: Операционная система. Определение. Уровни операционной системы. Функции операционных систем. 1. Понятие операционной системы
Понятие операционной системы... Причиной появления операционных систем была необходимость создания удобных в... Операционная система ОС это программное обеспечение которое реализует связь между прикладными программами и...

Предмет общая геология и связь его с другими науками
есть несколько блоков... блок вещественный кристаллография петрография минералогия геохимия учение... исторический историческая геология России палеонтология...

Медицинская микробиология, ее предмет, методы, связь с другими науками
Микроскопия люминесцентная свечение под воздействием энергии света эл лучей ионизир излуч Собственная без окраски наведенная окр... Микроскопич метод метод изучения морф и тинкториальных св в бактерий на... Химический состав бактериальной клетки Вода...

ПРЕДМЕТ ТЕОРИИ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Спецификой предмета является изучение закономерностей физического воспитания и управление развитием ребенка от рождения до семи лет
ПРЕДМЕТ ТЕОРИИ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ... В системе дошкольного образования теория и методика физического воспитания как... Цель физического воспитания ребенка это подготовка к жизни труду защите Отечества...

Предмет, понятие, метод, система. Понятие, предмет. Система
Тема... Предмет понятие метод система...

0.062
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам