Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Молекулярная физика и термодинамика. Физика 35 ч (в т.ч

Стр 1 из 11Следующая ⇒

Физика 35 ч (в т.ч. 10 ч с/р)

Наименование разделов и тем	Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия,самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект) (если предусмотрены)	Объем часов	Уровень освоения
1	2	3	4

Механика

Содержание учебного материала: путь. Перемещение. Траектория. Скорость. Ускорение. Время. Точка отсчета. Способы описания движения. Виды движения. Ускорение свободного падения. Сила. Масса. Вес. Опыты Галилея и Ньютона.

Лекция№1: Введение в физику. Кинематика точки твердого тела

Лекция№2: Динамика. Законы сохранения в механике

Лабораторная работа №1: Исследование зависимости силы трения скольжения от веса тела

Лабораторная работа№2: Изучение зависимости периода колебаний пружинного маятника от массы груза и жесткости пружины

Самостоятельная работа: Силы в природе, Механические колебания и волны. Решение задач

Молекулярная физика и термодинамика

Содержание учебного материала: относительная молекулярная масса, броуновское движение, идеальный газ, температура, уравнение состояния идеального газа, изопроцессы, работа в термодинамике, законы термодинамики, агрегатные состояния вещества.

Лекция№3:Основные положения молекулярно-кинетической теории. Газовые законы.

Лекция№4: Основы термодинамики

Лабораторная работа №3:изменение температуры вещества в зависимости от времени при изменениях агрегатных состояний

Лабораторная работа №4: Определение влажности воздуха

Самостоятельная работа: абсолютная температура, виды температурных шкал и их отличия. Взаимосвязи физических свойств веществ с химическими.

Электродинамика

Содержание учебного материала: электрический заряд, электрическое поле, закон Кулона, электроемкость, Законы постоянного тока, Законы Ома, Электрические цепи, магнитное поле и ее свойства. Магнитная индукция, сила Ампера и сила Лоренца, Электромагнитная индукция. Электромагнитные колебания и волны.

Лекция№5: Электростатика

Лекция№6: Магнитное поле

Лабораторная работа №5: Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения на ее различных участках

Самостоятельная работа: Свойства электромагнитных волн, трансформаторы, составление схем последовательного и параллельного соединения проводников.

Раздел 1.Механика- 11 часов

Лекция 1 ( 2 часа)

Определение 1

Механическое движение - это изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени.

Определение 2

Механическое движение тел изучается в разделе физики, который называется механикой.

Определение 3

Кинематика - раздел механики. Изучает движение тел без учета причин, его вызывающих.

Кинематика оперирует величинами: перемещение, пройденный путь, время, скорость движения и ускорение.

Основная задача механики - определить положение тела в любой момент времени

Определение 4

Необходимо тело (точка отсчета), относительно которого определяется положение тела в пространстве (систему координат) и прибор для измерения времени, образующие систему отсчета.

Системы координат:

Рис. 3.Системы координат Рис.4. Декартова система координат[6]

Определение 5

М атериальная точка − тело, геометрическими размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

Понятие материальной точки играет важную роль в механике. Оно вводится для упрощения решения задач.

Как правило, тело можно считать материальной точкой, если его размеры гораздо меньше совершаемого им перемещения.

Рис.5 Радиус- вектор материальной точки [7].

Определение 6

Скалярные величины- величины, имеющие только численное значение m- масса (мг, г, кг), p -плотность (г/см³), V-объем (см³/мл, дм³/л, м³), L- путь(мм, см, м, км), N- количество частиц (атомов,молекул), T- температура(град.С, К), С-концентрация (г/моль),n- количество вещества (моль).

Определение 7

Векторные величины- величины, имеющие направление- F – сила, S- перемещение, F- сила, v- скорость, a-ускорение. Обозначаются стрелочкой над знаком величины.

Определение 8

Траектория движения — это линия, вдоль которой движется тело.

Виды траекторий. Если тело движется вдоль прямой, движение называют прямолинейным. Траектория в этом случае — отрезок прямой. Если же траектория — кривая линия, движение называют криволинейным.

Рис.7 Относительность движения.

Определение 2

Путь (L) – скалярная величина (СИ: 1м (метр), ВНЕ: 1 мм =0,001м, 1см=0,01м, 1дм=0,м, 1км=1000 м) - это длина траектории, пройденной телом.

Путь — всё расстояние, пройденное точечным телом за рассматриваемый промежуток времени.

Если тело в процессе движения не меняло направления движения, то пройденный этим телом путь равен модулю его перемещения. Если тело в течение рассматриваемого промежутка времени меняло направление своего движения, путь больше и модуля перемещения тела, и модуля изменения координаты тела.

Путь всегда величина неотрицательная L ≥0. Он равен нулю L ═0 только в том случае, если в течение всего рассматриваемого промежутка времени тело покоилось (стояло на месте).

Путь L − длина траектории.

В СИ единица измерения пути − метр: [L]=м.

Путь всегда больше или равен модулю перемещения. Путь не может быть отрицательным.

Двигаясь по окружности радиусом R, материальная точка совершила половину полного оборота. Чему равен путь и модуль перемещения материальной точки за это время?

Путь L равен половине длины окружности: L=πR. Модуль перемещения равен диаметру окружности: S=2R.

Определение 10

Перемещением точки за промежуток времени называют направленный отрезок прямой, начало которого совпадает с начальным положением точки, а конец — с конечным положением точки. Перемещение точечного тела определяется только конечной и начальной координатами тела и не зависит от того, как двигалось тело в течение рассматриваемого промежутка времени.

Рис.8.Траектория, перемещение

Определение 11

Рис.9. Проекция вектора на ось

Рассмотрим примеры расположения векторов относительно оси ОХ (аналогично ось OY):

проекция «+», если S х₁> S х₀; угол острый (α <90⁰);

проекция «-», если S х₁ < S х₀; угол тупой (β > 90⁰);

проекция = точке, если S х₁ = S х₀; угол развернутый (γ =180⁰).

Обратить внимание на обозначения:

Рис.10. Примеры связи направления вектора и модуля

Терема синусов.

а_х- прилежащий катет; а _y -противолежащий катет, α - угол между вектором аи осью ОХ

Рис. 11. Связь между модулем вектора и его проекция ми на оси ОХ и ОУ

Виды движения. Равномерное прямолинейное движение (РПД)

Определение 12

Определение 13

Скорость V^→ − векторная величина, характеризующая направление и быстроту перемещения материальной точки:

.V^→=ΔS^→/Δt.

В проекции на ось x:

Vx=Δx/Δt.

В СИ единица измерения скорости − метр/секунду: мc[V]=м/c.

На практике зачастую используются внесистемные единицы измерения скорости. Например, кмчкм/ч.

Следует знать, что в мс1 м/с содержится 3,6 км/ч.

Скорость может изменяться во времени.

Мгновенная скорость − скорость в данный момент времени в данной точке траектории. В любой точке криволинейной траектории она направлена по касательной к траектории в этой точке.

Обычно под скоростью понимают именно мгновенную скорость, т. е. скорость в определенный момент времени.

Часто для упрощения описания неравномерного движения используют среднюю путевую скорость.

Средняя путевая скорость − скалярная величина

Vср=L/t, где L – весь путь, t – все время движения

(как правило, включая остановки).

При решении задач на среднюю скорость важно на рисунке или в комментариях к решению определить те величины, которые вы вводите для промежуточных выкладок.

Следует избегать ранней подстановки численных значений известных величин, прежде чем из уравнения выражена искомая величина.

Пример:

Путешественник треть пути двигался со скоростью 1 км/ч, а оставшийся участок – со скоростью 4 км/ч. Какова его средняя скорость на всем пути?

Дано: Решение

v₁=1 км/ч, Пусть 3S – весь путь. Участок S пройден за время t₁=S/v_1, ос-

v₂=4 км/ч, тавшийся участок в течение времени t₂=2S/v_2.Все время в пу-

v_ср-?ти t₁+t₂.

v_ср=2 км/ч.

Прямолинейное равномерное движение − движение по прямой, при котором за любые равные промежутки времени тело совершает равные перемещения.

При таком движении скорость V→ тела не изменяется.

Расстояние S, которое за время t проходит тело, связано с величиной скорости V формулой:

S = v * t

величины, описывающие это движение: скорость V^→, перемещение S^→, время t.

Уравнение скорости: V^→=V₀^→=const^→.

При таком движении скорость V→ тела не изменяется.

Уравнение перемещения: S^→=V^→t.

Расстояние S, которое за время t проходит тело, связано с величиной скорости V формулой: S=vt

Уравнение скорости: v^→=v₀^→=const^→, в проекции на ось x: v_x=v₀_x=const.

При таком движении скорость v^→ точки не изменяется.

Уравнение перемещения: S^→=v₀^→t, в проекции на ось x: S_x= v_xt.

При таком движении перемещение S^→ точки изменяется лине йно со временем.

Координатное уравнение: x=x₀+v_xt.

Для координат вдоль других осей формула выглядит аналогично.

Определение 14

Ускорение a^→ − векторная величина, характеризующая направление и быстроту изменения мгновенной скорости:

a = dv / dt

В проекции на ось x:

.ax=ΔVx/Δt.

В СИ единица измерения ускорения: [a]=м/c2.

Ускорение может изменяться во времени.

Мгновенное ускорение – ускорение в данный момент времени в данной точке траектории.

Обычно под ускорением понимают именно мгновенное ускорение, то есть ускорение в определенный момент времени.

Прямолинейное равноускоренное движение – движение по прямой, при котором за любые равные промежутки времени вектор скорости точки изменяется на равную величину.

Величины, описывающие это движение: ускорение a^→, скорость v^→, перемещение S^→, координата x, время t.

Уравнение ускорения: a^→=const^→, в проекции на ось x: a_x=const.

При таком движении ускорение a→ точки не изменяется.

Уравнение скорости: v^→=v₀^→+a^→t, в проекции на ось x: v_x=v₀+a_xt.

При таком движении скорость v^→ точки изменяется линейно со временем.

В этом случае решение системы уравнений можно заменить геометрическим решением, которое в ряде случаев гораздо компактнее.

Графики применяются для компактного и наглядного представления информации. Наиболее распространенные зависимости в кинематике: x(t), vx(t), ax(t), но могут встретиться зависимости пути L(t), модулей v(t), a(t) и другие.

Из графиков можно получить дополнительную информацию, например о максимумах и минимумах, по углам наклона − о скоростях изменения величин. Часто информативна площадь под графиком.

По графикам x(t) для нескольких тел на одних осях удобно искать место и время встречи тел. По углам наклона этих графиков можно искать проекции скоростей. Для равноускоренного движения по направлению ветвей параболы можно судить о знаке проекции ускорения.

По углу наклона графика vx(t) можно найти проекцию ускорения тела, а по площади под графиком − проекцию перемещения.

По углу наклона графика vx(t) можно найти проекцию ускорения тела, а по площади под графиком − проекцию перемещения.

По площади под графиком a_x(t) можно найти изменение проекции скорости.

Зависимость пути от времени − монотонная неубывающая функция, начинающаяся из нуля.

Приложение 1

Справочный материал

Равноускоренное движение – движение, при котором мгновенная скорость за любые равные интервалы времени меняется одинаково.

Мгновенное ускорение равно отношению изменения мгновенной скорости тела к бесконечно малому интервалу времени, за который это изменение произошло.

Ускорение равноускоренного движения равно отношению изменения мгновенной скорости тела к интервалу времени, за который это изменение произошло.

Уравнение равноускоренного движения y = y_o + υ_oyt + ½ayt² показывает, что координата квадратично зависит от времени. Уравнение υy = υ_oy + ayt показывает, что скорость линейно зависит от времени.

Центростремительное ускорение – ускорение, всегда направленное к центру окружности при равномерном движении по ней материальной точки. Модуль центростремительного ускорения равен отношению квадрата модуля скорости равномерного движения по окружности к её радиусу.

Приложение 2

Единицы измерения

Международная система единиц (СИ) (фр. Le S ystème I nternational d'Unités (SI)) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы.

СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин (далее - единицы), а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.

Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.

Величина

Единица измерения

Обозначение

русское название международное название русское международное Длина метр metre (meter) м m Масса килограмм kilogram кг kg Время секунда second с s Сила тока ампер ampere А A Термодинамическая температура кельвин kelvin К K Сила света кандела candela кд cd Количество вещества моль mole моль mol

Величина

Единица измерения

Обозначение

русское название международное название русское международное Плоский угол радиан radian рад rad Телесный угол стерадиан steradian ср sr Температура по шкале Цельсия¹ градус Цельсия degree Celsius °C °C Частота герц hertz Гц Hz Сила ньютон newton Н N Энергия джоуль joule Дж J Мощность ватт watt Вт W Давление паскаль pascal Па Pa Световой поток люмен lumen лм lm Освещённость люкс lux лк lx Электрический заряд кулон coulomb Кл C Разность потенциалов вольт volt В V Сопротивление ом ohm Ом Ω Электроёмкость фарад farad Ф F Магнитный поток вебер weber Вб Wb Магнитная индукция тесла tesla Тл T Индуктивность генри henry Гн H Электрическая проводимость сименс siemens См S Активность (радиоактивного источника) беккерель becquerel Бк Bq Поглощённая доза ионизирующего излучения грэй gray Гр Gy Эффективная доза ионизирующего излучения зиверт sievert Зв Sv Активность катализатора катал katal кат ka

¹) -Шкалы Кельвина и Цельсия связаны между собой следующим образом: °C = K - 273,15

Кратные единицы - единицы, которые в целое число раз превышают основную единицу измерения некоторой физической величины.

Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие десятичные приставки для обозначений кратных единиц:

Кратность	Приставка		Обозначение
Кратность	русская	международная	русское	международное
10¹	дека	deca	да	da
10²	гекто	hecto	г	h
10³	кило	kilo	к	k
10⁶	мега	Mega	М	M
10⁹	гига	Giga	Г	G
10¹²	тера	Tera	Т	T
10¹⁵	пета	Peta	П	P
10¹⁸	экса	Exa	Э	E
10²¹	зетта	Zetta	З	Z
10²⁴	йотта	Yotta	И	Y

Дольные единицы составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины.

Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:

Дольность	Приставка		Обозначение
Дольность	русская	международная	русское	международное
10^-1	деци	deci	д	d
10^-2	санти	centi	с	c
10^-3	милли	milli	м	m
10^-6	микро	micro	мк	µ (u)
10^-9	нано	nano	н	n
10^-12	пико	pico	п	p
10^-15	фемто	femto	ф	f
10^-18	атто	atto	а	a
10^-21	зепто	zepto	з	z
10^-24	йокто	yocto

Список литературы

1. Drake, Stillman. Galileo at work: his scientific biography (англ.). — Facsim.. — Mineola (N.Y.): Dover publ., 2003. — ISBN 9780486495422.

2. Sharratt, M. Galileo: Decisive Innovator (неопр.). — Cambridge University Press, 1994. — С. 31. — ISBN 0-521-56671-1.

3. Groleau, R. Galileo's Battle for the Heavens

4. Ball, P.. Science history: Setting the record straight, The Hindu.

5. Van Helden, Albert On Motion. The Galileo Project (1995).

6. Билимович Б. Ф. Законы механики в технике. — М.: Просвещение, 1975. — 175 с.

7. Голубев Ю. Ф. Основы теоретической механики. 2-е изд. — М.: Изд-во МГУ, 2000. — 720 с. — ISBN 5-211-04244-1.

8. Киттель Ч., Найт У., Рудерман М. Механика. Берклеевский курс физики. — М.: Лань, 2005. — 480 с. — ISBN 5-8114-0644-4.

9. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т. 1. Механика. 5-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6.

10. Маркеев А. П. Теоретическая механика: Учебник для университетов. 3-е изд. — М.; Ижевск: РХД, 2007. — 592 с. — ISBN 978-5-93972-604-7.

11. Матвеев А. Н. Механика и теория относительности. 3-е изд. — М.: ОНИКС 21 век: Мир и Образование, 2003. — 432 с. — ISBN 5-329-00742-9.

12. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Том 1.. — М.: Наука, 1970. — 492 с.

13. Седов Л. И. Механика сплошной среды. Том 2.. — М.: Наука, 1970. — 568 с.

14. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. 5-е изд. — М.: Физматлит, 2006. — 560 с. — ISBN 5-9221-0715-1.

15. Стрелков С.П. Механика. — Москва: Наука, 1975. — 560 с. — (Общий курс физики). — 60 000 экз.

16. История механики с древнейших времен до конца XVIII века / ред. Григорьян А. Т., Погребысский И. Б.. — М.: Наука, 1971. — 296 с. — 3600 экз. (в пер., суперобл.)

17. История механики с конца XVIII века до середины XX века / ред. Григорьян А. Т., Погребысский И. Б.. — М.: Наука, 1972. — 412 с.

18. Хайкин С.Э. Физические основы механики. — 2. — Москва: Наука, 1971. — 752 с. — (Общий курс физики). — 49 000 экз.

Приложение 3

Траектория движения

Для описания движения тела нужно указать, как меняется положение его точек с течением времени. При движении тела каждая его точка описывает некоторую линию — траекторию движения. Проводя мелом по доске, мы оставляем на ней след — траекторию движения кончика мела. Конспект — это траектория движения шарика ручки. Светящийся след частиц атома и фонарика — это траектории.

В ожидании солнечного затмения астрономы заранее вычисляют траекторию движения лунной тени по поверхности Земли.

На рис. 4 изображена траектория, которую описывает относительно земной поверхности точка на ободе колеса, катящегося по прямой дороге. Относительно телеги траекторией точки будет, конечно, сама окружность обода.

Рис. 4. Точка на ободе катящегося колеса описывает относительно земной
поверхности траекторию, изображенную на рисунке (циклоиду)

Движение точки

Для описания движения тела нужно, знать, как движутся различные его точки. Но если тело движется поступательно, то все его точки движутся одинаково. Поэтому для описания поступательного движения тела достаточно описать движение какой-либо одной его точки, например,изучая движение планеты вокруг Солнца, достаточно описать движение ее центра.

Таким образом, в ряде случаев описание движения тела сводится к описанию движения точки.

Разные движения точки различаются между собой в первую очередь по виду траектории. Если траектория — прямая линия, то движение точки называют прямолинейным; если траектория — кривая линия, то движение называют криволинейным.

Описание движения точки

Траектория движения указывает все положения, которые занимала точка; но быстро или медленно проходила точка отдельные участки траектории, с остановками или без остановок- это мы, изучая траекторию, сказать не можем. Получить полное описание движения, нужно знать, в какой момент точка занимала то или иное положение на траектории. Для этого достаточно каким-либо способом разметить все точки траектории и «привязать» каждую из них к моменту прохождения через нее движущейся точки.

На железных и шоссейных дорогах подобную разметку осуществляют, расставляя вдоль дороги километровые столбы, по которым легко определить, на каком расстоянии от начальной точки находится поезд или автомашина. Число, написанное на столбе, мимо которого проходит поезд, непосредственно дает расстояние S от начальной точки, за которую обычно выбирают большой город, лежащий на этой дороге.

Рис. 9. Разметка прямолинейной траектории

Начнем с рассмотрения движения точки по прямолинейной траектории, В этом случае прямую, вдоль которой происходит движение, можно принять за ось Х, поместив начало координат 0 в произвольной точке (рис. 10). Тогда положение точки на траектории будет определяться отрезком, отложенным от точки 0 до данной точки (см. отрезки 0A и 0В на рис. 9). Чтобы различать точки, находящиеся по разные стороны от 0, положение точек, для которых отрезок откладывается в направлении оси Х, определяется длиной отрезка, взятой со знаком плюс (точка А на рис. 9), а положение точек, для которых отрезок откладывается в направлении, противоположном оси Х, — длиной отрезка, взятой со знаком минус (точка В на рис. 9). Длина отрезка, взятая с соответствующим знаком, называется координатой х точки. Так, например, координата точки А на рис. есть А _х=2,5, а координата точки В есть В_х=-3,5.

Пусть точка в своем движении перешла из точки А в точку В (рис. 10). Отрезок АВ, идущий от начальной точки к конечной, называется перемещением точки. Длина отрезка всегда выражается положительным числом. Мы будем называть это число модулем, перемещения.

Рис. 11. Сложение перемещений:

а) одинакового направления; б) и в) противоположных направлений

Если точка совершила последовательно два перемещения АВ и ВС, то ее результирующим перемещением будет АС. Из рис. 11 видно, что в случае, когда складываемые перемещения имеют одинаковое направление (рис. 11, а), направление результирующего перемещения совпадает с направлением слагаемых, а модуль результирующего перемещения равен сумме модулей слагаемых. Если же складываемые перемещения направлены в противоположные стороны (рис. 11, б и в), направление результирующего перемещения совпадает с направлением того из слагаемых, у которого модуль больше. Модуль же результирующего перемещения равен абсолютному значению разности модулей слагаемых:

модуль АС = |модуль АВ — модуль ВС|.

Пройденное точкой расстояние, отсчитанное вдоль траектории, называется путем. Путь, обозначаемый обычно буквой S, всегда выражается положительным числом. Если в течение рассматриваемого промежутка времени направление движения не изменяется, то путь (в случае прямолинейного движения) совпадает с модулем перемещения. Если направление движения меняется, то нужно разбить рассматриваемый промежуток времени (например, время t, за которое точка получила перемещение АС) на промежутки, в течение каждого из которых направление движения оставалось неизменным, вычислить для каждого из этих промежутков пройденный точкой путь и затем сложить вместе все эти пути. Например, если в случае, изображенном на рис. 11, б, в ходе перемещений АВ и ВС направление движения не изменялось, то путь, пройденный за время будет равен сумме модулей перемещений АВ и ВС.

Для «привязки» размеченных точек траектории к моментам прохождения через них движущейся точки выбирают какой-либо момент времени за начальный и для каждого положения движущейся точки на траектории замечают промежуток времени, прошедший от выбранного начального момента. Промежутки времени будем обозначать буквой t.

На железной дороге такую привязку может осуществить пассажир поезда, замечая по своим часам моменты прохождения поезда мимо километровых столбов. То же могут выполнить с дороги наблюдатели, отмечающие по станционным часам момент прохождения поезда мимо каждой станции. Спортивные судьи, «засекающие» по точным часам момент прохождения лыжником финишной черты на гонках или момент пролета самолета над контрольным пунктом, также осуществляют «привязку» положения движущегося тела на траектории к соответственному моменту времени; при этом за начальный момент принимается момент старта.

Рис. 12. Капельница

В школьных опытах для подобной привязки можно пользоваться капельницей (рис. 12), устанавливаемой на движущемся теле, например на тележке или заводном автомобиле.

Чернильные капли, падающие через равные промежутки времени, отмечают положение тела на его траектории в моменты падения капель. Момент падения какой-либо определенной капли принимают за начальный момент времени.

При изучении движений иногда применяют стробоскопический метод наблюдений. Стробоскопом называют всякий прибор, дающий прерывистое освещение с короткими временами освещенности и одинаковыми промежутками времени между ними. Можно применить прибор, в котором через равные промежутки времени создаются короткие импульсы тока, вызывающие яркие вспышки света в специальной лампе. Непрозрачный диск с прорезью, вращающийся перед непрерывно горящей лампой, также создает стробоскопическое освещение.

Пусть, например, изучается движение шарика, скатывающегося по желобу. Если производить опыт в темноте и освещать шарик стробоскопом, то шарик будет виден только в тех положениях, в которых его освещает вспышка. Если вдоль желоба расположена линейка с делениями, то она также окажется освещенной, и можно зарегистрировать те положения шарика относительно линейки, которые он занимал в моменты вспышек (рис. 13). Чтобы зарегистрировать все положения шарика, получающуюся картину можно сфотографировать, открыв затвор фотоаппарата на все время движения шарика.

Рис. 13. Шарик, скатывающийся по желобу, видимый при стробоскопическом освещении (по фотографии)

При помощи стробоскопа можно увидеть одновременно ряд отдельных положений предмета, и не пользуясь фотографией. Если за 0,1 секунды происходит несколько последовательных вспышек стробоскопа, то, благодаря свойству глаза сохранять зрительное впечатление, мы будем видеть несколько последовательных положений шарика. Сходную картину мы увидим, размахивая блестящей палочкой, освещенной лампой дневного света или другой газоразрядной лампой: такие лампы, питаемые переменным током, дают сто вспышек в секунду, что позволяет видеть одновременно целый ряд последовательных положений палочки. Можно также увидеть несколько положений руки, размахивая ею в темном кинозале во время демонстрации фильма (24 вспышки в секунду).

«Привязав» каким-либо способом отдельные положения движущейся точки к соответственным моментам времени, мы получим полное описание движения точки. Это значит, что мы будем знать все положения точки и для каждого из этих положений сможем найти расстояние по траектории от начальной точки и промежуток времени, протекший от начального момента.

Таким образом, в основе всякого описания движения точки лежат измерения длинн промежутков времени. Заметим, что начальную точку на траектории и начальный момент времени можно выбирать как угодно, в зависимости от удобства рассмотрения данного движения. Движущаяся точка не обязательно должна находиться в положении в момент времени .

Измерение длины

Основной единицей длины служит метр (м). Первоначально за образец (эталон) метра было принято расстояние между двумя штрихами на специально изготовленном платино-иридиевом стержне длины 102 см, хранящемся в Международном бюро мер и весов в Париже (рис. 14). Материал и форма сечения стержня н условия его хранения были выбраны так, чтобы наилучшим образом обеспечить неизменность образца. В частности, были приняты меры для поддержания постоянной температуры стержня. Тщательно выполненные вторичные эталоны — копии этого образца — хранятся в институтах мер и весов разных стран.

Рис. 14. Первоначальный эталон метра (общий вид и сечение)

Предполагалось изготовить образец метра равным одной сорокамиллионной части длины земного меридиана. Когда выяснилась недостаточная точность измерений на земной поверхности, то не стали заменять изготовленный образец или вносить поправки на основе более точных измерений, а решили сохранить сам образец в качестве единицы длины. Этот образец примерно на 0,2 мм меньше, чем 1/40 000 000 часть меридиана.

Кроме этой основной единицы, в науке и технике применяют и другие единицы — десятичные кратные и дольные от метра:

· километр (1 км=1000 м);

· сантиметр (1 см=0,01 м);

· миллиметр (1 мм=0,001 м);

· микрометр (1 мкм=0,001 мм=0,000001 м);

· нанометр (1 нм=0,000000001 м).

В Англии, США и некоторых других странах широко распространены так называемые английские меры длины:

· дюйм = 25,4 мм;

· фут = 12 дюймов = 304.8 мм;

· миля сухопутная («статутная») = 1609 м;

· миля морская («адмиралтейская») = 1852 м (длина одной минуты дуги земного меридиана).

Старые русские меры длины составляли:

· вершок = 4,445 см;

· аршин = 28 дюймов = 16 вершков = 0,7112 м;

· сажень = 3 аршина = 2,1336 м;

· верста = 500 сажен = 1,0668 км;

· русская миля = 7 верст = 7,4676 км.

Обилие разных единиц длины (а также и единиц других физических величин) весьма неудобно на практике. Поэтому были разработаны международные стандартные определения единиц всех физических величин. Сборник этих определений называют системой единиц СИ (от слов Systeme Internationale — Международная система).

Согласно этой системе метр определен как длина, равная 1 650 763,73 длины волны оранжевого света, излучаемого специальной лампой, в которой под действием электрического разряда светится газ криптон-86. Число длин воли выбрано так, чтобы эта единица длины совпадала возможно точнее с парижским метром. Поэтому за единицу и не была выбрана длина, на которой укладывалось бы какое-либо круглое число (например, один миллион) длин волн. Эту новую единицу длины можно воспроизводить (оптическим путем) с большей точностью, чем архивный образец. Очень удобно, что для воспроизведения единицы длины не нужно обращаться к какому-то единственному хранящемуся образцу, а достаточно изготовить специальную криптоновую лампу и наблюдать испускаемый ею свет.

На практике для измерения длины, в том числе и для измерения расстояний между двумя положениями точки на траектории, применяют копии в