Основные кинематические характеристики: перемещение, скорость и ускорение. Физический смысл производной.

Основные кинематические характеристики: перемещение, скорость и ускорение. Физический смысл производной.

Перемещением тела называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Перемещение есть векторная величина.

Скорость - векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки относительно выбранной системы отсчёта.

Ускорение — физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть первая производная от скорости по времени. Ускорение является векторной величиной, показывающей, на сколько изменяется вектор скорости тела при его движении за единицу времени, a = (v − v 0): t.

Физический смысл производной - если положение точки при её движении задаётся функцией пути S(t), где t – время движения, то производная функции S есть мгновенная скорость движения в момент времени t: v(t)=S’(t). Называется мгновенной скоростью точки в момент времени t.

Модель - материальная точка. Ускорение произвольно движущейся точки. Нормальное и тангенциальное ускорение.

Материальная точка - это идеальная модель тела, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. Одним из критериев применимости модели материальной точки является малость размеров тела по сравнению с расстоянием, на которое оно перемещается.

а = dv/dt

В большинстве случаев ускорение направлено под некоторым углом к скорости. Составляющую ускорения, которая направлена вдоль скорости, называют тангенциальным ускорением. а_т = dv/dt

Нормальное ускорение – это составляющая ускорения, которая направлена к центру кривизны траектории, то есть она является нормалью (направлена перпендикулярно) к скорости. Нормальное ускорение описывает степень изменения скорости по направлению. а_н = v²/r

Кинематика вращательного движения: угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение.

Угловое перемещение (угол поворота) Δφ - это угол, на который переместился радиус-вектор при перемещении тела из точки 1 в точку 2.

Угловая скорость омега ω — векторная величина, характеризующая быстроту и направление вращения материальной точки или абсолютно твёрдого тела относительно центра вращения.

Угловое ускорение — псевдовекторная физическая величина, равная первой производной от псевдовектора угловой скорости по времени.{\displaystyle {\vec {\varepsilon }}={\frac {d{\vec {\omega }}}{dt}}.}

Угловое ускорение характеризует интенсивность изменения модуля и направления угловой скорости при движении твёрдого тела. E = dw\dt

Модель – абсолютно твёрдое тело. Связь угловых и линейных характеристик вращающегося тела.

Абсолютно твёрдое тело – модельное понятие классической механики, обозначающее совокупность материальных точек, расстояния между которыми сохраняются в процессе любых движений, совершаемых этим телом.

Линейная скорость точки тела, вращающегося с угловой скоростью с₀ относительно неподвижной оси, равна векторному произведению угловой скорости тела на радиус-вектор r, определяющий положение точки относительно оси вращения.

Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.

Инерциа́льная систе́ма отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно либо покоятся.

Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Работа. Мощность. Энергия.

Работа — это скалярная количественная мера действия силы (равнодействующей сил) на тело или сил на систему тел

Мощность — скалярная физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие

Уравнение моментов.

Моментом силы относительно точки О называется векторное произведение радиуса-вектора r на силу F: M = rF

Моментом импульса материальной точки относительно точки О называется векторное произведение радиуса-вектора r на импульс p: L = rp

Примеры колебательных движений различной физической природы.

Механические - детские качели, растянутая и отпущенная пружина, движение шарика на резинке, дрожание ножек камертона, качка корабля или льдины на волнах, звук, вибрация, звезда под воздействием гравитации планеты, вращающейся вокруг неё, маятник,струна.

Электромагнитные - радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, гамма-лучи.

22.Затухающие и вынужденные колебания.

Затухающие - колебания, энергия которых уменьшается с течением времени. Свободные колебания любого осциллятора рано или поздно затухают и прекращаются. Они характеризуются тем, что амплитуда колебаний A является убывающей функцией.

В ынужденные - колебания, происходящие под воздействием внешних периодических сил.

Свойства звуковых волн.

ПРЕЛОМЛЕНИЕ - изменение направления распространения звуковой волны при её прохождении через границу раздела двух сред

ОТРАЖЕНИЕ - явление, возникающее при падении звуковой волны на границу раздела двух упругих сред и состоящее в образовании волн, распространяющихся от границы раздела в ту же среду, из к-рой пришла падающая волна.

ЭХО - отражение кратковременного звука

ПОГЛОЩЕНИЕ - зависит от свойств среды, в которой распространяется звук, и от его частоты

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ - сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

ДИФРАКЦИЯ - огибание волнами препятствий) имеет место тогда, когда длина ультразвуковой волны сравнима (или больше) с размерами находящегося на пути препятствия. Если препятствие по сравнению с длиной акустической волны велико, то явления дифракции нет.

РЕЗОНАНС - явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Резонанс может быть вызван и действием звуковых волн.

Первый закон термодинамики.

сообщенное системе количество теплоты расходуется на совершение системой работы против внешних сил и изменение внутренней энергии системы. Если работу совершают внешние по отношению к системе тела, то работа газа считается отрицательной, работа внешних тел положительной и А = - A ^/

Работа в изопроцессах.

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением: A = p (V₂ – V₁) = pΔV. В изохорном она равна нулю, в изотермическом. Q=A

34.Преобразование теплоты в механическую работу. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия.

Двигатель, в котором происходит превращение внутренней энергии топлива, которое сгорает, в механическую работу, называется тепловым. Любой тепловой двигатель состоит из трех основных частей: нагревателя, рабочего тела (газ, жидкость и др.) и холодильника. В основе работы двигателя лежит циклический процесс (это процесс, в результате которого система возвращается в исходное состояние). Общее свойство всех циклических (или круговых) процессов состоит в том, что их невозможно провести, приводя рабочее тело в тепловой контакт только с одним тепловым резервуаром. Их нужно, по крайней мере, два. Тепловой резервуар с более высокой температурой называют нагревателем, а с более низкой – холодильником. Совершая круговой процесс, рабочее тело получает от нагревателя некоторое количество теплоты Q₁ (происходит расширение) и отдает холодильнику количество теплоты Q₂, когда возвращается в исходное состояние и сжимается. Полное количество теплоты Q=Q₁-Q₂, полученное рабочим телом за цикл, равно работе, которую выполняет рабочее тело за один цикл.

Цикл Карно - это идеальный^[1] круговой процесс, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов^[2]. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу за счёт обмена теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником.

КПД- характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»)^[1]. КПД является безразмерной величиной и часто выражается в процентах.

Диффузия в газах.

Теплопроводность в газах.

Внутреннее трение в газах.

Основы гидродинамики.

Основные кинематические характеристики: перемещение, скорость и ускорение. Физический смысл производной.

Перемещением тела называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением. Перемещение есть векторная величина.

Скорость - векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки относительно выбранной системы отсчёта.

Ускорение — физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть первая производная от скорости по времени. Ускорение является векторной величиной, показывающей, на сколько изменяется вектор скорости тела при его движении за единицу времени, a = (v − v 0): t.

Физический смысл производной - если положение точки при её движении задаётся функцией пути S(t), где t – время движения, то производная функции S есть мгновенная скорость движения в момент времени t: v(t)=S’(t). Называется мгновенной скоростью точки в момент времени t.