Елементи механіки рідин і газів

ЕЛЕМЕНТИ МЕХАНІКИ РІДИН І ГАЗІВ

Тиск. Закон Паскаля для рідин і газів.................................................... 24

Атмосферний тиск..................................................................................... 24

Тиск нерухомої рідини на дно і стінки сосуда..................................... 25

Сполучені судини...................................................................................... 25

Архімедова сила. Закон Архімеда. Умови плавання тіл.................... 25

ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО – КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та їх дослідне обґрунтування. Дифузія........................................................................................................ 26

Броунівський рух...................................................................................... 16

Молекула. Відносна атомна маса. Молярна маса............................... 16

Кількість речовини. Постійна Авагадро............................................... 16

Середня квадратична швидкість теплового руху молекул........... 16

Маса молекули.......................................................................................... 16

Концентрація частинок............................................................................. 17

Ідеальний газ. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії

ідеального газу.......................................................................................... 18

Температура та її вимірювання............................................................. 18

Абсолютна температура. Абсолютний нуль........................................ 18

Рівняння стану ідеального газу. Універсальна газова стала............ 18

Ізопроцеси в газах................................................................................... 18

ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ

Тепловий рух.............................................................................................. 19

Теплообмін.Види теплообміну............................................................. 19

Внутрішня енергія та способи її зміни................................................... 19

Кількість теплоти...................................................................................... 20

Питома теплоємність речовини. Теплоємність речовини............... 20

Перший закон термодинаміки.............................................................. 20

Адіабатний процес.................................................................................... 20

Необоротність теплових процесів......................................................... 21

Принцип дії теплових двигунів............................................................ 21

Коефіцієнт корисної дії теплового двигуна і його максимальне значення 21

ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН І ТВЕРДИХ ТІЛ

Газ, тверді тіла, рідину.............................................................................. 34

Пароутворення (випаровування та кипіння)........................................ 22

Конденсація. Питома теплота пароутворення....................................... 35

Насичена та ненасичена пара. Динамічна рівновага........................... 23

Вологість повітря..................................................................................... 23

Парціальний тиск....................................................................................... 23

Абсолютна вологість................................................................................ 24

Відносна вологість та її вимірювання................................................... 24

Плавлення і тверднення тіл. Питома теплота плавлення................... 25

Питома теплота згоряння палива............................................................. 26

Рівняння теплового балансу................................................................... 26

Поверхневий натяг рідини. Сила поверхневого натягу.................... 26

Коефіцієнт поверхневого натягу............................................................ 26

Змочування. Капілярні явища.................................................................. 27

Кристалічні та аморфні тіла................................................................... 27

Монокристали і полікристали................................................................. 27

Механічні властивості твердих тіл...................................................... 27

Закон Гука. Модуль Юнга....................................................................... 28

Види деформацій..................................................................................... 28

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

ОСНОВИ ЕЛЕКТРОСТАТИКИ

Електричний заряд. Закон збереження електричного заряду......... 29

Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона.................. 29

Електричне поле....................................................................................... 30

Напруженість електричного поля........................................................... 30

Принцип суперпозиції полів................................................................... 30

Лінії напруженості електричного поля............................................... 30

Однорідне поле.......................................................................................... 20

Провідники та діелектрики в електростатичному полі.................... 31

Діелектрична проникність речовин..................................................... 32

Потенційна енергія зарядів...................................................................... 32

Потенціал і різниця потенціалів. Напруга......................................... 32

Зв’язок між напругою і напруженістю однорідного електричного поля 32

Робота електричного поля при переміщенні заряду...................... 33

Електроємність.......................................................................................... 33

Конденсатори. Електроємність плоского конденсатора.................. 33

З’єднання конденсаторів......................................................................... 33

Енергія електричного поля................................................................... 34

ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

Електричний струм. Дії струму............................................................. 34

Умови існування електричного струму............................................. 35

Сила струму. Густина струму................................................................. 35

Закон Ома для ділянки кола................................................................ 35

Опір провідників...................................................................................... 35

Послідовне з’єднання провідників....................................................... 35

Паралельне з’єднання провідників...................................................... 36

Електрорушійна сила. Сторонні сили.................................................. 36

Закон Ома для повного кола.................................................................. 36

Робота електричного струму............................................................... 36

Потужність електричного струму.......................................................... 37

Закон Джоуля-Ленца................................................................................ 37

ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У РІЗНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

Електричний струм у металах........................................................... 37

Основні положення електронної теорії металів.................................. 37

Залежність опору металів від температури...................................... 37

Надпровідність.......................................................................................... 38

Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів....... 38

Електроліз. Електролітична дисоціація................................................ 38

Закони електролізу................................................................................... 38

Застосування електролізу....................................................................... 39

Електричний струм у газах................................................................ 39

Несамостійний і самостійний розряди................................................... 39

Плазма........................................................................................................ 40

Електричний струм у вакуумі............................................................. 40

Термоелектронна емісія. Діод............................................................... 41

Електронно - променева трубка............................................................ 41

Електричний струм у напівпровідниках........................................ 41

Власна електропровідність напівпровідників..................................... 41

Домішкова електропровідність напівпровідників............................. 42

Залежність опору напівпровідників від температури..................... 43

Електронно-дірковий перехід................................................................ 43

Напівпровідниковий діод....................................................................... 43

МАГНІТНЕ ПОЛЕ

Взаємодія струмів. Магнітне поле........................................................ 43

Магнітна індукція..................................................................................... 43

Закон Ампера............................................................................................ 44

Сила Лоренца............................................................................................ 44

Магнітна проникність............................................................................... 45

Феромагнетики. Парамагнетики. Діамагнетики................................... 45

ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ

Магнітний потік......................................................................................... 46

Явище електромагнітної індукції......................................................... 46

Закон електромагнітної індукції........................................................... 47

Правило Ленца. Напрямок індукційного струму............................. 47

ЕРС індукції в рухомих провідниках................................................... 47

Напрямок індукційного струму в рухомих провідниках.................. 47

Самоіндукція.............................................................................................. 47

Індуктивність............................................................................................. 47

Енергія магнітного поля.......................................................................... 47

МЕХАНІЧНІ КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ

Коливання.................................................................................................. 48

Вільні механічні коливання.................................................................... 48

Затуханням коливань................................................................................ 48

Гармонічні коливання.............................................................................. 48

Зміщення, амплітуда, період, частота і фаза гармонічних

коливань...................................................................................................... 48

Коливання вантажу на пружині........................................................... 49

Математичний маятник............................................................................ 49

Перетворення енергії при гармонічних коливаннях........................ 50

Вимушені механічні коливання. Явище резонансу......................... 50

Акустика..................................................................................................... 50

Поперечні та поздовжні хвилі............................................................. 50

Довжина хвилі.......................................................................................... 50

Звукові хвилі.............................................................................................. 51

Швидкість звуку........................................................................................ 51

Гучність звуку та висота тону................................................................. 51

Інфра - та ультразвуки............................................................................. 51

ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ

Спеціальна теорія відносності. Релятивістські процеси.................... 67

Принципи (постулати) теорії відносності Ейнштейна...................... 67

Слідства з постулатів СТО...................................................................... 68

Зв’язок між масою та енергією............................................................... 68

КВАНТОВА ФІЗИКА

Квант світла (фотон).................................................................................. 69

Гіпотеза Планка. Стала Планка............................................................. 69

Фотоефект та його закони..................................................................... 69

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту................................................. 70

Застосування фотоефекту в техніці.................................................... 70

Тиск світла. Дослід Лебедєва................................................................. 71

АТОМ ТА АТОМНЕ ЯДРО

Дослід Резерфорда................................................................................... 71

Ядерна модель атома.............................................................................. 72

Квантові постулати Бора........................................................................ 72

Випромінювання та поглинання світла атомом............................... 72

Види випромінювання............................................................................... 73

Лазер............................................................................................................ 74

Ядро.............................................................................................................. 74

Ізотопи......................................................................................................... 74

Енергія зв`язку атомних ядер................................................................ 75

Ядерні реакції............................................................................................ 75

Ланцюгова реакція..................................................................................... 75

Ядерний реактор....................................................................................... 75

Термоядерні реакції................................................................................. 76

Радіоактивність.......................................................................................... 76

Альфа-випромінювання........................................................................... 76

Бета-випромінювання............................................................................... 77

Гамма - випромінювання.......................................................................... 77

Період напіврозпаду................................................................................. 78

Закон радіоактивного розпаду................................................................. 78

Методи реєстрації іонізуючого випромінювання............................... 78

Газорозрядний лічильник............................................................... 79

Камера Вільсона............................................................................... 79

Бульбашкова камера........................................................................ 80

.......................................................................... Фотоемульсіонний метод 80

МЕХАНІКА

ОСНОВИ КІНЕМАТИКИ

Механічний рух - це зміна положення тіла в просторі з плином часу відносно інших тіл.

Система відліку - тіло відліку, система координат, годинник.

Відносність руху - залежність характеристик механічного руху від вибору системи відліку.

Матеріальна точка - тіло, розмірами і формою якого можна знехтувати в даних умовах руху.

Траєкторія - це лінія, вздовж якої рухається тіло.

Шлях - довжина траєкторії. Позначається (𝓵), одиниця виміру (м).

Переміщення - вектор, що з'єднує початкову та кінцеву точки траєкторії. Позначається (s), одиниця виміру (м).

Швидкість - рівномірного прямолінійного руху - векторна фізична величина, модуль якої чисельно дорівнює модулю переміщення тіла за одиницю часу (перша похідна переміщення за часом). Позначається (υ), одиниця виміру (м / с).

Додавання швидкостей - швидкість тіла відносно нерухомої системи відліку υ дорівнює векторній сумі його швидкості відносно рухомої системи відліку υ₁ і швидкості υ₂ рухомої системи відліку відносно нерухомої.

Рівномірний рух - рух, при якому тіло за будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові переміщення.

Рівноприскорений рух - рух, при якому за будь-які рівні

проміжки часу швидкість тіла змінюється однаково.

Нерівномірний рух - це рух із змінною швидкістю. Нерівномірний рух характеризується середньою та миттєвої швидкістю.

Середня швидкість <υ> - відношення пройденого шляху s до того проміжки часу Δt, за який цей шлях виконано. Одиниця виміру (м /с).

Миттєва швидкість - вектор, що визначає напрямок і модуль швидкості в даний момент часу. Миттєва швидкість направлена ​​по дотичній до траєкторії руху.

Прискорення – фізична векторна величина, модуль якої чисельно дорівнює модулю зміни швидкості тіла за одиницю часу. Позначається (а), одиниця виміру (м/с ²).

При прямолінійному русі прискорення спрямовано:

· в сторону руху швидкості, якщо швидкість тіла збільшується;

· у протилежний бік швидкості, якщо швидкість тіла зменшується.

РІВНОМІРНИЙ РУХ ПО КОЛУ

Період обертання - час, за який тіло робить один повний оберт, тобто проходить шлях 2π · R. Позначається буквою Т, вимірюється в секундах.

Частота - величина чисельно дорівнює числу оборотів, здійснений-них тілом за 1 с. Позначається буквою ν, вимірюється в герцах (1Гц = 1с^-1)

Кутова швидкість - фізична величина, модуль якої чисельно дорівнює куту повороту радіус-вектора за одиницю часу. Позначається буквою ω, вимірюється в рад / с.

Лінійна швидкість - фізична величина, відношення пройденого шляху s до того проміжки часу Δt, за який цей шлях пройдено. При русі по колу лінійна швидкість в будь-якій точці спрямована по дотичній до траєкторії (перпендикулярно радіусу). Лінійна швидкість дорівнює добутку кутової швидкості ω на радіус кола R, по якій рухається тіло. Позначається (υ), одиниця виміру (м /с).

Доцентрове прискорення - фізична величина, відношення кута повороту 𝜑 до того проміжки часу Δt, за який цей поворот відбувся. При русі по колу прискорення в будь-якій точці направлено до центру кола (по радіусу). Доцентрове прискорення дорівнює відношенню квадрата швидкості до радіуса кола, по якому рухається тіло. Позначається (а _ДОЦ), одиниця виміру (м/с ²).

ОСНОВИ ДИНАМІКИ

Інерційні системи відліку - це система, відносно яких матеріальна точка при відсутності на неї зовнішніх впливів або їх взаємної компенсації покоїться або рухається рівномірно і прямолінійно.

Перший закон Ньютона: існують такі системи відліку (названі інерційні), щодо яких тіло, яке рухається поступально зберігає свою швидкість постійною (або покоїться), якщо на нього не діють інші тіла (або дія інших тіл скомпенсована).

Принцип відносності Галілея - закони динаміки однакові для всіх ІСО.

Інертність - це фізична властивість тіл, яке полягає в тому,

що для зміни швидкості тіла необхідний час.

Маса - це кількісна міра інертності тіла, тому що при фіксованій величині сили, що діє на тіло, його прискорення тим менше, чим більше маса. Позначаться буквою m, вимірюється в кг.

Сила - фізична векторна величина, що є кількісною мірою дії одного тіла на інше, в результаті якого змінюється швидкість тіла і відбувається його деформація. Позначаться буквою F, вимірюється в Ньютона (Н).

Рівнодійна - сила, що замінює дію всіх сил, які діють на тіло. Позначаться буквою F або R, вимірюється в Ньютона (Н).

Рівнодійна двох сил, спрямованих під кутом одна до одної, є діагоналлю паралелограма, побудованого на цих силах.

Скласти сили - означає знайти їх рівнодійну.

Розкласти сили - означає знайти її складові. Дві рівні сили, спрямовані по одній прямій в протилежні сторони, взаємно врівноважуються; тіло при дії цих сил знаходиться в рівновазі, тобто в стані спокою.

Другий закон Ньютона: прискорення тіла прямо пропорційне силі , яка на неї діє, та направлене в сторону дії цієї сили.

Третій закон Ньютона: закон дії та протидії. (Сила дії дорівнює силі протидії.) Сили, що виникають при взаємодії двох тіл, є рівними за модулем, протилежними за напрямом і напрямлені вздовж одній прямій.

Межі застосування законів Ньютона:

• Закони Ньютона здійснимі при русі зі швидкостями υ «c, де с - швидкість світла.

• Закони Ньютона не виконуються в не ІСО.

Гравітаційні сили - сили тяжіння всіх тіл Всесвіту.

Закон всесвітнього тяжіння - сила всесвітнього тяжіння F прямо пропорційна добутку мас m₁ і m₂ тіл і обернено пропорційно квадрату відстані r між тілами.

G - гравітаційна стала чисельно дорівнює силі взаємного

тяжіння двох матеріальних точок одиничної маси, що знаходяться на одиничній відстані одна від одної.

G = 6,67 · 10⁻¹¹ Н · м² / кг²

Сила тяжіння F_Т - це сила, з якою Земля притягує тіло. Дорівнює добутку маси тіла m на прискорення вільного падіння g.

Вільним падінням називається рух тіла тільки під дією сили тяжіння з будь-якої початковою швидкістю. Під дією сили тяжіння всі тіла рухаються з одним і тим же прискоренням рівним прискоренню вільного падіння , яке спрямоване до центру Землі (вниз).

Вага тіла - сила, з якою тіло внаслідок притягання до Землі діє на опору або розтягує підвіс. Вага тіла дорівнює діючої на нього силі тяжіння, коли тіло і його опора (підвіс) нерухомі чи рухаються разом рівномірно і прямолінійно. Позначається Р, вимірюється в ньютонах (Н).

Невагомість - стан, при якому сила взаємодії тіла з опорою (вага тіла), відсутня.

Перевантаження - збільшення ваги тіла, викликане прискореним рухом опори або підвісу.

Рух штучних супутників

Перша космічна швидкість - це мінімальна швидкість, при якій тіло, що рухається горизонтально над поверхнею планети, не впаде на неї, а буде рухатися по круговій орбіті. Вона дорівнює 7,9 км / с і направлена ​​горизонтально відносно поверхні Землі.

Швидкість, яку треба надати тілу, щоб воно, подолавши притягання планети, перетворилося в супутник Сонця, називають другою космічною. Для Землі друга космічна швидкість: υ ₂ = 11,2 км/с.

При значенні швидкості, більшій 7,9 км /с, але менше, ніж 11,2 км /с, орбіта супутника Землі є еліптичною.

Розвинувши швидкість більше ніж 11,2 км / с, тіло рухається по гіперболі. При певному значенні швидкості тіло може залишити межі сонячної системи.

Рух штучних супутників Землі навколо неї відбувається під дією тільки однієї сили - сили тяжіння Землі. Ця сила надає самому супутнику і усім тілам, які знаходяться на ньому (космонавтам, приладам і т.п.) однакове прискорення вільного падіння. Отже, всі тіла на супутниках знаходяться в стані невагомості.

Сила пружності - сила, що виникає при деформації будь-яких твердих тіл, а також при стисненні рідин і газів. Позначається F _пр. Силу пружності, що діє на тіло з боку опори чи підвісу, називають силою реакції опори N, або силою натягу підвісу T.

Закон Гука - модуль сили пружності F _пр, що виникає при

малих деформаціях стиску або розтягу тіла, прямо пропорційний

величині абсолютного подовження (х = △ 𝓵). Знак «-» вказує, що сила пружності завжди протилежна за напрямком зсуву частин тіла.

Сила тертя - сили, що виникають у місці зіткнення тіл, та перешкоджає їх відносному переміщенню. Позначається Fтер, вимірюється в (Н).

Особливості сил тертя:

· виникають при зіткненні;

· діють вздовж поверхні;

· завжди спрямовані проти напрямку руху тіла.

Сила тертя залежить - від роду стичних поверхонь і від величини навантаження.

Існує кілька видів тертя:

Сухе тертя виникає при русі твердих дотичних тіл відносно один одного.

В'язке (рідке) тертя виникає при русі твердих тіл у рідкому або газоподібному середовищі, або коли рідина або газ течуть повз нерухомих твердих тіл.

Тертя спокою виникає, коли до тіла прикладають силу, яка намагається зрушити це тіло.

Сила тертя ковзання - сила тертя, що виникає при ковзанні одного тіла по поверхні іншого і спрямована проти швидкості їх відносного руху. Сила тертя ковзання пропорційна силі реакції опори N.

Сила тертя кочення - сила тертя, що виникає при коченні одного тіла по поверхні іншого і спрямована проти швидкості їх відносного руху.

При малих швидкостях сила тертя пропорційна швидкості тіла. При великих швидкостях сила тертя пропорційна квадрату швидкості тіла.

Природа сили тертя. Сили тертя виникають завдяки існуванню сил взаємодії між молекулами і атомами дотичних тіл. Останні обумовлені взаємодією електричних зарядів, якими володіють частинки, що входять до складу атомів.

Коефіцієнт тертя ковзання (μ) - коефіцієнт пропорційності між силою тертя ковзання і силою нормальної реакції, що залежить від речовин, з яких виготовлені дотичні тіла, і ступеня обробки їх поверхонь.

СТАТИКА

Момент сили – добуток сили F на плече d. Позначається М,

вимірюється в (Н · м).

Момент сили, яка обертає тіло за годинниковою стрілкою, має знак "+".

Момент сили, яка обертає проти годинникової стрілки, має знак "-".

Плече сили d: найкоротша відстань від осі обертання до лінії дії сили. Вимірюється в (м).

УМОВИ РІВНОВАГИ ТІЛА

· Щоб тіло, яке обертається, перебувало в рівновазі, необхідно, щоб рівнодійна всіх сил, прикладених до тіла, дорівнювала нулю.

· Правило моментів: тіло, що має нерухому вісь обертання, знаходиться в рівновазі, якщо алгебраїчна сума моментів всіх прикладених до тіла сил дорівнює нулю.

ВИДИ РІВНОВАГИ

Для тіла, що має нерухому вісь обертання, можливі три види рівноваги.

Байдужа рівновага - при малому відхиленні тіло залишається в рівновазі. Приклад - куля, що лежить на плоскій горизонтальній поверхні, знаходиться в стані байдужої рівноваги.

Нестійка рівновага - при малому відхилення тіла з положення рівноваги виникають сили, які прагнуть збільшити це відхилення. Приклад - куля, що знаходиться у верхній точці сферичного виступу.

Стійка рівновага - якщо при малих відхиленнях тіла від цього стану виникають сили або моменти сил, які прагнуть повернути тіло в стан рівноваги. Куля, що знаходиться на дні сферичного поглиблення знаходиться в стані стійкої рівноваги.

Рівновага тіла на опорі. Тіло перебуває в рівновазі, якщо вертикальна лінія, яка проведена через центр мас тіла, проходить через площу опори, тобто усередині контуру, утвореного лініями, що з'єднують точки опори. Якщо ж ця лінія не перетинає площу опори, то тіло перекидається.

ПРОСТІ МЕХАНІЗМИ

Прості механізми - це пристрої, в яких робота здійснюється тільки за рахунок механічної енергії. Прості механізми здавна використовуються для полегшення здійснення механічної роботи.

Важелем називають тверде тіло, яке має нерухому вісь обертання, на яке діють сили, які прагнуть повернути його навколо цієї осі.

Нерухомим називають такий блок, вісь якого закріплена і при підйомі вантажів вона не піднімається і не опускається. Нерухомий блок виграшу в силі не дає. Він дозволяє змінювати напрямок дії сили.

Рухомим називають такий блок, вісь якого не закріплена і при підйомі вантажів вона піднімається і опускається. Рухомий блок дає виграш у силі в два рази.

Система блоків і тросів, призначена для підвищення вантажопідйомності, називається поліспаст.

Похила площина - площина, розташована під гострим кутом до горизонтальної поверхні; служить для підняття вантажу.

Клин і гвинт - різновид похилій площині. Клин призначений для розколювання міцних предметів, наприклад, полін. Гвинт використовується як пристосування для виграшу в силі. Нарізка гвинта - похила площина, яка багаторазово загорнута навколо циліндра.

Золоте правило механіки. Жоден із простих механізмів не дає виграшу в роботі. Якщо виграємо в силі, то програємо в шляху. У скільки разів виграємо в силі, у стільки ж разів програємо у відстані.

Змочування. Капілярні явища

Про рідину, яка розпливається тонкою плівкою по твердому тілу, кажуть, що вона змочує дане тверде тіло. Рідина, яка не розтікається, а стягується міжмолекулярними силами в краплі, називається незмочувальною дане тверде тіло. Приклади рідин, що змочують чисте скло: вода і гас, а незмочуючою скло рідиною є ртуть.

Вузькі циліндричні трубки з діаметром близько міліметра і менш називаються капілярами. Капілярні явища - це явища підйому чи опускання рідини в капілярі.

Більш сильна взаємодія молекул рідини з молекулами твердого тіла, ніж з іншими молекулами рідини призводить до підйому рідини в капілярі.

Більш слабка взаємодія молекул рідини з молекулами твердого тіла, ніж з іншими молекулами рідини призводить до опускання рідини в капілярі.

Рівень змочувальної (незмочувальної) рідини в капілярі радіуса r вище (нижче), ніж у сполучених з ним широкому посудині, на висоту h.

Кристалічні та аморфні тіла

Кристали - це тверді тіла, атоми і молекули яких займають певне, впорядковане положення в просторі. Властивості кристалів: анізотропія фізичних властивостей (їх незалежність від обраного в кристалі напрямку); наявність температури плавлення.

Аморфні тіла - тіла, атоми і молекули яких розташовані хаотично. Властивості: не мають температуру плавлення, ізотропні - їх фізичні властивості однакові в усіх напрямках.

Монокристали - поодинокі кристали. Полікристал - тверде тіло, що складається з більшого числа маленьких кристалів.

МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ -

пружність, пластичність, крихкість, твердість.

Пружність - це властивість матеріалу дозволяти себе стискати чи розтягувати, а після зняття навантаження - повертатися до первісної форми.

Матеріали, у яких незначні навантаження викликають пластичні деформації, називають пластичними(пластилін, свинець).

Матеріали називають крихкими, якщо вони руйнуються при невеликих деформаціях (чавун, фарфор).

Важливою характеристикою матеріалів є твердість. Вона характеризує здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого тіла, тобто здатність протидіяти вдавленням або дряпанням.

Деформації - зміна форми і розмірів, що відбувається через неоднакове зміщення різних частин одного тіла в результаті впливу іншого тіла.

Механічне напруження (𝜎) - це відношення модуля сили пружності F _пр до площі поперечного перерізу тіла S. Виміряється - Н /м ², або Паскаль (Па).

Абсолютне подовження тіла (𝜟 l) - збільшення або зменшення довжини довільного лінійного елемента тіла.

Відносне подовження тіла (ε) - це величина, яка дорівнює відношенню абсолютного подовження (𝜟 l) тіла до його початковій довжини l₀.

Закон Гука - основний закон теорії пружності, що виражає лінійну залежність між напругою σ і малими деформаціями в пружному середовищі. Відносна деформація ε пропорційна напрузі σ.

Модуль Юнга - коефіцієнт пропорційності (Е) в законі Гука. Чисельно дорівнює такій механічній напрузі, яка мала б виникнути в тілі при збільшенні його довжини в 2 рази.

ВИДИ ДЕФОРМАЦІЇ:

Розтягнення - збільшується відстань між молекулами.

Стиснення - зменшується відстань між молекулами.

Кручення - поворот одних молекулярних шарів відносно інших.

Вигин - одні молекулярні шари розтягуються, а інші стискуються або розтягуються, але менш перших.

Зсув - одні шари молекул зсуваються щодо інших.

ДЕФОРМАЦІЇ БУВАЮТЬ:

Пружні - після припинення впливу тіло повністю відновлює первинну форму і розміри.

Пластичні - після припинення впливу тіло не відновлює первинну форму або розміри.

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

ОСНОВИ ЕЛЕКТРОСТАТИКИ

Електричний заряд - скалярна фізична величина, яка визначає інтенсивність електромагнітної взаємодії. Позначається буквою q, вимірюється в кулонах (Кл).

Якщо тіло має надлишкові (зайві) електрони, то тіло заряджене негативно, якщо у тіла недолік електронів, то тіло заряджене позитивно.

Закон збереження електричного заряду - при будь-яких процесах в замкнутій системі її повний електричний заряд залишається незмінним.

Закон Кулона - сила електричної взаємодії F двох нерухомих точкових зарядів у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів (q₁; q₂) і обернено пропорційна квадрату відстані r між ними.

Сили електростатичного взаємодії направлені вздовж лінії, що з'єднує взаємодіючі точкові заряди.

ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ особливий вид матерії, що існує навколо електричного заряду і виявляє себе у дії на інші заряди.

Напруженість електричного поля - силова характеристика електричного поля. Напруженість - векторна фізична величина, чисельно рівна відношенню сили F, що діє на заряд, поміщений у дану точку даного поля, до величини цього заряду q. Позначається (Е), одиниця виміру ньютон на кулон, або вольт на метр (Н/Кл = В/м).

• Якщо заряд q> 0, то напруженість поля направлена ​​в ту ж сторону, що і сила, з якою електричне поле діє на цей заряд.

• Якщо заряд q <0, то напруженість поля спрямована в протилежний бік напрямку сили, з якою електричне поле діє на цей заряд.

Принцип суперпозиції полів - напруженість електричного поля системи точкових зарядів у певній точці простору дорівнює геометричній сумі напруженостей полів, створюваних кожним з цих зарядів окремо в тій же точці.

Лінії напруженості електричного поля (електричні силові лінії) - лінії, дотичні до яких в кожній точці збігаються з напрямом вектора напруженості в цій точці.

Властивості електричного поля:

• Починаються на позитивних і закінчуються на негативних зарядах.

• Не перетинаються.

• Силові лінії перпендикулярні поверхні.

• Густота ліній тим більше, чим більше напруженість. Тобто напруженість поля прямо пропорційна кількості силових ліній, що проходять через одиницю площі поверхні.

Однорідне поле - це поле, вектор напруженості якого в кожній точці простору однаковий (по модулю і напрямку). Графічно однорідне поле являє собою набір паралельних рівновіддалених один від одної силових ліній.

 

Провідники - речовини, що містять вільні заряджені частинки, тобто частинки, здатні переміщатися по всьому об'єму речовини під дією якого завгодно слабкого електричного поля. Поділ зарядів у провіднику під впливом зовнішнього електричного поля називається електризацією через вплив, або електростатичною індукцією, а заряди на провіднику - індукованими зарядами. Електричне поле всередині провідника відсутнє!

Діелектрики - речовини, що не містять вільних заряджених частинок.У електротехніці діелектрики часто називають ізоляторами, так як вони практично не проводять електричний струм. Проникнувши в діелектрик, електричне поле в ньому послаблюється.

Поляризація діелектриків - зміщення в протилежні сторони позитивних і негативних зарядів у діелектрику, викликане дією на нього електричного поля.

Діелектрична проникність (ε) - фізична величина, що показує, у скільки разів послаблюється електричне поле після заповнення всього простору однорідним діелектриком. Одиниця виміру - безрозмірна.

Потенційна енергія зарядів - прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів і обернено пропорційна відстані між ними. Позначається (Wр), одиниця виміру Джоуль (Дж).

Потенціал 𝜑 - фізична величина, яка дорівнює відношенню потенціальної енергії електричного заряду (Wр) в електростатичному полі до величини цього заряду (q). Потенціал φ є енергетичною характеристикою електростатичного поля. Одиницею потенціалу в СІ є вольт (В).

Різниця потенціалів φ₁ - φ₂ - різниця значень потенціалу в початковій φ₁ і кінцевій φ₂ точках траєкторії, вимірюється в вольтах (В).

Напруга - чисельно дорівнює роботі електростатичного поля (А) при переміщенні одиничного позитивного заряду (q) уздовж силових ліній цього поля. Позначається U, одиниця виміру вольт В.

Різницю потенціалів (φ₁ - φ₂ ) часто називають електричною напругою між даними точками поля: φ₁ - φ₂ = U

Еквіпотенціальною називається уявна поверхня, в кожній точці якої потенціал однаковий.

Зв’язок між напругою і напруженістю однорідного електричного поля. Напруга U між двома точками в однорідному електричному полі, розташованими на одній лінії напруженості, дорівнює добутку модуля вектора напруженості поля Е на відстань d між цими точками.

Робота електричного поля при переміщенні заряду - робота, яку здійснюють електростатичні сили при переміщенні зарядженої частинки із однієї точки поля в іншу. Робота сил електростатичного поля не залежить від форми траєкторії, а визначається тільки положенням початкової та кінцевої точок і величиною заряду. Робота сил поля (А) дорівнює добутку заряду (q) на різницю потенціалів (φ₁ - φ₂) початкової та кінцевої точок траєкторії руху заряду.