Равнопеременное вращательное движение - вращательное движение, при котором за любые равные промежутки времени тело изменяет свою угловую скорость на одну и ту же величину.

 

Рассмотрим вращательное движение. При описании вращательного движения нас интересует не перемещение и траектория, а угловые величины (угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение). Однако угловые величины связаны с линейными.

Введём необходимые термины и величины:

Период – время одного оборота [T] = 1с.

Частота – число оборотов в единицу времени [х] = 1/T = 1 Гц.

Угловая скорость – быстрота поворота тела (быстрота прохождения угла)

; [щ] = 1рад/с

Угловое ускорение – быстрота изменения угловой скорости.

; [е] = 1 рад/с²

Связи между угловыми и линейными величинами:

Для равноускоренного движения по окружности будут справедливы формулы, визуально и математически аналогичные таковым для равноускоренного движения по прямой:

R

R

V

V

V

S

ДV

L

A

B

O

Рисунок 2

Пусть тело движется по окружности радиуса R с постоянной скоростью V (рис. 2). Скорость тела направлена всегда по касательной к траектории и в точках А и В показана на рисунке. S – перемещение тела за промежуток времени Дt, L – путь, пройденный телом. Сделаем параллельный перенос вектора скорости из точки В в точку А. Тогда ДV – изменение скорости, произошедшее за время движения Дt. Мы получили два подобных треугольника:

RRS и V_AV_B ДV (оба треугольника равнобедренные и углы между сторонами равны). Значит:

Теперь будем уменьшать рассматриваемый промежуток времени. При стремлении его к 0 перемещение и путь практически совпадают: . Теперь:

и .

aп

an

a ф

V

Рисунок 3

Таким образом, мы находим ускорение тела. Заметим, что это – мгновенное ускорение и направлено оно к центру окружности (центростремительное). Ещё его называют «нормальным» (перпендикулярным скорости). Нормальное ускорение присутствует всегда. Если же тело движется по окружности с переменной по модулю скоростью, то присутствует и тангенциальное (касательное к скорости) ускорение (рис. 3).

 

 

2) Твердые тела могут существовать в двух существенно различных состояниях, отличающихся своим внутренним строением, и, соответственно, свойствами. Это кристаллическое и аморфное состояние твердых тел.

Кристаллическое состояние характеризуется наличием четко выделяемых естественных граней, образующих между собой определенные углы. Примерами веществ в кристаллическом состоянии могут служить соль, сахарный песок, сода и др.

Если весь кусок вещества представляет собой один кристалл, то такое тело называется монокристаллом или просто кристаллом. В других случаях тело представляет собой множество мелких кристалликов, причудливо сросшихся между собой, например, кусок рафинада. Такие тела называют поликристаллическими.

Наличие естественных граней у монокристаллов ведет к четко выраженному различию в физических свойствах тела по различным направлениям (анизотропия). Это может относиться к механической прочности, тепло- и электропроводности, упругости и т.д. Но не всегда все свойства зависят от направления - кубический кристалл меди обладает одинаковой электропроводностью по всем направлениям, но разной упругостью.

Монокристалл ценны как материал, обладающий особыми физическими свойствами. Например, алмаз и боразон предельно тверды, флюорит прозрачен для широкого диапазона длин волн, кварц - пьезоэлектрик. Монокристалл способны менять свои свойства под влиянием внешних воздействий (света, механических напряжений, электрических и магнитного полей, радиации, температуры, давления). Поэтому изделия и элементы, изготовленные из Монокристаллов, применяются в качестве различных преобразователей в радиоэлектронике, квантовой электронике, акустике, вычислительной технике и др.

Второй вид твердого состояния твердых тел - аморфное состояние. В этом состоянии невозможно обнаружить даже малые области, в которых наблюдалась бы зависимость физических свойств от направления. Некоторые вещества могут находиться в любом из этих двух состояний.

 

 

Билет №6

1)Свободное падение тел. Ускорение свободного падения. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.

 

Основная задача механики – определить координату и скорость тела в любой момент времени по известным начальным координате и скорости. Основную задачу механики напрямую решает кинематика – раздел механики, изучающий способы описания движения.

Планета

Рисунок 1

g

F

Движение тел в природе бесконечно разнообразно и сложно для описания. Для упрощения мы создаём идеализированные модели. Например, мы можем рассмотреть равноускоренное движение – движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени меняется на равную величину. Так перемещается тело при свободном падении в безвоздушном пространстве (рис. 1).

При свободном падении тела, движение происходит под действием только силы тяжести. Тогда, согласно второму закону Ньютона:

В проекции на ось, направленную к центру планеты получим:

ng w:val="-3"/></w:rPr><m:t>g</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">

- ускорение свободного падения. Для Земли это ускорение равно приблизительно 9,82 м/с². Но величина g меняется из-за действия разных факторов. Самый главный – широта. С уменьшением широты g уменьшается по двум причинам: из-за вращения Земли и из-за сплюснутости Земли. Кроме этих факторов действуют и локальные причины изменения ускорения свободного падения. В первую очередь, это разная плотность пород, залегающих в данной местности. Если в каком – либо месте есть залежи металлических руд, то плотность грунта в этих местах повышена и g больше.

Так как ускорение тела не меняется при движении на небольших расстояниях от поверхности Земли, то для описания подходят формулы равноускоренного движения.

Рисунок 2

б

V

V0

X

Y

На практике важно поведение тела, брошенного под углом к горизонту (рис. 2). Можно доказать, что при отсутствии сопротивления воздуха, тело при этом, движется по параболе. Запишем проекции уравнений движения на две оси:

Выразим время: и подставим его в уравнение для перемещения по оси Y. Кроме того, пользуясь тем, что начальные координаты у нас равны 0, мы можем приравнять перемещения по осям X и Y и координаты X и Y:

Как видим, полученное уравнение есть уравнение параболы с ветвями, направленными вниз. Да и на рисунке так же J. Интересно отметить некоторые закономерности движения тела по параболе (при старте и финише на одной высоте):

1. В силу симметричности данной кривой тело на старте имеет такую же скорость (по величине и углу) как и на финише;

2. Время подъёма на максимальную высоту равно времени спуска на землю;

3. В верхней точке вертикальная компонента скорости равна 0;

4. Максимальная дальность полёта достигается при угле вылета 45⁰ и равна при этом «учетверённой» высоте подъёма.

2) Электрическая емкость. Конденсаторы.