Список вопросов к экзамену по физике

Список вопросов к экзамену по физике

Кинематика материальной точки. Тело отсчета. Прямолинейное движение. Движение тела в пространстве. Декартова система координат. Система отсчета.

Кинематика – закономерности изменения величин, характеристик движения без обоснования причин изменения.

Тело отсчёта – тело, относительно которого задается система отсчета.

Прямолинейное движение – механическое движение, при котором вектор перемещения не меняется по направлению и по величине, его модуль равен длине пути, пройденного телом.

Движение тела в пространстве – изменение положения тела в пространстве (изменение координат).

В случае декартовой системы (изменение положения во времени):

Система отсчёта – это совокупность тела отсчёта, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени, по отношению к которым рассматривается движение тела.

Радиус-вектор, скорость и ускорение материальной точки, их связь с декартовыми координатами.

Радиус-вектором материальной точки называется направленный отрезок прямой, соединяющий начало координат с этой точкой.

Средняя скорость:

Мгновенная скорость:

Ускорение – как быстро меняется скорость как по величине, так и по направлению.

Среднее ускорение:

Мгновенное ускорение:

Тангенциальное ускорение (как быстро меняется величина скорости – по касательной к траектории движения):

Нормальное ускорение (как быстро меняется направление скорости – к центру кривизны траектории):

При движении материальной точки координаты x, y, z и радиус-вектор изменяются с течением

времени t:

Аналогично от времени зависит скорость:

Движение по криволинейной траектории. Тангенциальное и нормальное ускорения.

Криволинейное движение – движение по траектории из кривых линий, всегда обладающее ускорением.

В случае криволинейного движения с постоянным ускорением координаты точки в момент времени вычисляются по формуле:

Мгновенное ускорение:

Тангенциальное ускорение (как быстро меняется величина скорости – по касательной к траектории движения):

Нормальное ускорение (как быстро меняется направление скорости – к центру кривизны траектории):

Кинематика твердого тела. Поступательное движение твердого тела. Вращение тела вокруг неподвижной оси. Угловая скорость вращения. Вектор угловой скорости. Угловое ускорение.

Основными движениями твердого тела являются поступательное движение и вращательное

движение вокруг неподвижной оси.

Поступательное движение – движение, при котором соответствующие точки тела все движутся по одинаковой траектории.

Вращательное движение вокруг неподвижной оси – это движение, при котором одна

единственная прямая (ось), связанная с телом, остается неподвижной при его движении.

Угловая скорость – производна угла, образующегося радиус-вектором с каким-либо неизменным направлением, по времени (направление определяется относительно скорости по правилу правого винта):

Угловое ускорение – векторная величина, направление которой зависит от знака ускорения, первая производная от векторной скорости:

Первый закон Ньютона – закон инерции. Инерциальная система отсчета.

ПЕРВЫЙ закон Ньютона. Если на тело не действуют другие тела или сумма сил, действующих на тело, равна 0, то тело сохраняет состояние покоя, либо равномерное прямолинейное движение.

Инерциальная система отсчёта – система, в которой справедлив первый закон Ньютона.

ИЛИ

Инерциальной называется система отсчёта, по отношению к которой пространство является однородным и изотропным, а время — однородным.

Любая система отсчёта, движение которой равномерно и прямолинейно относительно инерциальной системы, является инерциальной.

Замечание: Земля не есть инерциальная система отсчёта.

Закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов всех тел замкнутой системы есть величина постоянная.

Закон сохранения импульса описывает однородность пространства.

Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Примеры потенциальной энергии.

Консервативные силы – силы, определяющие потенциальную энергию. Работа таких сил определяется лишь начальным и конечным положением пути, т.е. если путь замкнут, то работа нулевая.

Примерами неконсервативных сил являются сила трения и сила сопротивления среды.

Потенциальная энергия – энергия, определяемая взаимоположением тел и характером сил, действующих между ними.

Примеры потенциальной энергии: упругой деформации, в поле тяготения Земли вблизи поверхности.

Теорема Штейнера. Вычисление моментов инерции. Примеры.

Теорема Штейнера: момент инерции тела относительно произвольной оси равен сумме момента инерции этого тела относительно параллельной ей оси, проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями: где

– известныймомент инерции относительно оси, проходящей через центр масс тела,

— искомый момент инерции относительно параллельной оси,

— масса тела,

— расстояние между указанными осями.

Формулы для вычисления моментов инерции:

1) Кольца, трубки: ;

2) Сплошного цилиндра, диска: ;

3) Шара: ;

4) Стержня: .

Пример:

 

Физический маятник.

Физический маятник – система, совершающая колебания, представляющая собой твёрдое тело, совершающее колебания в поле каких-либо сил относительно точки, не являющейся центром масс этого тела, или неподвижной оси, перпендикулярной направлению действия сил и не проходящей через центр масс этого тела.

Уравнение движения:

где – угол отклонения маятника от равновесия;

m – масса маятника;

h – расстояние от точки подвеса до центра тяжести маятника;

– момент инерции относительно оси, проходящей через точку подвеса;

r – радиус инерции относительно оси, проходящей через центр тяжести.

Уравнение идеального газа.

Уравнение идеального газа – формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа:

– давление; – молярный объём; – универсальная газовая постоянная; – абсолютная температура (в Кельвинах).

Поскольку , то уравнение можно записать в виде (уравнение Менделеева-Клапейрона):

Энтропия.

Энтропия S – функция состояния термодинамической системы.

Изменение энтропии при обратимом процессе (только для изотермического процесса) – отношение общего количества тепла к величине абсолютной температуры:

Изменение энтропии на случай произвольного квазистатистического процесса (обобщение):

, где

dS – приращение энтропии некоторой системы, – бесконечно малое количество теплоты, полученное системой.

В силу второго начала термодинамики, энтропия замкнутой системы не может уменьшаться:

В открытой системе возможны потоки тепла как из системы, так и внутрь неё. В случае наличия потока тепла в систему приходит количество тепла при температуре T₁ и уходит количество тепла при температуре Т₂:

В стационарной системе:

Суммарной изменение энтропии открытой системы:

Если dS = 0, то имеет место стационарный процесс с неизменной общей энтропией.

Электромагнитная индукция

 

Магнитный поток.

 

Энергия магнитного поля.

 

Ток смещения.

 

Электромагнитные волны

Список вопросов к экзамену по физике