Кинематические уравнения движения

Система отсчета.

Тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь, называют материальной точкой.

Поскольку движение тел совершается с течением времени, то для его описания необходимо выбрать начало отсчета времени и масштаб времени.

Итак, элементами системы отсчета, необходимыми для описания движений, являются: начало отсчета, масштабы отсчета расстояний, три направления отсчета положения тел, начало отсчета времени, масштаб времени.

Кинематические уравнения движения

Рис. 1.1

Если с выбранными телами отсчета мы связали какую-либо систему координат, то движение тела можно изучать относительно этой системы координат.

Для определения положения тела в пространстве обычно пользуются декартовой системой координат x,y,z (рис. 1.1).

Положение точки M относительно системы отсчета можно задать с помощью трех ее декартовых координат x,y,z представляющими собой расстояния от этой точки до координатных плоскостей yz, zx, xy соответственно.

Для определения положения материальной точки в любой момент времени необходимо также задать начало отсчета времени.

Система координат, тело отсчета, с которым она связана, и указание начала отсчета времени образуют систему отсчета, относительно которой рассматривается движение тела.

Траектория движения тела, пройденный путь и перемещение зависят от выбора системы отсчета. Другими словами, механическое движение относительно.

Путь и перемещение.

Линия, по которой движется точка тела, называется траекторией движения. Длина траектории называется пройденным путем. Вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории, называется перемещением.

Движение тела, при котором все его точки в данный момент времени движутся одинаково, называется поступательным движением. Для описания поступательного движения тела достаточно выбрать одну точку и описать ее движение.

Движение, при котором траектории всех точек тела являются окружностями с центрами на одной прямой и все плоскости окружностей перпендикулярны этой прямой, называется вращательным движением

Поступательное и вращательное движения — самые простые примеры механического, движения тел.

Пример:

При движении автомобиля по дороге его кузов движется поступательно, а колеса совершают вращательное движение относительно осей.

2.Поступательное и вращательное движение. Скорость и ускорение при поступательном и вращательном движении.

Поступательное движение — это движение, при котором любая прямая, жестко связанная с движущимся телом, перемещается параллельно сама себе.(кабина лифта). При поступательном движении все точки тела движутся одинаково, поэтому достаточно изучить движение одной какой-то произвольной точки тела (например, движение центра масс тела), так же при поступательном движении тело не изменяет ни своего вида, ни строения, одновременные скорости всех точек равны и параллельны между собой, также равны и параллельны между собой ускорения всех точек.
Враща́тельное движе́ние —движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на 1 и той же прямой-ось вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами. Если ось вращения проходит сквозь тело, то точки, лежащие на оси, при вращении тела остаются в покое. Точки твёрдого тела, находящиеся на разных расстояниях от оси вращения за одинаковые промежутки времени проходят различные расстояния и следовательно имеют различные линейные скорости.
Скорость - вектор первопроизводной по времени от радиуса вектора.Находящийся как отношение всего пути на все время. Характер быстрому применению и направлению движения мат.точки относитительно выбранной системой отсчета
Ускорение -векторная величина,характерно быстрому изменению скорости как по величине и по направлению

 

Поступательное движ → → → V = Vo + at → → → ² S = Vot + at/2 Vo-линейная скорость → А- полное ускорение T-время U=S/T U-скорость S-перемещение T-время

Вращательное движ W=Wo+Sl → ʮ = Wot+ £t²/2 Wo-угловая скорость

 

 

3.Динамика материальной точки. 1 закон Ньютона. Интегральные системы отсчета.
1. Динамика материальной точки

Предметом динамики является изучение движения материальных тел под действием сил. Понятие о силе было введено в статике. Силы в статике мы считали постоянными. В динамике наряду с постоянными силами рассматриваются силы, изменяющиеся по модулю и направлению. В динамике при изучении движения принимают во внимание инертность тел. Инертность проявляется в том, что тело сохраняет движение в отсутствие действующих на него сил, а когда силы начинают действовать, то скорости точек тела меняются не мгновенно, а постепенно и тем медленнее, чем больше инертность тела. Количественной мерой инертности является масса тела. В общем случае движение тела зависит еще и от распределения масс в теле. В качестве материальных объектов в механике рассматриваются материальная точка, абсолютно твердое тело и система материальных точек или тел. Материальной точкой называется точка, обладающая массой. Абсолютно твердое тело – это материальное тело, в котором расстояния между двумя любыми точками остаются неизменными. Механической системой материальных точек называется такая их совокупность, в которой положение и движение каждой точки зависит от положения и движения всех остальных.

Материальная точка - это модель материального тела любой формы, размерами которого в конкретной задаче можно пренебречь.

Первый закон динамики (закон инерции): материальная точка при отсутствии внешних воздействий сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока приложенные к ней силы не изменят этого состояния.

Движение, совершаемое точкой при отсутствии сил, называется движением по инерции. Свойство тел сохранять свою скорость неизменной называется свойством инертности. Количественной мерой инертности материальной точки является ее масса. Инерциальной называется система отсчета, в которой справедлив закон инерции. Реально система отсчета будет считаться инерциальной в результате опытной проверки выполнения в ней закона инерции. При решении большинства технических задач за инерциальную можно принять систему отсчета, связанную с Землей.

Теорема Гюйгенса — Штейнера

Момент инерции твёрдого тела относительно какой-либо оси зависит от массы, формы и размеров тела, а также и от положения тела по отношению к этой оси. Согласно теореме Штейнера (теореме Гюйгенса-Штейнера), момент инерции тела J относительно произвольной оси равен сумме момента инерции этого тела J_c относительно оси, проходящей через центр масс тела параллельно рассматриваемой оси, и произведения массы тела m на квадрат расстояния d между осями:

где m — полная масса тела.

Например, момент инерции стержня относительно оси, проходящей через его конец, равен:

 

Для вывода этого закона рассмотрим простейший случай вращательного движения материальной точки. Разложим силу , действующую на материальную точку на две составляющие: нормальную — и касательную — Нормальная составляющая силы приведёт к появлению нормального (центростремительного) ускорения: ; , где r = ОА — радиус окружности.

Касательная сила вызовет появление касательного ускорения. В соответствии со вторым законом Ньютона F_t=ma_t или F cos a=ma_t.

Выразим касательное ускорение через угловое: a_t=re. Тогда F cos a=mre. Умножим это выражение на радиус r: Fr cos a=mr²e. Введём обозначение r cos a = l, гдеl — плечо силы, т.е. длина перпендикуляра, опущенного из оси вращения на линию действия силы. Посколькуmr² =I — момент инерции материальной точки, а произведение =Fl = M — момент силы, то M = Ie.

Получили основной закон динамики вращательного движения: момент силы равен произведению момента инерции на угловое ускорение. Этот закон аналогичен второму закону Ньютона

Замечая, что e=dw/dt, из (4.4) получаем:

; ; .

Произведение момента силы М на время её действия dt называется импульсом момента силы. Произведение момента инерции I на угловую скоростьw называется моментом импульса тела: L=Iw. Тогда основной закон динамики вращательного движения в форме можно сформулировать следующим образом: импульс момента силы равен изменению момента импульса тела. В такой формулировке этот закон аналогичен второму закону Ньютона.

7.Механическая работа. Кинетическая и потенциальная энергия. Мощность.

Механическая работа -действие силы, связанное с перемещением тела, характеризуется механической работой.

Механическая работа — это скалярная физическая величина, которая характеризует процесс перемещения тела под действием силы и равна произведению модуля силы F на модуль перемещения и на косинус угла между ними

В СИ единицей работы является джоуль (Дж).

Кинетическая энергия

Когда сила, приложенная к телу, больше силы сопротивления, то результирующая сила приводит тело в движение. Движущееся тело обладает кинетической энергией.

Работа по ускорению тела тратится на увеличение его скорости, т.е. увеличение кинетической энергии:

K = 1/2(mV²)

Мощность

Мощность - это скорость выполнения работы за единицу времени

P = W/t (Дж/с) или (Вт)

Если с течением времени скорость выполнения работы меняется, то говорят о средней мощности - отношении всей выполненной работы за все время.

Мощность является скалярной величиной!
Мощность равна произведению скорости и силы
P = FV (H·м/с) или (Вт)

8.Колебания.Гармонические колебания, их основные параметры. Уравнение гармонических колебаний.

 

Колебаниями называются движения или процессы, характеризующиеся определенной повторяемостью во времени. Колебательные процессы имеют широкое распространение в природе и технике, например качание маятника часов, переменный электрический ток и т. д. При колебательном движении маятника меняет свое положение координата его центра масс, при переменном токе меняют свои характеристики с определенной повторяемостью напряжение и ток в цепи. Колебательный процесс может имет различную физическую природу, поэтому различают колебания механические, электромагнитные и др. Но различные колебательные процессы характеризуются одинаковыми физическими параметрами и одинаковыми уравнениями. Отсюда вытекает целесообразность единого подхода к исследованию колебаний различной физической природы. Например, единый подход к исследованию механических и электромагнитных колебаний использовался английским физиком Д.У.Рэлеем (1842—1919), русским инженером-экспериментатором П. Н. Лебедевым (1866—1912), А.Г.Столетовым. Большой вклад в развитие теории колебаний сделали Л. И. Мандельштам (1879—1944) и его ученики.

 

Колебания называются свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на систему, которая совершает колебания. Простейшим типом колебаний являются гармонические колебания — колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по закону синуса (косинуса). Исследование гармонических колебаний важно по двум причинам: 1) колебания, которые встречаются в природе и технике, часто имеют близкий к гармоническому характер; 2) различные периодические процессы (процессы, которые повторяются через равные промежутки времени) можно представить как суперпозицию (наложение) гармонических колебаний. Гармонические колебания некоторой величины s описываются уравнением вида

 

 

где ω0 — круговая (циклическая) частота, А - максимальное значение колеблющейся величины, называемое амплитудой колебания, φ — начальная фаза колебания в момент времени t=0, (ω0t+φ) - фаза колебания в момент времени t. Фаза колебания есть значение колеблющейся величины в данный момент времени. Так как косинус имеет значение в пределах от +1 до –1, то s может принимать значения от +А до –А.

 

Определенные состояния системы, которая совершает гармонические колебания, повторяются через промежуток времени Т, имеющий название период колебания, за который фаза колебания получает приращение (изменение) 2π, т. е.

 

откуда

Величина, обратная периоду колебаний,

т. е. число полных колебаний, которые совершаются в единицу времени, называется частотой колебаний. Сопоставляя (2) и (3), найдем

Единица частоты — герц (Гц): 1 Гц — частота периодического процесса, во время которого за 1 с совершается один цикл процесса.

 

Найдем первую и вторую производные по времени от величины s, совершающей гармонические колебания:

т. е. имеем гармонические колебания с той же циклической частотой. Амплитуды величин в формулах (4) и (5) соответственно равны Аω0 и Аω02. Фаза величины в формуле (4) отличается от фазы величины в формуле (1) на π/2, а фаза величины в выражении (5) отличается от фазы величины (1) на π. Значит, в моменты времени, когда s=0, ds/dt имеет наибольшие значения; когда же s становится равным максимальному отрицательному значению, то d2s/dt2 равен наибольшему положительному значению (рис. 1).

Из выражения (5) непосредственно вытекает дифференциальное уравнение гармонических колебаний

(где s = A cos(ω0t+φ)). Решением данного дифференциального уравнения является выражение (1).

 

Гармонические колебания графически изображаются методом вращающегося вектора амплитуды, или методом векторных диаграмм. Для этого из произвольной точки О, которая выбрана на оси х, под углом φ, который равен начальной фазе колебания, откладывается вектор А, у которого модуль равен амплитуде А рассматриваемого колебания (рис. 2). Если данный вектор привести во вращение с угловой скоростью ω0, которая равна циклической частоте колебаний, то проекция конца вектора будет перемещаться по оси х и принимать значения от –А до +А, а колеблющаяся величина будет изменяться со временем по закону s = Acos(ω0t+φ). Значит, гармоническое колебание можно представить как проекцию на некоторую выбранную произвольным образом ось вектора амплитуды А, который отложен из произвольной точки оси под углом φ, равным начальной фазе, и вращающегося с угловой скоростью ω0 вокруг этой точки.

В физике часто используется другой метод, отличающийся от метода вращающегося вектора амплитуды лишь по форме. В данном методе колеблющуюся величину представляют комплексным числом. Используя формулу Эйлера, для комплексных чисел

где - мнимая единица. Значит уравнение гармонического колебания (1) можно представить в комплексной форме:

Вещественная часть формулы (8)

есть гармоническое колебание. Обозначение Re вещественной части условимся опускать и (8) записывать в форме

В теории колебаний уславливаются, что колеблющаяся величина s равна вещественной части комплексного выражения, стоящего в этом равенстве справа.

9.Физ. и Мат. маятники

Физ.маятник – твердое тело,которое может совершать колебания относительно неподвиж.гориз.оси не проход.через центр тяж.тела
Ftp=O

M=- mgh sin A(альфа)

 

Мат.маятник- матер.точка подвеш.на тонкой нерастяж.нити(невесомой)

d=ƪ
γ=mƪ²

T=2Π

T=2gΠ

10.Виды деформации. Закон Гука. Модуль Юнга.

Деформация -это изменение формы и размера тел под действием внешних сил.

Различают два вида деформаций: упругие и пластические.

Упругой деформация называется, если после прекращения действия внешних сил тело принимает первоначальную форму и размеры.

Пластической деформация называется, когда тело после прекращения воздействия продолжает сокращаться

Закон Гука: Величина упругой деформации пропорциональна действующей силе

, где К-жесткость пружины, ▲ƪ-деформация

 

Модуль Юнга- численно равен сили растягивающей стержень вдвое с единичной площадью поперечного сечения. Модуль Юнга зависит от свойств материала и не зависит от размеров и формы тела

Е= ,

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли можно вывести, используя закон сохранения энергии при описании течения жидкости в трубке. Для элементарной струйки идеальной жидкости уравнение Бернулли записывается в виде:

Где z1 z2 – геометрическая высота или геометрический напор в произвольных сечениях 1 и 2 элементарной струйки идеальной жидкости, u2 u1 – скорость элементарной струйки в сечении 1 и 2, p1 p2 – давление в сечениях 1 и 2 элементарной струйки, p – плотность жидкости.
Закон Бернулли
полное давление равное сумме статистич,динамич,весового давления в любой части потока идеальной жидкости остается поятоянной

12.Вязкость.Закон Ньютона для вязкости. Коэффициент вязкости. Закон Стокса.

Внутренним трением(или вязкостью) называется свойство жидкостей или газов оказывать сопротивление при перемещении одной части жидкости относительно другой. это свойство жидкостей и газов количественно характеризуется коэф.вязкости ῃ(или просто вязкостью)
вязкость жидкостей и газов объясняется как движением молекул, так и наличием сил межмолекулярного взаимодействия. когда соседние слои жидкости или газа перемещаются друг относительно друга,то молекулы в процессе хаотического теплового движения непрерывно проникают из одного слоя в другой. в результате более медленные слои ускоряются,а быстрые замедляются.в ламинарном потоке жидкости(газа) сила трения F между двумя соседними слоями,движущимися со скоростями ῡ и ῡ+dῡ, опис. формулой Ньютона: F=-ῃ∙S∙ , где -градиент скорости потока в данном месте,т.е быстрота изменения dz скорости направления z,перпендикулярном вектору скорости, а, следовательно, и поверхности соприкасающихся слоёв площадью S.
Из формулы Ньютона следует, что =1с¯¹ и S=1м² ῃ=F,т.е вязкость численно равна тангенциальной силе, необходимой для поддержания разности скоростей,равной единице,между двумя параллельными слоями жидкости,расстояние между которыми равно единице.В Си ед.динам.вязкости явл. Па∙с..
Вязкость проявл и при движении твердых тел жидкости в самом простом случ.выраж.дается законом Стокса:F=6∙Π∙R∙ῃ∙ῡ

При движ.тела с сферич.формой в вязкой среде с малой скоростью на тело действует сила внутр.трения пропорц. Коэф.вязкости.

 

(для тел шарообразной формы, движущихся с небольшой скоростью, сила сопротивления жидкости пропорциональна вязкости жидкости, радиусу шара и скорости движения)

Число Рейнольдса.

Определяет режим движения жидкости.

v-скорость потока

d-диаметр трубки

ню-кинематический коэффициент вязкости

Если – ламинарный, если – турбулентный режим.

14.Основные положения молекулярно-кинетической теории (мкт). Опыты подтверждающие мкт. Основное уравнение мкт.

Молекулярно- кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.
2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.
3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.
   
   
   

Содержание	Величина	Наименование
- основное уравнение МКТ идеального газа. Выведено в предположении, что давление газа есть результат ударов его молекул о стенки сосуда. Это же уравнение в другой записи:	p - давление	Па = Н/м^2
n - концентрация газа	1/м^3
k = 1,38 ^. 10^-23	Дж/К
m0 - масса молукулы	кг
v - средняя скорость молекул	м/с
T - абсолютная температура газа (t^o + 273)	К
Eк - средняя кинетическая энергия молекул газа	Д

Подтверждение:
Наиболее ярким экспериментальным подтверждением представлений молекулярно-кинетической теории о беспорядочном движении атомов и молекул является броуновское движение. Это тепловое движение мельчайших микроскопических частиц, взвешенных в жидкости или газе.(Оно было открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г). Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. В результате скорость броуновской частицы беспорядочно меняется по модулю и направлению, а ее траектория представляет собой сложную зигзагообразную кривую.

Основное уравнение мкт

 

 

 

 

 

15.Поверхностный слой в жидкостях. Коэф. поверхностного натяжения. Свободная энергия поверхностного слоя жидкости.
Поверхностный слой.
Все жидкости и твёрдые тела ограничены внешней поверхностью, на которой они соприкасаются с фазами другого состава и структуры, например, с паром, другой жидкостью или твёрдым телом.

Свойства вещества в этой межфазовой поверхности, толщиной в несколько поперечников атомов или молекул, отличаются от свойств внутри объёма фазы.

Внутри объёма чистого вещества в твёрдом, жидком или газообразном состоянии любая молекула окружена себе подобными молекулами.

В пограничном слое молекулы находятся во взаимодействии или с другим числом молекул (другим в сравнении с взаимодействием внутри объёма вещества). Это происходит, например, на границе жидкости с их паром.

Среднее значение равнодействующей молекулярных сил притяжения, приложенных к молекуле, которая находится внутри жидкости, близко к нулю.

 

Свободная энергия поверх.слоя.жид.
Поскольку молекулы жидкости, находящиеся в её поверхностном слое, втягиваются внутрь жидкости, их потенциальная энергия больше, чем у молекул внутри жидкости.

Эту дополнительную потенциальную энергию молекул поверхностного слоя жидкости называют свободной энергией. За счёт неё может быть произведена работа, связанная с уменьшением свободной поверхности жидкости.

И, наоборот, для того, чтобы вывести молекулы, находящиеся внутри жидкости, на её поверхность, нужно преодолеть противодействие молекулярных сил, т.е. произвести работу, которая нужна для увеличения свободной энергии поверхностного слоя жидкости.

При этом, изменение свободной энергии прямо пропорционально изменению площади поверхности жидкости.

Так как всякая система самопроизвольно переходит в состояние, при котором её потенциальная энергия минимальна, то жидкость должна самопроизвольно переходить в такое состояние, при котором площадь её свободной поверхности имеет наименьшую величину.

Например, капля дождя или тумана в воздухе приобретают форму шара, форму, соответствующую наименьшему уровню свободной энергии.

Коэффициент поверхностного натяжения – это величина, характеризующая зависимость работы молекулярных сил, идущих на изменение площади свободной поверхности жидкости и самой площади изменения этой поверхности.

σ = А/ΔS

σ - коэффициент поверхностного натяжения

А – работа молекулярных сил по изменению площади поверхности жидкости

ΔS - изменение площади поверхности жидкости

σ измеряется работой молекулярных сил при уменьшении площади свободной поверхности жидкости на единицу.

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от рода жидкости и внешних условий, например, температуры

16.Доп.давление под искривленной поверхностью жидкости. Формула Лапласа.

Под искревленной поверхностью жидкости помимо внутреннего давления создается еще доп.давление,обуслов. Кривизной поверхности.

точное выражение для доп.давления под жидкой искривленной поверх. Люб. Формы в 1805 г установил французский физик Лаплас
пласа
Знак + соответствует выпуклой поверхности, знак – соответствует вогнутой поверхности. R1 / R2- радиусы кривизны двух нормально взаимно перпендикулярных сечений поверхности.
Доп.давление играет бол.роль в капилярных явл.

17.Смачивание и несмачивание капилярные явл.Формула Борелли-Жюрена
Если сила сцепления между молекулами жидкости больше,чем между молекулами жидкости и твердым телом, то жидкость стремится уменьшить площадь соприкосновения с телом.Капля такой жидкости на горизонтальной поверхности примет форму сплюснутого шара в этом случае жидкость называется несмачив. Тв. тело угол образует поверхность тв.тела и касательной поверх.жидкости в точки касания назыв.краевым углом.для не смач.жидк.он бол 90 градусов.

Если силы сцепления,между молекулами жидкости меньше, чем между молекулами жидкости и тв.тела, то жидкость стремится увеличить площадь соприкосновения с тв.телом. В этом случае жидкость назыв. Смачив.тверд.телом,прямой угол будет меньше 90градусов.
Формула Борелли-Жюрена
Высота поднятия смач.жидкости в капиляре обратно пропорциональна его радиусу

формула Борелли-Жюрена получена в 1670 г. Величина 2а/pg,входящая в правую часть формулы,назыв.капиллярной постоянной;она явл.важной физико-хим.хар-ой жидкости.
в тонких капилярах подъем жидкости может достигать бол.высоты

18.Первое начало термодинамики.Изопроцессы.Работа идеал.газа при изопроцессах.

Общий закон сохран.энергии с учетом процесса теплообмена и внутр.энергии имеет вид

т.е изменение полной энергии сист.равно работе внешних сил и теплоте, получ при теплообмене с внешними телами.Иногда закон сохранения энергии формулир как невозмож создания вечного двигателя первого рода. Первым началом термодинамики называют обычно применение этого закона к термодинамической сист,механическая энергия которой не меняется. Кроме того,в термодинамике удобнее использовать сист против внешних сил: А= - А*е. Получаем:.энергии
Q-все кол-во теплоты передав.сист.расходуется на совершение работы(а) и изменение внутр.сист энергии▲U.
если сист.периодически возвращается в исходное состояние, то изменение внутр.энергии будет равно нулю,следовательно,что все переданное кол-во теплоты уходит на совершения работы.
отсюда следует,что невозможно создать переодически действующий механизм,который совершает работу превышающую получаемую им энергию
поэтому первое начало (теорию) динамики можно сформулировать так: вечный двигатель первого рода невозможен
T=const
▲U=O
Q=A

V=const A=O Q=▲U

При изобарных процессах:
Q=A
A=▲U+A
A= - ▲U

19.Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона. Моляр.телоемкости при постоянных давлении и объеме. Уравнение Майера.
Процесс, при котором система не обменивается теплотой с окр.средой,назыв.адиабатным процессом. Адиабат.процессы протекают в сист.,окруж теплоизолирующей оболочкой. в отсутствии оболочки процесс должен протекать настолько быстро, что бы за время его осуществления не произошло теплообмена между системой и окр.средой
Состояние газа при адибатном процессе описывается уравнением Пуассона

p∙v*γ=const

Графическое изображение адибатного процесса на диаграмме состояний называется адиабатой.
Показатель адиабаты γ,назыв.коэф Пуассона,равен отношению теплоёмкости при постоянном давлении (ср) к теплоёмкости при постоянном объеме сv:
γ= =
Поскольку ср>cv,коэф. Пуассона γ>1,на диаграмме состояний в координатах P-V адиабата идёт круче изотермы
При адиабатном процессе не происходит теплообмена с окруж.средой,поэтому первое начало термодинамики запишется в виде: dU+dA=0

 

Сравнение между собой С_р и С_V приводит к уравнению Майера:

.

Это уравнение показывает, что С_р больше, чем С_V на величину универсальной газовой постоянной R. Это объясняется тем, что при изобарном нагревании газа, в отличие от изохорного нагревания, требуется дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа.

Таким образом, молярная теплоемкость газа определяется лишь числом степеней свободы и не зависит от температуры. Это утверждение справедливо в довольно широком интервале температур лишь для одноатомных газов.Уже у двухатомных газов число степеней свободы, проявляющееся в теплоемкости, зависит от температуры.

20.Электрические заряды. Закон Кулона. Электрическое поле.Напряженность электрического поля.

Электри́ческий заря́д — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году.
Виды: плюсовый и минусовый

Зако́н Куло́на — это закон, описывающий силы взаимодействия между точечными электрическими зарядами.

Был открыт Шарлем Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:

Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними

где ≈ 8,854187817·10⁻¹² Ф/м — электрическая постоянная.

Электрическое поле – вид материи с помощью которого взаимодействует электрические заряженные тела
Напряженность электрического поля — силовая характери­стика электрического поля, численно равная силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Другая формулировка: отношение силы , действующей на помещенный в данную точку поля заряд, к этому заряду для каждой точки поля не зависит от заряда и может рассматриваться как силовая характеристика поля — напряженность электрического поля: .

Напряженность — векторная величина. С другой стороны, сила, действующая на заряд q со стороны электрического поля, равна

 

21.Работа по перемещению электрического заряда в электростатическом поле. Потенциал.Эквипотенциальные поверхности
F=qE

Работа сил эл.пол не завсис. От траектории по которой перемещ.заряд в этом поле
→ → → →
A=qФE ∙ dS=0 q-заряд. ф-интеграл. E- cкалярное перемещение.d-напряженность. S-перемещение

Поля облад.такими св-ми назыв. потенциальными. величина работы зависит от заряда его нач. и конеч. Положения и значения вектора Е на этом основании вводят понятие разности потенциала ввиде эл.напряжения
U=q1-q2=
разн.потенциал между 2мя точками поля назыв. Отнош. работы сил поля при перемещ. Заряда из точки 1, в точку 2. к величине этого заряда потенциал. В данной точке поля это работа перемещения ед.положит заряда из данной точки на бесконечность.
потенциал явл энерг хар. Энерг. поля в сист СИ измеряется в В (вольтах)
Потенциальная в данной точке поля- это работа перемещения единичного + заряда из данной точки поля на бесконечность
ƪo=
Эквипотенциальные поверхности -это такие поверхности,каждая из точек которых обладает одинаковым потенциалом, т.е на эквипотенциальные поверхности электрический потенциал имеет неизменен.значения