Рух відносно неінерціальних систем відліку

Інерці́йна систе́ма ві́дліку — система відліку, в якій тіло, на яке не діють жодні сили (або сили, що діють на нього компенсують одна одну, тобто рівнодійна дорівнює нулю), рухається рівномірно й прямолінійно. Або це система відліку, в якій прискорення тіла зумовлене тільки дією на нього сил. Існування інерційних систем відліку постулюється в сучасному формулюванні законів Ньютона. Система відліку, яка рухається із сталою швидкістю відносно інерційної системи, також є інерційною. Інерційність будь-якої реальної системи відліку приблизна. Будь-яка точка, що її можна було б вибрати за початок системи координат, здійснює якийсь нерівномірний рух. Так, наприклад, для більшості задач у земних умовах можна зв'язати інерційну систему відліку з поверхнею Землі, нехтуючи обертанням планети навколо своєї осі чи навколо Сонця, проте при розгляді сил Коріоліса таку систему відліку вважати інерційною не можна. Аналогічно, при розв'язуванні задач планетарного руху, можна знехтувати обертанням Сонця навколо центру галактики. Спеціальна теорія відносності постулює, що всі фізичні закони однакові для усіх інерційних систем відліку. При переході від однієї інерційної системи відліку до іншої справедливі перетворення Лоренца. Системи відліку, зв'язані з тілами, що рухаються нерівномірно чи непрямолінійно, називаються неінерційними системами відліку.

 

20. Деформації і напруги в твердих тілах

Деформація - зміна взаємного положення частинок тіла, пов'язане з їх переміщенням відносно один одного. Деформація є результат змін міжатомних відстані і перегрупування блоків атомів. Зазвичай деформація супроводжується зміною величин міжатомних сил, заходом якого є пружне механічне напруження. Деформація фізичного тіла цілком визначається, якщо відомо вектор переміщення кожної його точки. Деформація твердих тіл у зв'язку із структурними особливостями останніх вивчається фізикою твердого тіла, а руху і напруги в деформівних твердих тілах - теорією пружності і пластичності. У рідин і газів, частки яких легкоподвіжниє, дослідження деформації замінюється вивченням миттєвого розподілення швидкостей. Деформація твердого тіла може бути наслідком фазових перетворень, пов'язаних зі зміною обсягу, теплового розширення, намагнічення (Магнітострикція), появи електричного заряду (п'єзоелектричний ефект) або ж результатом дії зовнішніх сил. Найпростішою елементарної деформацією є відносне подовження деякого елемента: (e)=(l₁-l₂)/ l₁ , де l₂ - довжина елемента після деформації; l₁ - вихідна довжина цього елемента. На практиці частіше зустрічаються малі деформації - такі, що e<<1. Вимірювання деформації виробляється або в процесі випробування матеріалів з метою визначення їх механічних властивостей, або при дослідженні споруди в натурі чи на моделях для судження про величини напруг. Пружні деформації дуже малі, і їх вимір потребує високої точності. Найбільш поширений метод дослідження деформації - з допомогою тензометрів. Крім того, широко застосовуються тензодатчики опору, поляризаційно-оптичний метод дослідження напруги, рентгеноструктурний аналіз. Для судження про місцеві пластичних деформаціях застосовують накатку на поверхні виробу сітки, покриття поверхні легко розтріскуються лаком або крихкими прокладками.

 

21. Механіка рідин та газів є складовою частиною механіки суцільних середовищ. Рух рідин і газів, як і всі інші види руху, що розглядаються в механіці, можна повністю охарактеризувати, оперуючи одиницями вимірювання довжини, часу і сили. Так, діаметр парашута можна вимірювати в метрах, час зниження, скажімо, на 100 метрів - у секундах, а вага вантажу - в ньютонах. Точно так само вхідний перетин насоса можна вимірювати в квадратних метрах, об'ємна витрата середовища - у кубічних метрах в секунду, а потужність - в ньютон-метрах (джоулях) в секунду. Існує багато способів вимірювання таких характеристик течії з використанням різних - механічних і електричних - еквівалентів лінійки, годин і пружинних ваг. Наприклад, швидкість рідин і газів можна оцінювати за кількістю обертів за одиницю часу проградуированного крильчатки (гідрометрична вертушка і анемометр) або по зміні електроопору нагрівається проходять струмом дроту (дротовий термоанемометр); тиск можна визначати за викликається їм відхиленню зігнутої трубки або мембрани (манометр Бурдона і барометр-анероїд) або по струму, генерируемому п'єзокристалом.

 

22. Основне положення молекулярно-кінетичної теорії газів. Тиск газу. Температура. Вимірювання температури. Шкали температур

Кінети́чна тео́рія або молекуля́рно-кінети́чна тео́рія — фізична теорія, що пояснює термодинамічні явища, виходячи з атомістських уявлень. Теорія постулює, що тепло є наслідком хаотичного руху надзвичайно великої кількості мікроскопічних частинок (атомів та молекул). В сучасній фізиці молекулярно-кінетична теорія розглядається як складова частина статистичної механіки. Основні положення МКТ речовини: 1. Будь-які речовини мають дискретну (переривчасту) будову. Вони складаються з найдрібніших частинок молекул і атомів. Підтвердженням дискретності є прокатка, кування металу, отримання 1974 року фотографії окремих молекул і атомів, розчинність речовин тощо. Молекули — найменші частинки, які мають хімічні властивості речовини. Молекули складаються з простіших частинок — атомів хімічних елементів. У природі є 92 хімічні елементи. Разом із штучними наразі налічується 105 елементів. Речовину, яка побудована з атомів лише одного виду, називають елементом (водень, кисень, азот тощо). Кожен елемент має свій номер Z в таблиці Менделєєва. Число Z визначає кількість протонів у ядрах атомів і електронів, що рухаються в атомі навколо ядра. 2. Молекули знаходяться в стані неперервного хаотичного (невпорядкованого) руху, що називається тепловим і у загальному випадку є сукупністю поступального, обертального і коливального рухів Ступінь нагрітості тіла характеризує його температура, яка є мірою середньої кінетичної енергії хаотичного поступального руху молекул цього тіла.

3. Молекули взаємодіють одна з одною із силами електромагнітної природи, причому на великих відстанях вони притягуються, а на малих — відштовхуються. Сили притягання і відштовхування між молекулами діють постійно. Молекули різних речовин по-різному взаємодіють одна з одною. Ця взаємодія залежить від типу молекул і відстані між ними. Залежно від характеру руху і взаємодії молекул розрізняють три стани речовини: твердий, рідкий, газоподібний (плазма). Плазма — сильно іонізований газ (повітря), під дією високих температур. Молекули газу хаотично рухаються, співударяються одна з одною і зі стінками посудини. Молекулярно-кінетична теорія виходить із того, що речовина, зокрема газ складається з великої кількості мікроскопічних частинок (молекул), які рухаються хаотично. Частинки стикаються між собою та зі стінками посудини, створюючи на ці стінки тиск. Усі зіткнення вважаються пружними, тобто проходять без втрати енергії. Середня кінетична енергія руху частинок залежить від температури. Середня кінетична енергія руху молекули: = m ²= kT, де m — маса частинки, v — її швидкість, k— стала Больцмана, T — температура. Середня швидкість частинок у газі дорівнює = = = , де R — газова стала, M— молярна маса. Тиск газу на стінки посудини визначається з того міркування, що при пружньому відбитті частинки від стінки, зміна її імпульсу дорівнює 2mv_x, де v_x- перпендикулярна до стінки складова швидкості. Підрахувавши переданий за час ∆t імпульс, і прирівнявши його до імпульсу сили для тиску отримуємо P= =nm = nm де n — кількість частинок в одиничному об'ємі. Температу́ра — фізична величина, яка описує здатність макроскопічної системи (тіла) до самовільної передачі тепла іншим тілам.