Шпоры по физике - файл n1.doc

Шпоры по физике
скачать (134 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc134kb.23.11.2012 19:59скачать

n1.doc


________________________________________________

№17

Моментом инерции материальной точки относительно оси называется величина J=m r 2. Где r – расстояние от точки до оси вращения.

Если тело состоит из нескольких материальных точек, то момент его инерции будет равен сумме моментов инерций этих точек.

Момент инерции – это масса тела поступательного движения. Физический смысл: момент инерции тела аналогичен массе тела при вращательном движении. [кг м2].

Теорема Штейнера: Момент инерции тела относительно произвольной оси равен массе тела, умноженной на квадрат расстояния между осями, плюс момент инерции тела относительно оси, параллельной данной и проходящей через его ось центра масс.

J = ma2+ J0.

________________________________________________

№20





_______________________________________________

№16

Моментом импульса (моментом количества движения) материальной точки относительно оси называется векторная величина L = [r*P] = [r*mv] ; где все величины – векторы ; r – расстояние от оси вращения до этой точки. Импульс точки: P = mv. Моментом силы M называется величина M=[r*F]

Уравнение моментов – dL / dt = M.

Кинетическая энергия катящегося тела равна произведению половины квадрата угловой скорости на момент инерции этого тела. K = Jw2/2.

_______________________________________________

№15

Закон сохранения энергии связан с однородностью времени, т.е. выбор начала отсчета времени не изменяет физических законов. Физические законы инвариантны относительно выбора начала отсчета времени.

Полной энергией называется сумма кинетической и потенциальной энергий. Е=К+П.

В замкнутой системе механическая энергия сохраняется. В природе все системы являются диссипативными, и энергия убывает. Она переходит из одного вида в другой.

________________________________________________

№1

Мир окружающий нас материален. Он состоит из наиболее общих, вечно существующих и непрерывно движущихся материй. Материя – все то, что существует вне и независимо от нашего сознания. Конкр. виды материи: элем. Частицы, физ. поля, физ. тела. Физика – наука, которая изучает общие св-ва, физ. законы движения и их св-ва. Физика – наука о наиболее простых и общих формах движения материй или их взаимном превращении. Физика, как наука связана с математикой. Математика – инструмент познания физики. Физика очень тесно связана с техникой, причем связь носит двойственный характер. Физика выросла из потребности техники. Техника определяет путь физ. исследований. Физика – база для создания новых отраслей техники: микропроц. ядерной и др., служит базой для самых передовых технологий. Таким образом, изучение физики позволяет создать основу для общенаучн. и общетехн. подготовки специалиста. Позволяет овладеть техникой физ.мышления.

_________________________________________________

________________________________________________

№3

Физическая модель: При изучении реальных явлений мы встречаемся с большим разнообразием факторов, учесть некоторые из них мы можем, другие нет. По этой причине при решении любой реальной задачи мы вынуждены что-то отбрасывать т.е. моделировать. И таким образом мы приходим к понятию физической модели. (Например, механика использует такие модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твёрдое и абсолютно упругое тело, абсолютно неупругое тело и мн.др.) После выбора физической модели, учёта всех факторов, выбирается математическая модель (т.е. просто формула) и далее производится расчёт задачи.

Пространство и время – понятия, означ. основные формы существ. материи. Пространство выражает порядок располож. объектов, время – порядок смены явлений. Св-ва пространства и времени делят на метрические (протяж., длит.) и топологические. Согласно Ньютону пространство и время – две разные сущности, не зависящие друг от друга и протек-х в них процессов.

Кинематическое описание движения

Для кинематического описания движения тел в зависимости от условия задач используют различные физические модели. Положение тел в мех. всегда характериз-ся декартовой сист. координат. С течением времени при движении точки ее корд. изм.

y=y(t)

x=x(t)

z=z(t)

_______________________________________________

№5

К угловым характеристикам ускорения относятся: угловая скорость, угловое ускорение, угол поворота и частота обращения.

Угловая скорость – векторная величина, определяемая первой производной угла поворота тела по времени.

Угловое ускорение – векторная величина, определяемая первой производной угловой скорости по времени.

Нормальное ускорение характеризует быстроту изменения скорости по направлению (направл. к центру кривизны траектории), а тангенциальное характеризует быстроту изменения скорости по модулю (направл. по касат. к траектории). (; )

_______________________________________________

№9

3-й: Силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль одной прямой, соедин эти точки. Третий закон позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек.

Силы инерции – силы, обусловленные ускоренным движением относ. измеряемой сист. отсчёта. Таким образом силы инерции не подчиняются закону Ньютона, т.к. если на кокое-либо тело действ. сила инерции, то не существует продиводействующей ей силы.

Силы могут быть различной природы.

Силы трения, упругости, тяготения.

Силы тяготения Кеплеровы законы движения планет:

  1. Планеты движутся по эллипсам в одном из фокусов которого нах-ся солнце.

  2. R (вектор) планеты за равные промежутки времени описывает одинак S.

  3. Кв-ты периода обращения планет относ. как кубы больших полуосей их орбит

F=G* m1m2/rІ

Силы тяготения всегда направлены вдоль прямой соединяющей центры тел. Любое тело окружено гравитах-м полем, которое действует на любое тело с силами пропорц. их массам.

Сила упругости возникает в рез-те вр. тел, сопровожд. их деформациями. Fупр имеет направление противопол. смещению частиц и внешней силы.

Fупр=-kx

Силы трения Fтр = f*N, где f – коэф. трения.

Трение, возникающие при относительном перемещении сухих поверхностей твердого тела, называется сухим трением. Различают три вида сухого трения: трение покоя, скольжения и качения.

_________________________________________________


________________________________________________

№18

Момент инерции тела правильной геометрической формы вычисляется с помощью интеграла. Если это тело разбито на неограниченное количество элементов с малой массой dm, находящихся на разных расстояниях от оси вращения, то .

Момент инерции однородного полого обруча (цилиндра) J=mR2, Момент инерции сплошного обруча (цилиндра) J=1/2 * mR2.

Момент инерции стержня, если ось вращения проходит по середине J=1/12 * L2m.; если ось вращения проходит через торец J=1/3 * L2m.

Момент инерции шара J=2/5 * mR2.

Если тело имеет неправильную форму, то J определяется опытным путем.

________________________________________________

№21

Основное уравнение динамики вращательного движения. M=dL/dt = Jdw/dt = JE; M = J E (M,E - вектора). Основное уравнение динамики вращательного движения – это аналог 2го закона Ньютона для вращательного движения. (F-M, m-J, a-E).

______________________________________________

№23

В основе специальной теории относительности лежат 2 постулата, которые экспериментально установлены.

1 постулат обобщает принцип механической независимости Галилея на все физические явления. В любых инерциальных системах отсчета все физические явления при одних и тех же условиях протекают одинакова.

2 постулат. Скорость одинакова во всех направлениях и во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в вакууме является предельной скоростью в природе.

Выберем 2 инерциальные системы отсчета k (x, y, z, t) и k’ (x’, y’, z’, t’). Будем считать, что система отсчета k’ движется относительно системы k со скоростью v, направленной вдоль оси OX.



- ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛОРЕНЦА.

Следствия из преобразований Лоренца:

1. Сокращение длинны движущихся объектов:

L=L0((корень) 1 – v2/ c2)

2. Замедление движущихся часов:

t=t0 / ((корень) 1 – v2/ c2)

3. Закон сложения скоростей:

vн=(vп+vотн) / (1+vп vотн / c2)

_______________________________________________

№12

Энергия - единая количественная мера различных форм движения материи и их взаимодействий.

Энергия, отданная одним телом, равна энергии, полученной другим телом.

Работа силы – это количественная характеристика процесса обмена энергией между телами.

Мощность – физическая величина, характеризующая количество работы А за время t. N=dA / dt [1 Вт] =Дж / c.

Кинетическая энергия – это энергия механического движения. Изменение кинетической энергии происходит за счет работы внешних сил. dA = dК. К = mv2 / 2.

________________________________________________

№2

Классическая Квантовая

  1. Механика и термодинамика

1. Физика излучения

  1. Молекулярная физика

2. Квантовая Механика

  1. Электричество

3.Физика атомного ядра

  1. Магнетизм 4.Физика элементарных частиц

  2. Колебания и волны

5. Атомная физика

Единицами физ. величин наз-ся конкретные физ. величины, которым по определению присв. значение равное 1. Единицы подразделяются на системные и внесистемные. Сист. единицы подразд. на основные и производные.

= 1650763.73 длины волны в вакууме излучения соотв. Перехода между уровнями 10 и 5d5 атома криптона (Cp)

1кг = массе междунар. прототипа платиноиридиевого цилиндра

_________________________________________________


_________________________________________________

№7

Динамика изучает движение материальных тел под действием приложенных сил. В динамике также рассм. обратная задача (определение законов взаимод. точки с окруж. телами, если известен кинематический з-н ее движения. Пример: открытие Ньютоном з-на Всемирного тяготения.

Масса тела – физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая её инерционное (инертная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства. Масса, как мера инертности тела проявляется при попытках изменить вектор ее скорости, при этом изменить как по направлению, так и по величине. Тело, оказ. сопротивление любой попытке измен. его скорость. Масса тела является количественной мерой этой сопротивляемости. Существует соотношение (mин-mгр)/mин=10Ї№І

Импульс материальной точки: векторная физическая величина, численно равная произведению массы материальной точки на её скорость и имеющая направление скорости. p=m*V, ( величина, которая характеризует изменение количества движения) импульс системы Импульс может изменяться как по величине, так и по направлению.

_______________________________________________

№4

При прямолинейном движении вектор движения совпадает с соотв. участком траектории. Модуль перемещ. равен пройденному пути.

Скорость характеризует движ. мат. точки, определяет быстроту и направление движения в данный момент времени. ?=S/t.

Чтобы охарактеризовать измен. скорости мат. точки со временем исользуется величина a (ускорение). Эта величина характеризует быстроту изменения скорости по модулю и направлению.

Равномерное прямолинейное движение:

а>0, а=const.

S=V0t+atІ/2 V=V0+at

При торможении:

S=V0t-atІ/2 V=V0+at

_______________________________________________

№10

Внутренние силы: силы взаимодействия между материальными точками механической системы.(мех. система – совокупность матер точ и тел рассматр-х как единое целое. При этом могут возникать силы взаимодействия между матер точками, а коль они принадлежат системе, то и силы возникающие между этими точками наз. внутр. силами.).

Внешние силы: силы, с которыми на материальные точки механической системы действуют внешние тела. Мех. сист. тел, на которые не действуют внешние силы называют замкнутые (изолированные).

Результирующий вектор внешних сил равный геометр. ? всех внешних сил, действ-х на систему наз-ся главным вектором внешних сил.

Закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы сохраняется ( не изм с теч вр)

(n – число материальных точек (тел), входящих в систему).

________________________________________________

№25

Релятивистский закон сложения скоростей:

Пусть материальная точка движется в системе K’ вдоль оси x’, а K’ движется относительно К со скоростью v (оси x и x’ совпадают).





Если скорости малы по сравнению со скоростью с, то эти формулы переходят в закон сложения скоростей в классической механике. Скорость с- предельная скорость, которую невозможно превысить.

_______________________________________________

№27

Закон взаимосвязи массы и энергии в релятивистском случае:

формулу

Можно записать в виде: . Энергия тела и его релятивистская масса всегда пропорциональны друг другу. Всякое изменение энергии тела сопровождается изменением релятивистской массы тела и, наоборот, всякое изменение массы сопровождается изменением энергии тела: .

Энергия связи системы
_________________________________________________


________________________________________________

№19

Кинетическая энергия катящегося тела. При вращательном движении катящегося тела каждая точка участвует в 2х движениях – поступательном и вращательном. Скорость поступательного движения всех точек колеса одинакова и равна скорости поступательного движения колеса в целом.

Моментом импульса (моментом количества движения) материальной точки относительно оси называется векторная величина L =[r * P] ; где все величины – векторы ; r – расстояние от оси вращения до этой точки. Импульс точки: P = mv. Моментом силы M называется величина M=[r *F]

Моментом импульса твердого тела dL / dt = M - Это закон сохранения импульса. Если на систему тел не действует момент силы M или равнодействующая всех сил равна нулю, то момент импульса этой системы остается постоянным.

________________________________________________
№22

Все системы отсчета делятся на инерциальные и не инерциальные. Во всех инерциальных системах отсчета все физические процессы протекают одинаковым образом и никакими опытами, проводимыми внутри системы нельзя установить движется система прямолинейно и равномерно или покоится. Это получило название принцип относительности. Установив закон в одной инерциальной системе можно без изменения применять его в другой.

В Ньютоновской механике при переходе от одной инерциальной системы отсчета k (x, y, z, t) к другой k’(x’, y’, z’, t’), движущейся относительно 1ой со скоростью u, справедливы преобразования Галилея. Время течет одинаково во всех инерциальных системах отсчета и размеры тел не меняются при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Физические законы и величины, которые не изменяются при переходе из одной инерциальной системы в другую, называются инвариантными.

________________________________________________

№14

Физическое поле является особой формой материи, особым проявлением которой является сила, действующая на тело, помещенное в поле. Каждое тело создает в пространстве силовое поле. Это поле действует на другие тела.

Сила F, действующая на материальную точку называется консервативной (потенциальной), если работа этой силы по перемещению тела из состояния 1 в состояние 2 не зависит от формы траектории движения, а зависит только от начального и конечного положения тела. Для консервативной силы работа по перемещению тела по замкнутой траектории равна нулю.

В противном случае сила называется диссипативной. Диссипативная сила зависит от скорости точек и совершает отрицательную работу.

Потенциальная энергия – это часть механической энергии, которая определяется расположением тела. П=mgh. Потенциальная энергия определяется работой, которую совершили бы действующие на тело силы, преодолевающие консервативные силы. dA= -dП.

________________________________________________

№11

Центр масс – это такая точка, радиус которой определяется . Центр масс системы движется как материальная точка в которой находится вся масс тела и на нее действует сила, равная геометрической сумм всех сил.

________________________________________________

№8

1-й: Матер. точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного движения до тех пор, пока воздействие со стороны др тел не заставит её изменить это состояние. (Существ такие сист отсчёта, относ которых поступательно движущ тело сохр свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела.

(1-й зак утвержд существование инерциальных систем - систем отсчёта, относительно которых свободная матер точка, не подверженная воздействию др тел, движется равномерно и прямолинейно (по инерции)).

2-й: Ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропроц массе материальной точки. или

Импульс величина векторная, равная произведению массы матер точки на её скорость и имеющая направление скорости: ( ). Более общая формулировка второго закона:

скорость изменения импульса материальной

точки равна действующей на неё силе

_________________________________________________

________________________________________________

№6

Связь между линейными и угловыми величинами:

Тангенциальная составляющая ускорения:

Нормальная составляющая ускорения:

Связь между линейными (длина пути S, пройденного точкой по окружности радиуса R, линейная скорость V) и угловыми величинами (угол поворота, угловая скорость) выражается следующими формулами:

Частота вращения: n число полных оборотов, совершаемых телом при равномерном его движении по окружности в единицу времени:

_______________________________________________

№13

Все известные силы можно свести к 4-м основным видам взаимодействия:

1)гравитационное

2)электромагнитное

3)сильное

4)слабое

Грав-ное взаимодействие связывает все тела, однако это взаимодействие играет сущ. роль в мире тел большой массы. В микромире оно является ничтожно малым.

Сильное (ядерное) Проявляется только внутри атомных ядер, где оно в сотни раз интенсивнее электромагн.

Слабое обуславливает нестабильность ряда микрочастиц.

Силы тяготения Кеплеровы законы движения планет: F=G* m1m2/rІ

Силы тяготения всегда направлены вдоль прямой соединяющей центры тел. Любое тело окружено гравитах-м полем, которое действует на любое тело с силами пропорц. их масса.

Сила упругости возникает в рез-те вращения тел, сопровожд. их деформациями. Fупр имеет направление противопол. смещению частиц и внешней силы.

Fупр=-kx

Сила упругости тел обуславливается элементарным взаимодействием составляющих тело частиц.

Силы трения Fтр = f*N, где f – коэф. трения.

Трение, возникающие при относительном перемещении сухих поверхностей твердого тела, называется сухим трением. Различают три вида сухого трения: трение покоя, скольжения и качения.

________________________________________________

№26

Основной закон релятивистской динамики:

Где - релятивистский импульс материальной точки.

Это уравнение инвариантно по отношению к преобразованиям Лоренца и, следовательно, удовлетворяет принципу относительности Эйнштейна. Следует учитывать, что ни импульс, ни сила не являются инвариантными величинами.

________________________________________________

№24

Релятивистский импульс:



Закон сохранения релятивистского импульса: реалятив импульс замк системы сохр, т.е. не изм с теч времени.

Относительность одновременности: Пусть системе К в точках х1 и х2 в моменты времени t1 и t2 происходят два события. В системе K’ им соответствуют координаты x1’ и x2’ и моменты времени t1’ и t2’. Если события в системе К происходят в одной точке (х1=х2) и являются одновременными (t1=t2), то, согласно преобразованиям Лоренца, x1’=x2’, t1’=t2’, Т.е. эти события в системе К явл одновременными и пространственно совпадающими для любой инерциальной системы отсчёта. Если события в системе К разобщены (х1<>х2), но одновременны, то в системе K’, согласно преобразованиям Лоренца,

Таким образом, в системе K’ эти события, оставаясь пространственно разобщёнными, оказываются и неодновременными.

Длительность событий в разных с.о.: Часы, движущиеся относительно инерциальной с.о., идут медленнее покоящихся часов, т.е. ход часов замедляется в системе отсчёта, относительно которой часы движутся.



Сокращение длинны.

_________________________________________________



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации