Механика и ее структура (механическое движение, квант, классической релятивистской механики).

Предмет физики.

Физика – это наука изучающая общи свойства и законы движения вещества и поля.

В настоящее время принято считать что все взаимодействия осуществляются посредством сил:

а).гравитационные

б).магнитные

в). ядерные

Поле на ряду с веществом является одной из форм существования материи. Это наука наиболее общих форм превращения материи

Материя – это окружающий нас мир. Все существующее вокруг нас все обнаруживаемое нами пр. соб. мат.

Неотемлимой частью материи является движение.

Движение – это всевозможные перем. материи от простого движения во всевозможных процессов материи..., которые присутствуют во всех физических, химических и ф....

Физические законы – это устойчивые повторяющиеся объективные закономерности существующие в природе.

Опыт – основной метод исследования физики. Это наблюдение исследуемых явлений в точно учитываемые условиях позволяющих следить за ходом движения и воспроизводить его при повторении этих условий.

гипотеза – это ночное предположение выдвигаемое для объяснения явления и требующее проверки на опыте и теоретического обоснования превращения гипотезы в достоверную научную теорию.Связь физики с другими науками свела к тому что физика, геология, астрономия, химию в результате образовался ряд новых смежных дисциплин науки таких как астрофизика, физическая химия.

Связь физики с техникой имеет двухсторонний характер. Техника определяет направление физических величин.

Раздел физики термодинамика с другой стороны от развития физики зависит технический уровень производства.

Электронная техника, ядерная техника.

Есть связь физики с такой наукой как философия.

Предельная общность часть физических факторов и законов.

Физик обязан быть философом не зря существует доктор философии в области физики.

 

 

Механика и ее структура (механическое движение, квант, классической релятивистской механики).

Механика часть физики которая изучает закономерности физического движения или причины вызывающие или заменяющие эти движения.

Механическое движение – это изменение с течением времени взаимного расположения тел или его частей.

Механика подразделяется

А). классическая механика (механика Галилея-Ньютона) – изучает движения макроскопических тел со скоростями которые малы по сравнению со скоростью света в вакууме

б). Релятивистская механика – изучает законы движения макроскопических тел со скоростями сравнимыми со скоростью света в вакууме.

Квантовая механика законы движения микроскопических тел то есть....

Разделы механики:

Кинематика – изучает движение тел не рассматривая причины их вызывающие.

Динамика изучает законы движения тел и причины их вызывающие.

Статика – изучает законы равновесия системы тел.

3.Модели механики (материальная точка, абсолютно твердые упругие и неупругие тела)

Механика – для описания движения использует различные физические модели

а). материальная точка – это тело обладающее массой размерам которыми можно пренебречь.

Материальная точка – это абстракция. Планеты можно рассматривать как механическую точку

Системы материальных точек произвольное макр. тело и система тел можно мысленно разбить на материальные точки.

Иногда можно любое тело разбить на систему материальных точек, и следовательно изучение движения тел сводится к изучении движения материальных точек.

Твердое тело – это тело которое ни при каких условиях не может дифформироваться.

При всех условиях расстояние между двумя точками не меняется.

Абсолютно упругое тело – это тело деформация которого подчиняется закону Гука, а после прекращения внешних сил она принимает свою первоначальную форму и размер.

Неупругое тело – тело сохраняющее деформированное состояние после прекращения действия внешних сил.

 

 

Кинематическое уравнения движения материальной точки (тело отсчета, система координат, уравнение движения).

Для описания движения выбирают тело отсчета – это произвольны выбор тела относительно которых определяется положение других движущихся тел.

Система координат – это система связанная с телом отсчета (в противном случае декартовая система координата)

Система отсчета – это совокупность тел отсчета связанная с ним системой координат и синхронизированных между сомой часов.

Положение точки А характеризуется 3 координатами

При движении материальной точки координаты будут изменяться

Уравнение движения материальной точки

x=x(f)

y=y(f)

z=z(f)

r=r(f)

 

 

5. Траектория, длина пути и вектор перемещ Траектория – это линия отсчитываемая движущиеся материальной точкой то есть выбор системы координат.

Траектория в разл. системе отсчета может быть разная если траектория деления

прямая линия –прямолинейной

Кривая линия – криволинейной

Вектор перемещения - вектор, провед из начала полож движ точки в положение в даннй момент.

Длина участка траектории, пройденного материала точкой за данный промежуток времени есть длина пути

дельта s(t)

s – скалярный вектор

Для прямолин движ вектор перемещ совпад с соотв участком траектории и модуль перемещ равен длине пути

Если все точки траектории лежат в одной плоскости то движение называется плоским

 

Скорость (средняя. ее модуль, мгновенная скорость и ее модуль). Путь, траектория, вектор перемещения, длинна пути.

Скорость – векторная величина определяющая как быстроту движения так и его направление в данный момент времени.

Средняя скорость – векторная величина определяемая дельта r вращения к прошедшему времени вращения.

<v>=дельта r/дельта t

Направление вектора средней скорости

<v>=|<v>|=дельта r/дельта t = |дельта r/дельта t|= дельта s/дельта t

Мгновенная скорость v – это векторная величина определяемая первой производной r вектора движущейся точки ко времени

v=lim дельта r/дельта t (при t стрем. к 0)= дельта r/дельта t

Векторные скорости направлены по касательной к т.А

Модуль мгновенной скорости v

v=|v|=|lim дельта r/дельта t (при t стрем. к 0)|= дельта s/дельта t

Длинна пути s пройденного за промежуток точкой есть

s=интеграл от t2 до t1 от v(t)dt (м/с)

 

Период вращения при постоянной углов скорости

Период вращения время, за которое точка совершает полный оборот

w=2пи/Т

где Т-период

Линейная скорость точка движущейся по окружности

Линейная скорость

v=lim дельта s/дельта t (при t стрем. к 0)=lim R*дельта f/дельта t (при d стрем. к 0)

v=Rw

Частота вращения – это число полных оборотов совершаемых телом в единицу времени

Число полных оборотов совершаемом за единицу времени назывеется частотой вращения

n=1/T=w/2пи

w=2пи*n

 

Угловое ускорение (направление его, связь, между линейной и угловой величиной псевдо векторы)

Угловое ускорение – это векторная величина определяемая угловой скоростью за единицу времени

E=dw/dt Направление углового ускорения dw/dt>0

Угловое ускорение совпадает w при равноускоренном движении.Если движение у нас равнозамедленное тело движется в нашем направлениях

dw/dt<0.Связь между линейными и угловыми величинами

Тангенциальная составляющая ускорения а (тангенциальная)=dwR/dt=Rdw/dt=RE, a (нормальное)=v²/R=w²R²/R=w

R

Связь между линейным длине пути радиусом, литейной скоростью и угловыми величинами

s=Rl; v=Rw

a (нормальное)=w²R

a (тангенциальное)=RE

Псевдовекторы

Векторы df, w, E направление которых связывается с направлением вращения называемое актуальными векторами не имеют определенных точек применения не могут откладываться от любой точки оси вращения Длинна материальной точки и поступательное движение твердого тела

 

Первый закон Ньютона.

Материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя ли прямолинейного равнопеременного движения до тех пор пока воздействие со стороны других тел не изменит это состояние.В этой формулировке Ньютон дал закон установленный еще Галилеем.

Существуют такие системы отсчета относительно которых поступательно движущееся тела сохраняю свою скорость постоянной если на них не действуют другие силы.

Первый закон Ньютона утверждает существование инерциальной системы отсчета – закон инерции. инерциальные системы отсчета относительно которой материальная свободная точка (не подвергаемая действию других тел) движется равнопеременной прямолинейно (его инерции). Существование инерциальных систем отсчета установлено опытным путем и представляет собой закон природы.системы отсчета движущегося относительно инерциальной системы с ускорение – называются неинерциальными.

Ускорение тел – инертность – свойство присущее всем телам и заключающиеся в том что тела оказывают сопротивление изменяемые из скоростью как по модулю так и по направлению называются инертностью тел.

 

Масса и сила

Масса тел – это физическая

величина которая является одной из основных характеристик материи определяющая ее инерционная (инерциальная масса) и гравитационные (гравитационная масса) свойства.В настоящее время можно считать доказанным что инерциальная и гравитационная массы равны друг другу с точностью до 10^-их значения

1 кг – это масса междупортолина килограмма платьевого иридиевого

1 кг – относится к одной из 7 основных единиц которая строится

При описании воздействия упоминается в первом законе Ньютона введенного тан. силы.Под действием массы тела изменяется скорость движения то есть приобретается ускорение (динамическое проявление сил) либо деформируется изменяя свою скорость.Сила – векторная величина являющаяся мерой механического воздействия на тело со стороны других тел или усилий в результате которых тело приобретает ускорение и изменяет свою форму в каждый момент времени тело характеризуется

а).направлением

б).величиной

Один Н это такая сила которая телу массой 1 кг сообщает ускорение равное 1 м/с²

12.2 и 3закон Ньютона: 2-й:ускорение, приобре тенное телом, прямопропорц силе дейст вующей на тело и обратно пропорцион массе f=ma импульс тела вект. велич числено равная массе на скорость p=m v Скорость изменения импульса мат точки равна действующей сист силы в инерц системах отсчета dp/dt=f 3-й законНьютона: всякое действие матер точек друг на друга имеет характерное взаимодей ст силы, с котор действ друг на друга матер точки равны по модулю f₁₂=-f₂₁ действуют вдоль прямой, соединяющ 2 матер точки f₁₂сила, действ со стор 1точки на 2 f₂₁со стороны2 на 1.Всегда действуют парами и являют силами одной природы 3 закон позволяет осуществ переход от динамики отдель ной матер точки к динамике систем материальн точек Это следует из того, что для систем матер то чек взаимодейств сводится к силам парного взаи модейств между матер точками

13 Закон сохранения импульса импульс замкнутой системы сохраняется т е не изменяется с течением времени p =m_j*vj=const это фундаментальн закон природы Он является следствием однородности пространства т е при параллел переносе в прос транстве замкнутых систем тел как целого ее физ св-ва не изменяются т.е. не зависят от выбора поло жения начала координат Механич систем -совокуп ность матер точек или тел, рассматр как единое целое Силы в механ системе бывают: внутренние силы-взаимодейств между матер точками мех си стемы, внешние сили-с котор на матер точки мех системы действ внешние силы Замкнутая (изолиро ван) система на нее не действ внешние силыЦентр масс (инерции) воображаемая точка С положе ние которой характеризуется распределением массы этоZm_iй системы ее радиус-вектор равен Rc=r_j/m m_j, r_j-масса и радиус вектор i-й точки n-число точек Для тел правильной геом формы центр масс совпадает с геометр центром тела Закон движения центра масс Цмс систем движущейся как матер точка в которой сосредоточена масс всей системы и на которую действует сила равная сумме всех внешних сил действующих на систему т е m*dv/dt=Z F _I

Центр масс. Система матер точек. Центр масс (инерции) воображаемая точка С положе ние которой характеризуется распределением массы этоZm_iй системы ее радиус-вектор равен Rc=r_j/m m_j, r_j-масса и радиус вектор i-й точки n-число точек Для тел правильной геом формы центр масс совпадает с геометр центром тела Закон движения центра масс Цмс систем движущейся как матер точка в которой сосредоточена масс всей системы и на которую действует сила равная сумме всех внешних сил действующих на систему т е m*dv/dt=Z F _I

14.Реактивное движение рассм ракету и вылетаю щие из нее газы как единую мех систему пусть в да нный момент времени mv импульс ракеты через ка кой промеж времени масса ракеты станет (m-md) а скорость (v+dv) импульс вылетающих газов udm. mv=(m-dm)(v+dv)-udm.dv=(u+v)*dm/m где (u+v)=c относит скорость ракеты по отнош к газам dv=-c* dm/m “-“ указывает на возраст скорости при убыва нии массы интегрируя уравн c=const.|n-v|dv=|m-v|-cdm/m.(v-v0=c*LNm0 / m)формула Циолковского.Движение в центральном поле сил на любую частицу находящ в поле будет действовать сила проходящ через ц О момент импульса частицы в поле центральных сил М.и.ч.вектор произведения r на p M=(r*p) M перпендикул (r^p) траектории дви жения частиц лежит в п-ти проходящей через ц О r-вектор частицы описанный образующей Площадь области=1/2площади построенной на векторах r и vdt.ds=1/2(r*v)*dt=1/2m((r*p)dt)=1/2m(M*dt).ds/dt=M/2m=соnst.

15 Законы Кеплера движение планет Солнечной си стемы вокруг Солнца по орбитам 1.все планеты Со лн системы движутся по эллиптическим орбитам в одном из фокусов находится Солнце 2.за равные промежутки времени r вектор планеты прочерчива ет рные S. Период обращения планеты вокруг Солн ца равен T=S/V V секториальная скорость T=(p²*a* b)/V a b-большая малая полуоси орбит 3.T²=(4p^2/G *Ms)*A³ Ms-масса Солнца G-гравитационная пост оянная A-большая полуось Квадраты периодов об ращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей эллиптичес орбит плане т

16 Силы трения тангенциальн силы возникающие при соприкосн поверхн тел и препятствующие их относител перемещению Они могут быть разной природы но в результате их действия механич эне ргия переходит во внутреннюю энергию соприка сающихся тел Внешнее трение возникает в пл-ти касания двух соприкасающ тел при относительном перемещении Трение покоя при отсутствии отно сит перемещения соприк тел Внутреннее трение между частицами одного и того же тела В отличие от внешн здесь всегда отсутствует трение покоя Сила трения покоя относительн движен тел возни кает если внешняя сила F<предельной силы трения покоя Fтрmax=m₀*N, m_0-коэффц трения покоя Nсила нормального давления Сила трения скольжения возникает при относительн перемещ соприкас тел Fтр=m*N m-коэфф трен скольжения зависящий от свойств соприкасающ поверх безразмерн

 

17.Работа, энергия, мощность. Энергия - универсальная мера различн форм движ и взаимодействия. Работа силы-количественная характеристика про цесса обмен энергией межу взаимодействующи ми телами Элемент работы силыdA=Fdr=Fcosads aугол между F и dr ds-элементарный путь FS-про екция вектораF и dS.Мощность-физическая вели чина характеризующая скорость исполнения работы N=dA/dt=Fdr/dt=FdrMощность скалярное произведение вектора силы и вектора скорости [A]=1Дж=1Н*1м [N]=1Вт=1Н*м/с

 

Силы инерции.

m*ā1=m*ā+Fин, Fин - сила инерции, вектор.

Силы инерции при этом должны быть такими, чтобы вместе с силами F, обусловленными воздействием тел друг на друга, они сообщали телу ускорение a1, каким оно обладает в неинерциальных систем ах отсчета. F=m*a, a – ускорение тела в инерциаль ных системах отсчета.Силы инерции – силы, обусл овленные ускоренным движением системы отсче та относительно измеряемой системы отсчета. Си лы инерции вызываются не взаимодействием движу щихся тел, а ускоренным движением системы отс чета, поэтому они не подчиняются 3 закону Ньюто на.Проявления сил инерции:1. Силы инерции, воз никающие при ускоренном поступательном дви жении системы отсчета.Fин=-m*ā;Они проявляются в перегрузках при запуске космического корабля.

2. Силы инерции, действующие на тело, которое покоится во вращающейся системе отсчета.Fц=-m*ω²*R, Fц – центробежная сила инерции.Их дейс твию подвергаются пассажиры в движущемся тра нспорте на повороте.3. Силы инерции, действующ ие на тела движущиеся во вращающейся системе отсчета.Fк=2*m*[υ²×ω] – кориолисова сила инерции, где Fк,υ,ω – векторы.Кориолисова сила перпенди кулярна скорости тела и угловой скорости систе мы отсчета в соответствии с правилом правого винта.m*ā’=F+Fин+Fц+Fк, где F,Fин,Fц,Fк – векторы.

 

34. Давление жидкости. З-н Паскаля, Архимеда. Несжимаемая жидкость. Гидростатическое давление. Давление жидкости – физическая величина, опре деляемая нормальной силой, действующей со сто роны жидкости на единицу площади.P=∆F/∆SЗакон Паскаля:Давление в любом месте покоящейся жид кости одинаково по всем направлениям, причем давление одинаково передается по всему объему.

Закон Архимеда:На тело, погруженное в жидкость (газ) действует со стороны этой жидкости (газа) вы талкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной телом жидкости. Fa=ρgVНесжи маемая жидкость – это жидкость, зависимость плотности которой от давления в данной задаче можно пренебречь.Гидростатическое давление.

Если жидкость несжимаема, тогда при попереч ном сечении S столба жидкости, его высоте h, пло тности ρ вес равен p=ρgSh, а давление на нижнее основание P=p/S=ρgh.

 

35. Ур-е неразрывности.

Течение – движение жидкости.Поток – совокупность частиц, движущейся жидкости.

Лиyии тока – линия, в каждой точке которой каса тельная к ней совпадает по направлению с вектор ом скорости в данный момент времени (использу ются для графического изображения жидкости). Линии тока проводятся так, чтобы густота их была больше там, где больше скорость движения жидк ости.Трубка тока – часть жидкости, ограниченная линиями.Стационарное течение это течение жид кости, при котором форма и расположение линии тока, а также знак скоростей в каждой точке не ме няется со временем.Ур-е неразрывности для нес жимаемой жидкости:Рассмотрим трубку тока, выб рав два сечения S1, S2 перпендикулярные направле нию скоростей.

За время ∆t через сечение S проходит объем жидкости V=ρυ∆t. Если жидкость несжимаема, то через площадь S1 за единицу времени пройдет такой же объем жидкости, как и через S2, тогда S1*υ1=S2*υ2 или S*υ=const – уравнение неразрывности.

 

Ур-е Бернулли.

Ур-е Бернулли:

В стационарно-текущей идеальной жидкости (отсутствует сила внутреннего трения) выбираем трубку тока, ограниченную сечениями S1, S2. По закону сохранения энергии: изменение полной энергии жидкости массой m в местах сечений S1, S2 равно работе внешних сил по перемещению этой массы жидкости, т.е. E2-E1=A, где E1=m*υ1²/2 +m*g*h1, E2= m*υ2²/2 +m*g*h2;A=F1*L1+F2*L2, где F – внешние си лы, F1=P1*S1, L1=υ1*∆t; Согласно ур-ю неразрыв ности для несжимаемой жидкости: ∆V=S1*υ1*∆t= S2*υ2*∆t;ρ*υ1²/2+ρ*g*h1+P1= ρ*υ2²/2+ρ*g*h2+P2, где ρ – плотность жидкости.ρ*υ²/2+ρ*g*h+P=const – Ур-е Бернулли, где P – статическое давление.

 

Применение ур Бернулли.

Монометры:

Из ур-я Бернулли для горизонтальной трубки тока можно записать ρ*υ²/2+P=const и уравнение неразрывности S*υ=const => что при течении жидкости по гори зонтальной трубе имеющей различные сечения, скорость жидкости больше в местах сужения, а статическое давление бол-е в более шир-х местах.

Скорость истечения жидкости через малое отверстие в стенке сосуда:

Ур-е Бернулли для двух сечений, одно из которых на уровне h1 свободной поверхности жидкости, h2 – свободное отверстие из сосуда.

ρ*υ1²/2+ρ*g*h1+P1= ρ*υ2²/2+ρ*g*h2+P2;

υ1²/2+ g*h1 = υ2²/2+ g*h2;S1*υ1=S2*υ2; S1>>S2;

υ2²=2*g*(h1-h2)=2*g*h; υ=√2*g*h – ф-ла Ториччели.

Скорость υ2 совпадает со скоростью, которую приобретает тело падая с высоты h, этот результат справедлив для идеальной жидкости.

 

Закон Гей-Люссака.

Объем данной массы газа при Р=const изменится линейно с температурой.

Давление данной массы на газ

V=V₀+альфа*t

P=const

m=const

V₁>V₂

Давление данной массы газы изменяется линейно с температурой при V=const

P=P₀(1+альфа*t)

P₁>P₂

V₀ и P₀ – соотв. давл. и объем при t=0

альфа=1/273 К^-1

Из рисунка видно, что изохоры и изобары пересекаются в точке – 273 С

Если нач. отсчета сместить в эту точку, то происходит переход к шкале Кельвина и законом Г-л. приобр следующий вид

V1/V2=T1/T2 P=const m=const

P1/P2=T1/T2 V=const m=const

 

Ур-е Менделеева-Клаперона

Объединив законы Боля-Мариотта и Гей-Люссака, Клайперон вывел ур идеал газ.

P1*V1=P1`*V2 P1`/P2=T1/T2

Т. к сост 1 и2 выбраны произвольно, PV/T = const, где постоянная различных газов. Менделеев объед ур Клайперона с закономАвогадра, отнеся ур PV/T = const к одному молю газа, при этом V- молярный объём.

R=8,31 Дж/моль*К

Для массы газа ур Клайперона будет: PV= v RT

V =m/M=V/V_m=N/N_A

v -кол-во молей в-ва

Если ввести постоянную Больцмона k=1б38*10^-23 Дж/К, то

P=knT

Абсолютный нуль температуры недостижим

 

Основное уравнение МКТ.

МКТ газов – устанавливает связь между давление и средней величиной кинетический энергии поступательного движения молекул.

Пусть в этом сосуде в единице объема находится n молекул

На каждую площадку будет двигаться 1/6 всех молекул.

дельта n=1/6n*дельта s*дельта t*V

дельта F*дельта t=2mv

дельта р=дельта F/s=1/3nmv²

<v²>=корень((1/n)*сумму от i=1 до n(v_i²))

P=1/3nm<v²>

PV=1/3Nm<v²>

PV=2/3Nm<v²>/2=2/3E

PV=1/3M<v²>

PV_м=1/3M<v²>

<v>=корень(3RT/m*N_A)=корень(3kT/m)

Средняя кинетическая энергия движения молекул газа

<E>=m<V²>/2=3/2kT

Температура – мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа.

 

 

51.З-н Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям. 1. Газ состоит из большого числа N одинаковых молекул2. Температура газа постоянна

3. Молекулы газа совмещают хаотичное тепловое движение

4. На молекулы газа не действуют на силовые поля

Это ф. определяет относительное число молекул скорости которых находятся в интервале от v до (v+dv)

f(v)=4пи(m/2пиkT)^2/3*v²*e^-mv2/2kTСкорость при которой f(v)-max называется наиболее вероятной скоростью.

Если исследовать уравнение на max f`(v)

v=корень(2kT/m)=корень(2RT/M)

где М- молярная масса

При возрастании Т скорость v возрастает наиболее вер.

<v>=интеграл от 0 до бесконечности (vf(v)*dv)=корень(8kT/m*пи)=корень(8RT/пи*m)

 

52. Барометрическая формула. Постоянная Больцмана. Пусть поле тяготения однородно, T=const, масса всех мол. одинакова. Если атмосферное давление на высоте r равняется Р, то на высоте h+дельта h оно=Р+дельта Рпри dh>0 dP<0, так как давление с высотой убывает

Р-(Р+дельта Р)= весу газа, заключается в объеме цилиндра высотой h единичной площади

Р-(Р+dP)=ро*g*dh

dP=-ро*g*dh

PV=mRT/M

dP=-(Mg/RT)*P*dh

dP/P=-(M*g/RT)*dh

интегрируем обе части

lnP2-lnP1=-(M*g/RT)*(h2-h1)

P=nkT

n=n0*e^-mgh/kT - последнее уравнение постоянная Больцмана, из которого следует что при Т=const плотность газа больше там, где меньше его потенциальная энергия.

53.Средняя длина свободного пробега молекул. Опыты подтверждающие МКТ.

Средняя длина свободного пробега молекул – это путь,кото рый в среднем проходят молекулы между 2-мя последовате льными столкновениями. Т.к. за 1с молекула проходит в сре днем путь = сре дней ари фметической скорости,то средняя дл ина <l>=<v>/<z>,где<z>-среднее число столкно вений одной молекулы газа за 1с.<z>= (2)^1/2Пd²<v>; <l>=1/(2)^1/2Пd²n,где d-эффективный диаметр моле кулы-min растояние,на которое сближаются центры 2-х молекул.Броуновское движение.Любые частицы размером меньше 1-го микрона,взвешеные в га зе или жидкости совершают сложное зигзагообразн ое движе ние,которое называется броуновским.Бр-е дв-е взвешенных частиц вызывается ударами мо лекул среды.Бр-е дв-е являет ся подтверждением выводов МКТ о хаотическом тепловом движении ато мов и молекул.Опыт Штерна:Вдоль оси внут ренне го цилиндра со щелью натянута платиновая прово лока, покрытая слоем серебра и нагревается токо м при откаченном воздухе.Атомы серебра отле тают,вылетают через щель и оса ждаются на повер хности 2-го цилиндра,давая изображение щели. Если оба цилиндра вращать вокруг общей оси,то атомы серебра осядут не возле щели,а сместятся на расстоянии S,т. е. изображение получится раз мытым.Штерн исследовал тол щину слоя и подтвер дил Макс-Велловскую ф-ию распределе ния моле кул по скоростям.

 

54.Явление переноса. Теплопроводность (Закон Фурье) диффузиии (Фика) внутреннее трение (Ньютона).

Явление переноса.Это необра тим ые процессы втермоденамическинеравновес ных системах,в которых происходит пространст венный перенос энергии,мас сы и импульса. 1.Те плопроводность,обусловленапереносом энергии. Перенос энергии в форме теплоты описывается з-ном Фурье.j_Е=-[лямбда]*dT/dx,где j_Е-плотность теплового потока,т.е. величина определяемая энер гией переносимой в форме теплоты в ед. времени через единичную площадку перпендикулярную оси Х,[лямбда]-коэффициент теплопро водности,dT/dx - градиент температуры-скорость изменения темп. На ед. длины Х к направлению нормали.Знак “-” по ка зывает,что энергия переносится в направлении убывания температуры.[лямбда]= (1/3)*C_v*[ro]*<v> <l>,где С_v-удельная теплоёмкость газа при V=const. 2.Диффузия,обусловлена пе реносом массы.Явле ние диффузии для химическиоднородно го газа подчиняется з-ну Фика.j_m=-D*dP/dx,где j_m-плотность потока массы-величина,определяемая массой в-ва диффунди рующего через ед. времени,ед. пло щадку перпендикулярно оси Х,D-коэф-т диффузии,dP/dx-градиент скорости = скорос ти изменения плотности на ед. данных в направлении к нор мали к этой площадки.Знак”-” показывает,что перенос массы происходит в направлении убывания плот ности. D=(1/3)*<v> <l>. В случае диффузии происхо дит самопроизвольное про никновение и переме шивание частиц 2-х соприкосающихся газов, жид костей и тв. тел.Диффузия сводится к обмену масс час тиц этих тел.Она возникает и продолжается по ка суще ствует градиент плотности.3.Внутреннее трение или вязкос ть. Обус ловлено переносом им пульса.Механизм возникно вения внут реннего тре ния между параллельными слоями газа или жид кости,движущимися с разными скоростями заклю чается в том,что из-за хаотического теплового движ ения происходит обмен молекулами между слоя ми в резуль тате чего импульс слоя,движущегося быстрее уменьшается,а движущегося мед леннее – увеличивается.Этот процесс яв ляется процесом пе редачи импульса от одного слоя к дру гому.З-н Ньютона опи сывает внутреннее трение.j_p=-[эта] *dv/dx,где j_p-плотность потока импульса-величина опреде ляется плотным импуль сом переносимым в ед. времени в положительном направ лении оси Х-ов через едничную площадку перпендикулярно оси Х,dv/dx-градиент скоро сти.Знак “-” показыва ет,что импу льс переносится в нап равлении убыва ния скорости. [эта]= [ro]*<v><l>=[ro]D; l/C_vh=1.

 

Теплоемкость

тепло ёмкость - это величина,определяемая кол-вом теплоты необ ходимым для нагревания 1 кг в-ва на 1К [Дж/(кг*с)]. С=SQ/(m*dT);C_m=SQ/(v*dT)[Дж/ (моль*К)]; C_m=CM. Различают теплоёмкости(удель ную и молярную) при постоянном объёме и пос тоянном давлении.Молярная теплоёмкость при постоян ном объёме.Записав 1-начало термоди намики dQ=dU+dA(1) и учитывая,что dA=PdV, заме нив dQ как C_m=*/\T,C_m-равно из менению внутрен ней энергии одного моля газа при повышен ии его температуры на 1К.С_V=(i/2)*R;dV_m=(i/2)*RT*dT;Ур-ние Майера:Если газ нагревается при постоянном дав лении, то ипользуя ур-ние (1) можно получить,что C_V dT=dV_m+pdV; C_p=(dV_m/dT)*(PdV/dT);PV_m=RT.C_P>C_v на величину молярной газовой постоянной.Это объяс няется тем,что при нагревании газа при постоян ном давлении требуется дополнительная эн ергия на увеличение V газа, т.к. постоянство объёма всегда требует расширения.g=C_P/C_V=(i+2)/I.Спра ведливо толь ко для однородных газов при высоких температурах.

Второе начало термодинамики

II начало термо динамики определят направлении протекания тер модинамических проц., указывая какие проц. в при роде возможны, какие нет. Формулировка по Кель вину: невозможен круговой процесс, единственный результат которого является превращение теплоты, полученное от нагревателя в эквивалент его рабо ты. Формулировка по Клаузису: Невозможен кру говой процесс, единственным результатом которо го является передача теплоты полученная от менее нагретого тела к более. Второе начало термоди намики может быть сформулировано как закон возрастания S, т.е. любой необратимый процесс замкнутой системы происходит так, что энтропия системы при этом возрастает. Статическое толко вание второго начала термодинамики. Второе начало являясь статистическим законом описывает закономерное хаотическое движение большого числа частиц, составляющих замкнутой системы, поэтому возрастает S означает переход системы из менее вероятной в более вероятное состояние.

 

Холодильные машины.

Холодильная машина – это периодически действующая установка, в которой за счёт работы внешних сил, теплота передаётся от менее нагре тых тел к более. Принцип работы: система изоцик ла термостат с более низкой Т2 отнимается кол-во теплоты Q2 и отдаётся термостату с более высокой температурой Т1 количество теплоты Q1. Для кругового процесса: Q=A;Q=Q2-Q1;Q2-Q1= - A. Т.е. кол-во теплоты Q1, отданное системой источнику теплоты при более высокой температуре Т1 больше кол-ва теплоты Q2, полученного от исто чника теплоты с меньшим Т2 на величину работы совершённую над системой. Без совершения ра боты нельзя отбирать тепло от менее нагретого тела к более нагретому. Эффективность холо дильной машины характеризуется холодильным коэффициентом: ɳ=Q2/A=Q2/(Q1-Q2)цикл Карно

67.Цикл. Карно. Цикл Корно- наиболее экономич обратимый круговой процесс, сост из 2-х адиобат и 2-х изотермов. Рассм прямой цикл Корно, а в качестве рабочего тела-идеального газа

A12=m/M R T1 lnV2/V1=QA23= -m/M Cv (T2-T1)

A34=m/M R T2 lnV2/V1= -Q2A41= -m/M Cv(T1-T1)= -A2 Это наиболее эффективный процесс, состоящий из двух изотерм и двух изобар. На учас тке 1-2 происходит изотермическое расширение, т.е V2>V1, а работа его равна А1-2. Работа за весь цикл: A=A12+A23+A34+A41=Q1-Q2 Работа опреде ляется площадью ограничен. рассмат.изотермами и адиобатами. ɳ=(Q1-Q2)/Q1=(T1-T2)/T1 Реальные газы. Жидкости.

68. Уравнение Ван-дер-Вальса. Учет собственного оъема молекул. Учет притяжения молекул.

Объем одного моля реального газа V_m-b, где b-об ъем занимаемый самими молекулами. b равен учетверенному собственному объему молекул. Де йствие сил притяжения между молекулами газов приводит к появлению дополнительного давления на газ - внутреннее давление. P=a/V²_m-внутреннее дав ление обратно пропорционально квадрату моляр ного объема, а-постоянная Ван-дер-Вальса, хара ктеризующая силы молекулярного притяжения. Ур авнение Ван-дер-Вальса (P-a/V²_m)*(V_m-b)=RT-для одного моля реального газа; PV_m=RT-для одного моля идеального газа. Поправки Ван-дер-Вальса a и b постоянные для каждого газа величины.

 

78. Напярж электрстатич поля. Электростатич поле- поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов). Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.Напряж электростат поля -–физич велич численно равная силе, действ на единичн, положит, пробный заряд помещ в точке поле. Вектор Е= вектор F/Q₀

 

Электрический заряд.

Характериз способность тел или частиц к электро-магнитным действиям. Кулон-электр заряд, проход через поперечн сеч проводника при силе тока 1А за 1 с. Носитель элемент отриц заряда: электрон(1,6*10^-19Кл, 9,11*10^-31кг) Носитель элемент полож заряда: протон (1,6*10^-19Кл, 1,67*10^-27кг) Фундаментальное св-во: 1. Заряд сущ в 2-х видах(полож, отриц)Разноимённые притяг, одноимённые отталкиваются. 2. Электрич заряд инвариантен. 3. Электр заряд дискретен(заряд любого тела есть целое кратное от элемент электрич заряда. 4. Аддитивен(заряд любой сист тел равен сумме зарядов тел, наход в системе) 5.Электр заряд подчин закону сохран зарядов.

 

77. ЗС заряда. З-н Кулона. Зако́н сохране́ния электри́ческого заря́да гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется. Замкнутая система- не обмен зарядами с внешн телами. Закон Кулона: Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды, пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Она является силой притяжения, если знаки зарядов разные, и силой отталкивания, если эти знаки одинаковы.

Точечный заряд – зар.лин размерами котор можно пренебреч.

 

Предмет физики.

Физика – это наука изучающая общи свойства и законы движения вещества и поля.

В настоящее время принято считать что все взаимодействия осуществляются посредством сил:

а).гравитационные

б).магнитные

в). ядерные

Поле на ряду с веществом является одной из форм существования материи. Это наука наиболее общих форм превращения материи

Материя – это окружающий нас мир. Все существующее вокруг нас все обнаруживаемое нами пр. соб. мат.

Неотемлимой частью материи является движение.

Движение – это всевозможные перем. материи от простого движения во всевозможных процессов материи..., которые присутствуют во всех физических, химических и ф....

Физические законы – это устойчивые повторяющиеся объективные закономерности существующие в природе.

Опыт – основной метод исследования физики. Это наблюдение исследуемых явлений в точно учитываемые условиях позволяющих следить за ходом движения и воспроизводить его при повторении этих условий.

гипотеза – это ночное предположение выдвигаемое для объяснения явления и требующее проверки на опыте и теоретического обоснования превращения гипотезы в достоверную научную теорию.Связь физики с другими науками свела к тому что физика, геология, астрономия, химию в результате образовался ряд новых смежных дисциплин науки таких как астрофизика, физическая химия.

Связь физики с техникой имеет двухсторонний характер. Техника определяет направление физических величин.

Раздел физики термодинамика с другой стороны от развития физики зависит технический уровень производства.

Электронная техника, ядерная техника.

Есть связь физики с такой наукой как философия.

Предельная общность часть физических факторов и законов.

Физик обязан быть философом не зря существует доктор философии в области физики.

 

 

Механика и ее структур