Кинематика колебательного движения. Основные характеристики колебательного движения.

Колебаниями называются любые повторяющиеся движения.

Примеры: ветка дерева на ветру, маятник в часах, поршень в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, струна гитары, волны на поверхности моря и т.д.

Свободными называются колебания, возникающие после выведения системы из положения равновесия при последующем отсутствиии внешних воздействий. Эти колебания затухающие.

Например, колебания груза на нити.

Основными характеристиками механических колебаний являются амплитуда, период, частота и фаза колебаний.

Амплитуда – это модуль максимального отклонения тела от положения равновесия.

Период – это время одного полного колебания. (Т, секунды)

Частота – число полных колебаний, совершаемых за единицу времени.(ν, Герцы)

Период и частота связаны формулой:ν=1Т.

Простейший вид колебательного движения – гармонические колебания, при которых колеблющаяся величина изменяется со временем по закону синуса или косинуса.

Уравнение гармонических колебаний:x=xm∙cosωt,

где xm- амплитуда, t-время, ω-циклическая частота число колебаний за 2π секунд

Величина, стоящая под знаком косинуса (угол), называется фазой.

Фаза равна:φ=ω∙t.

35. Второй закон термодинамики как закон возрастания энтропии .

Закон возрастания энтропии

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение нанаправление процессов передачитепла между телами.

Второе начало термодинамикизапрещает так называемые вечныедвигатели второго рода, показывая, что невозможно всю внутреннююэнергию системы превратить вполезную работу.

Второе начало термодинамикиявляется постулатом, недоказываемым в рамкахтермодинамики. Оно было созданона основе обобщения опытныхфактов и получило многочисленныеэкспериментальные подтверждения.

Формулировки

Существуют несколько эквивалентных формулировок второго начала термодинамики:

● Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передачатепла от более холодного тела к более горячему» (такой процесс называется процессом Клаузиуса).

● Постулат Томсона: «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было быпроизводство работы за счет охлаждения теплового резервуара» (такой процесс называется процессомТомсона).

Эквивалентность этих формулировок легко показать. В самом деле, допустим, что постулат Клаузиусаневерен, то есть существует процесс, единственным результатом которого была бы передача тепла от болеехолодного тела к более горячему. Тогда возьмем два тела с различной температурой (нагреватель ихолодильник) и проведем несколько циклов тепловой машины забрав тепло Q₁ у нагревателя, отдав Q₂холодильнику и совершив при этом работу A = Q₁ − Q₂. После этого воспользуемся процессом Клаузиуса ивернем тепло Q₂ от холодильника нагревателю. В результате получается, что мы совершили работу только засчет отъёма теплоты от нагревателя, то есть постулат Томсона тоже неверен.

С другой стороны, предположим, что неверен постулат Томсона. Тогда можно отнять часть тепла у болеехолодного тела и превратить в механическую работу. Эту работу можно превратить в тепло, например, спомощью трения, нагрев более горячее тело. Значит, из неверности постулата Томсона следует неверностьпостулата Клаузиуса.

Таким образом, постулаты Клаузиуса и Томсона эквивалентны.

Другая формулировка второго начала термодинамики основывается на понятии энтропии:

● «Энтропия изолированной системы не может уменьшаться» (закон неубывания энтропии).

Такая формулировка основывается на представлении об энтропии как о функции состояния системы, чтотакже должно быть постулировано.

В состоянии с максимальной энтропией макроскопические необратимые процессы (а процесс передачи теплавсегда является необратимым из-за постулата Клаузиуса) невозможны.

Ограничения

С точки зрения статистической физики второе начало термодинамики имеет статистический характер: оносправедливо для наиболее вероятного поведения системы. Существование флуктуаций препятствует точномуего выполнению, однако вероятность сколь-нибудь значительного нарушения крайне мала. Смотри такжеДемон Максвелла.