Конспект кинематика (сложение двух векторов и т.д.))

Ответы к экзамену по физике.

1) (Системы отсчета. Формы задания закона движения.)

А) Система отсчёта — это совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени, по отношению к которым рассматривается движение (или равновесие) каких-либо материальных точек или тел.

В современной физике любое движение является относительным, и движение тела следует рассматривать лишь по отношению к какому-либо другому телу (телу отсчёта) или системе тел. Нельзя указать, например, как движется Луна вообще, можно лишь определить её движение, например, по отношению к Земле, Солнцу, звёздам и т. п.

Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта.

Инерциа́льная систе́ма отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив первый закон Ньютона (закон инерции): все свободные тела (то есть такие, на которые не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется) движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.

Неинерциа́льная систе́ма отсчёта — система отсчёта, к которой не применим закон инерции (говорящий о том, что каждое тело, в отсутствие действующих на него сил, движется по прямой и с постоянной скоростью), и поэтому для согласования сил и ускорений в которой приходится вводить фиктивные силы инерции. Всякая система отсчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной, является неинерциальной.

Сопу́тствующая систе́ма отсчёта — система отсчёта, связанная в данный конкретный момент времени с самим рассматриваемым телом (или его частью), движущаяся вместе с ним. Часто, даже при рассмотрении неравномерного движения, рассматриваются инерциальные сопутствующие системы отсчёта. В этом случае в каждый конкретный момент времени у тела есть своя сопутствующая система отсчёта.

Б) (конспект механика-кинематика) Закон движения.

Закон движения – одна из форм определения положения тела в пространстве.

Может быть выражен: 1) аналитически (x=f(t), y=ф(t), z=w(t)); 2) графически; 3) таблично.

Конспект кинематика (сложение двух векторов и т.д.)) - student2.ru

Закон движения в векторной форме- зависимость радиус-вектора от времени

Зная закон движения в векторной форме можно определить закон движения в координатной форме, и наоборот.

Закон движения в декартовых координатах может быть записан таким образом. Почему? Какая связь между радиус-вектором и координатами x, y, z? Ответьте в рабочей тетради.

По закону движения можно получить уравнение траектории y = y(x). Для этого из закона движения следует исключить время.

Например, рассмотрим движение матриальной точки для которой закон движения - линейная зависимость радиус-вектора от времени:

Запишем это уравнение в декартовых координатах. Будем рассматривать только движение на плоскости, поэтому закон движения в координатном виде примет вид:

Координаты точки (х,у) линейно зависят от времени. В рабочей тетради получите уравнение траектории, то есть зависимости у от х, для данного закона движения материальной точки, укажите вид этой траектории.

2) (Составляющие внутренней энергии вещества. Закон сохранения полной энергии в
макроскопических процессах.)

А) Внутренняя энергия - это часть полной энергии тела (системы тел): E = E_k + E_p + U, где E_k - кинетическая энергия макроскопического движения системы, E_p - потенциальная энергия, обусловленная наличием внешних силовых полей (гравитационного, электрического и т.д.), U - внутренняя энергия.
Внутренняя энергия вещества, тела, системы тел - функция состояния, определяемая как полный запас энергии внутреннего состояния вещества, тела, системы, изменяющийся (высвобождающийся) в процессе химической реакции, теплообмена и выполнения работы.
Составляющие внутренней энергии:
(а) кинетическая энергия теплового вероятностного движения частиц (атомов, молекул, ионов и др.), составляющих вещество (тело, систему);
(б) потенциальная энергия частиц, обусловленная их межмолекулярным взаимодействием;
(в) энергия электронов в электронных оболочках, атомов и ионов;
(г) внутриядерная энергия.

Б) (конспект молекулярная физика и термодинамика)

Закон сохранения полной энергии в
макроскопических процессах.

3) (Пространственные, временные и пространственно-временные кинематические
характеристики движения.)

Количественные характеристики, раскрывающие форму и характер движений, называются кинематическими.

Они описывают движения в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики: 1) пространственные; 2) временные; 3) пространственно-временные.

Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положения при движении (координата), какова между ними разница, насколько они изменились (перемещение) и через какие промежуточные положения выполнялось движение (траектория), т.е. пространственные характеристики в целом определяют пространственную форму движений человека.

Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось движение (темп) , как движения были построены во времени (ритм) . Вместе с пространственно-временными характеристиками они определяют характер движений человека.

Пространственно-временные характеристики определяют, как изменяются положения и движения человека во времени.

4) (конспект молекулярная физика и термодинамика)

Основные положения молекулярно-кинетической теории и их экспериментальное
обоснование.

5) Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики. Кинематические, динамические и энергетические хар-тики – конспект МЕХАНИКА

6) (Конспект молекулярная физика и термодинамика)

Для рассмотрения термодинамических процессов используются два метода: 1. Метод замкнутых циклов; 2. Метод термодинамических функций. Первый метод разработан, в основном, С. Карно; второй – в работах американского физика конца ХIХ века Гиббса. Оба метода имеют практическое применение, оба приводят к одинаковым результатам.

7) (Конспект механика)

Поступательное движение — это механическое движение системы точек (тела), при котором любой отрезок прямой, связанный с движущимся телом, форма и размеры которого во время движения не меняются, остается параллельным своему положению в любой предыдущий момент времени.

Враща́тельное движе́ние — вид механического движения. При вращательном движении абсолютно твёрдого тела его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Центры всех окружностей лежат при этом на одной прямой, перпендикулярной к плоскостям окружностей и называемой осью вращения. Ось вращения может располагаться внутри тела и за его пределами. Ось вращения в данной системе отсчёта может быть как подвижной, так и неподвижной. Например, в системе отсчёта, связанной с Землёй, ось вращения ротора генератора на электростанции неподвижна.

8) (Конспект полная мех. энергия и мол. физика и термодинамика)Полная и внутренняя энергия материального тела.

Виды механического движения

Механическое движение можно рассматривать для разных механических объектов:

Движение материальной точки полностью определяется изменением её координат во времени (например, двух на плоскости). Изучением этого занимается кинематика точки. В частности, важными характеристиками движения являются траектория материальной точки, перемещение, скорость и ускорение.

Прямолинейное движение точки (когда она всегда находится на прямой, скорость параллельна этой прямой)
Криволинейное движение — движение точки по траектории, не представляющей собою прямую, с произвольным ускорением и произвольной скоростью в любой момент времени (например, движение по окружности).

Движение твёрдого тела складывается из движения какой-либо его точки (например, центра масс) и вращательного движения вокруг этой точки. Изучается кинематикой твёрдого тела.

Если вращение отсутствует, то движение называется поступательным и полностью определяется движением выбранной точки. Движение при этом не обязательно является прямолинейным.
Для описания вращательного движения — движения тела относительно выбранной точки, например закреплённого в точке, — используют Углы Эйлера. Их количество в случае трёхмерного пространства равно трём.
Также для твёрдого тела выделяют плоское движение — движение, при котором траектории всех точек лежат в параллельных плоскостях, при этом оно полностью определяется одним из сечений тела, а сечение тела — положением любых двух точек.

Движение сплошной среды. Здесь предполагается, что движение отдельных частиц среды довольно независимо друг от друга (обычно ограничено лишь условиями непрерывности полей скорости), поэтому число определяющих координат бесконечно.

14) (конспект электродинамика)

Законы электростатики. Силовые и энергетические характеристики электрического поля.

15) (Вопрос №7) Сложное движение — когда материальная точка движется относительно какой-либо системы отсчёта, а та, в свою очередь, движется относительно другой системы отсчёта.

Семинар)

(Законы Лоренца и Ампера для магнитной индукции. Электрические машины) Электрическая машина — это электромеханический преобразователь энергии, основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Лоренца, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

По принципу действия выделяют нижеследующие виды машин:

1. Асинхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля в воздушном зазоре на частоту скольжения.

2. Синхронная машина — электрическая машина переменного тока, в которой частоты вращение ротора и магнитного поля в зазоре равны.

3. Машина двойного питания — электрическая машина переменного тока, в которой ротор и статор в общем случае имеют разные частоты питающего тока. В результате ротор вращается с частотой, равной сумме (разности) питающих частот.

4. Машина постоянного тока — электрическая машина, питаемая постоянным током и имеющая коллектор.

5. Трансформатор — электрический аппарат переменного тока (электрический преобразователь), преобразующий электрический ток напряжения одного номинала в электрический ток напряжения другого номинала. Существуют статические и поворотные трансформаторы.

6. Инвертор на базе электрической машины — как правило, пара электрических машин, соединённых валами, выполняющих преобразование рода тока, частоты тока, числа фаз, напряжений.

7. Вентильный двигатель — электрическая машина постоянного тока, в которой механический коллектор заменён полупроводниковым коммутатором (ПК), возбуждение осуществляется от постоянных магнитов, размещенных на роторе; а статорная обмотка, как в синхронной машине. ПК по сигналам логического устройства поочерёдно, в определённой последовательности, попарно подключает фазы электродвигателя к источнику постоянного тока, создавая вращающееся поле статора, которое, взаимодействуя с полем постоянного магнита ротора, создаёт вращающий момент электродвигателю.

8. Сельсин – электрическая машина для дистанционной передачи информации об угле поворота.

Системы единиц измерения

Метрические системы

1. СИ

2. СГС

3. МКС

4. МКГСС

5. МТС

Разделы физики

Макроскопическая физика

Механика

Классическая механика
Релятивистская механика
Механика сплошных сред

Гидродинамика
Акустика
Механика твердого тела

Термодинамика
Оптика

Физическая оптика
Кристаллооптика
Молекулярная оптика
Нелинейная оптика

Электродинамика

Электродинамика сплошных сред
Магнитогидродинамика
Электрогидродинамика

Микроскопическая физика

Атомная физика
Статистическая физика

Статистическая механика
Статистическая теория поля

Физика конденсированных сред

Физика твёрдого тела
Физика жидкостей
Физика атомов и молекул
Физика наноструктур

Квантовая физика

Квантовая механика
Квантовая теория поля
Квантовая электродинамика
Квантовая хромодинамика
Теория струн

Ядерная физика

Физика гиперядер

Физика высоких энергий
Физика элементарных частиц

33) (Конспект Механическая работа)

(Энергия, работа и мощность поступательного движения.)

34)(Индуктивность проводника. Явление самоиндукции.)

Индукти́вность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность^[1], краем которой является этот контур.

Самоиндукция — явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре ^[1]при изменении протекающего через контур тока.При изменении тока в контуре пропорционально меняется^[2] и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром^[3]. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС.

35) (Момент силы, момент инерции, момент импульса. Основной закон динамики
вращательного движения твердого тела.)

Момент силы (синонимы: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент) — векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора, (проведенного от оси вращения к точке приложения силы — по определению), на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент инерции — скалярная физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. Характеризуется распределением масс в теле: момент инерции равен сумме произведений элементарных масс на квадрат их расстояний до базового множества (точки, прямой или плоскости).

Моме́нт и́мпульса (кинетический момент, угловой момент, орбитальный момент, момент количества движения) характеризует количество вращательного движения. Величина, зависящая от того, сколько массы вращается, как она распределена относительно оси вращения и с какой скоростью происходит вращение.

Основной закон динамики вращательного движения твердого тела - произведение момента инерции на угловое ускорение равно результирующему моменту сил, действующих на материальную точку.

Давление жидкостей и газов

Молекулы газов беспорядочно, хаотически двигаются. Они сталкиваются друг с другом, со стенками сосуда, в котором находятся. Удары молекул газа испытывают и тела, находящиеся в нем.

Условие плавания тел

Поведение тела, находящегося в жидкости или газе, зависит от соотношения между модулями силы тяжести Конспект кинематика (сложение двух векторов и т.д.)) - student2.ru и силы Архимеда , которые действуют на это тело. Возможны следующие три случая:

— тело тонет;
— тело плавает в жидкости или газе;
— тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Другая формулировка (где Конспект кинематика (сложение двух векторов и т.д.)) - student2.ru — плотность тела, — плотность среды, в которую оно погружено):

— тело тонет;
— тело плавает в жидкости или газе;
— тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

Сила вязкого трения

Сила вязкого трения F пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию между плоскостями h:

Конспект кинематика (сложение двух векторов и т.д.)) - student2.ru

Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости.

Качественно существенное отличие сил вязкого трения от сухого трения, кроме прочего, то, что тело при наличии только вязкого трения и сколь угодно малой внешней силы обязательно придет в движение, то есть для вязкого трения не существует трения покоя, и наоборот — под действием только вязкого трения тело, вначале двигавшееся, никогда (в рамках макроскопического приближения, пренебрегающего броуновским движением) полностью не остановится, хотя движение и будет бесконечно замедляться.

Вязкость жидкостей:

1)Динамический коэффициент вязкости - внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в направлении, перпендикулярном к направлению движения.

2) Кинематическая вязкость - В технике, в частности, при расчёте гидроприводов и в триботехнике, часто приходится иметь дело с величиной

Конспект кинематика (сложение двух векторов и т.д.)) - student2.ru

и эта величина получила название кинематической вязкости.

3) Ньютоновские и неньютоновские жидкости - жидкости, для которых вязкость не зависит от скорости деформации.

Виды

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.
Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.
Трение покоя — сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

В физике взаимодействия трения принято разделять на:

сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твердыми смазочными материалами) — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;
граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.
смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
жидкостное (вязкое), при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела (порошком графита), жидкости или газа (смазки) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;
эластогидродинамическое, когда решающее значение имеет внутреннее трение в смазывающем материале. Возникает при увеличении относительных скоростей перемещения.

Работа против сил трения:

Если тело движется с постоянной скоростью (равномерно) против сил трения, то над ним совершается работа
W = Fs. При этом сила F совпадает по направлению с перемещением s и равна по величине силе трения F_тр. Работа против сил трения превращается в тепловую энергию.

W= F_тр s= μ F_норм s

Здесь:
W — работа против сил трения (Джоуль),
F_тр — сила трения (Ньютон),
μ — коэффициент трения,
F_норм — сила нормального давления (Ньютон),
s — перемещение (метр),

47) (Упругое взаимодействие тел. Закон Гука. Виды упругой деформации и формулы
вычисления. Энергия упругой деформации.)

Зако́н Гу́ка — Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации.

В виде уравнения закон Гука записывается в следующей форме:

F = –kx, где F — сила упругого сопротивления струны, x — линейное растяжение или сжатие, а k — так называемый коэффициент упругости.

Упругая деформация — деформация, исчезающая после прекращения действий внешних сил. При этом тело принимает первоначальные размеры и форму.

Виды деформации:

Диаграмма, показывающая зависимость между механическим напряжением (σ) и деформацией (ε) обобщённого материала. Слева — упругие деформации, справа — пластические

Наиболее простые виды деформации тела в целом:

растяжение-сжатие,
сдвиг,
изгиб,
кручение.

В большинстве практических случаев наблюдаемая деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций. В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.

Примеры механических колебательных систем. Резонанс, спектр колебаний.)

Колеба́ния — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Например, при колебаниях маятника повторяются отклонения его в ту и другую сторону от вертикального положения; при колебаниях в электрическом колебательном контуре повторяются величина и направление тока, текущего через катушку.

По физической природе

Механические (звук, вибрация)
Электромагнитные (свет, радиоволны, тепловые)
Смешанного типа — комбинации вышеперечисленных

Спектр колебаний

Колебания ЛОВ, как и других типов СВЧ генераторов, не являются монохроматическими. Расширение спектральной линии обусловлено случайной модуляцией, являющейся следствием дискретного характера тока электронного луча, эффекта распределения тока луча между отдельными электродами и элементами замедляющей системы, эффекта мерцания катода и других причин.

Однако в ЛОВ с магнитной фокусировкой, как и в других СВЧ приборах типа О, также наблюдается значительная периодическая модуляция амплитуды и частоты колебаний. Одной из причин такой модуляции являются релаксационные колебания, возникающие в электронном потоке в области электронной пушки.

Также причиной модуляции может являться нестабильность источника питания ЛОВ. Поскольку мощность ЛОВ может очень сильно зависеть от напряжения на замедляющей системе, даже незначительное изменение напряжения может приводить к большой модуляции выходной мощности ЛОВ.

Разделы физики

Макроскопическая физика