Законы сохранения в механике.

УО «Жлобинский государственный

профессионально-технический колледж»

ФИЗИКА

Учебное пособие для учащихся

Часть 1

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Содержание:

Раздел 1. МЕХАНИКА (повторение 9 класса).

Тема №1. Введение 3

Тема №2. Основы кинематики 3

Тема №3. Основы динамики 4

Тема №4. Законы сохранения в механике 5

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ. 6

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ 6

Раздел 2. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ.

Тема №1. Основные положения МКТ 7

Тема №2. Макро- и микропараметры. Идеальный газ. 8

Основное уравнение МКТ идеального газа.

Тема №3. Температура – мера средней кинетической энергии 9

теплового движения частиц.

Тема №4. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы. 10

Закон дальтона.

Тема №5 Строение и свойства жидкостей и твердых тел. 12

Поверхностное натяжение.

Тема №6. Испарение. Насыщенный пар. Влажность воздуха. 14

Раздел 3. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ.

Тема №1. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. 15

Тема №2. Внутренняя энергия, теплота и работа в термодинамике. 16

Тема №3. Первый закон термодинамики. Применение первого закона 17

термодинамики к изопроцессам в идеальном газе.

Адиабатный процесс.

Тема №4. Принцип действия тепловых машин. Тепловые двигатели. 17

КПД тепловых двигателей. Экологические проблемы

Использования тепловых двигателей.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ. 19

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ 19

Раздел 1.

МЕХАНИКА (повторение 9 класса).

Тема №1.

ВВЕДЕНИЕ.

Физика– это наука, изучающая материю, всевозможные ее изменения и законы, описывающие эти изменения.

Материя – это все, что существует в окружающем нас мире реально, независимо от нашего сознания, и действует, или может действовать, на ниши органы чувств.

Виды материи: вещество и поле.

Цель физики – отыскание общих законов природы и объяснение конкретных процессов их действием, а также выявление строения вещества и способов взаимодействия тел и полей.

Физика дает мировоззренческие представления, позволяя понять, как устроен мир. Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, тепловая, электромагнитная и др.) присутствуют во всех белее сложных формах движения (химических, биологических и т.д.). Поэтому они, будучи наиболее простыми, являются одновременно и наиболее общими формами движения материи. Таким образом, физика является фундаментальной наукой, на ее понятиях и законах базируются все другие науки о природе.

Возникновение и развитие физики обусловлено непрерывно расширяющимися потребностями техники, которые во многом определяют направление физических исследований. С другой стороны, технический уровень производства напрямую зависит и от достижений физической науки.

Физика – точная наука: ее законы представляют собой не только качественные связи, но и количественные соотношения и формируются на языке математики. Законы физики основываются на фактах, установленных опытным путем. Поэтому физика в основном – экспериментальная наука.

Тема №2.

ОСНОВЫ КИНЕМАТИКИ.

Механика – раздел физики, изучающий закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Механическое движение – изменение положения тел в пространстве относительно других тел с течением времени.

Система отсчета – это жестко связанное тело отсчета, система координат и часы. Тело отсчета – тело, относительно которого определяется положение других тел.

Разделы механики: кинематика, динамика, статика.

Кинематика - раздел механики, в котором движение тел изучается без рассматривания вызывающих его причин (отвечает на вопрос, как движутся тела).

Основная задача кинематики – определить положение тела в пространстве в любой момент времени.

Материальная точка – тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.

Траектория – линия, которую описывает материальная точка в процессе своего движения. В зависимости от формы траектория может быть прямолинейной и криволинейной.

Путь (s)– скалярная физическая величина, определяемая длиной траектории. Перемещение (Δr) – векторная физическая величина, определяемая отрезком, соединяющим начальную и конечную точки траектории.

Уравнения равнопеременного прямолинейного движения:

; ; ; ;

При движении тела по окружности с постоянной по модулю скоростью:

; ; ; ; ;

Тема №3.

ОСНОВЫ ДИНАМИКИ.

Динамика – раздел механики, в котором изучается механическое движение тел с учетом причин, вызывающих это движение.

В основе динамики лежат законы Ньютона.

I закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых поступательно движущиеся тело сохраняет свою скорость постоянной (или покоится), если на него не действуют другие тела или действие других тел скомпенсировано.

II закон Ньютона: ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально его массе.

III закон Ньютона: силы с которыми два тела действуют друг на друга, одной природы, равны по модулю, противоположны по направлению и направлены вдоль одной прямой.

Инерция – явление сохранения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения при отсутствии внешних воздействий.

Принцип относительности Галилея – все механические явления протекают и описываются одинаковым образом во всех инерциальных системах отсчета (ИСО).

Силы в природе:

1. Силы упругости.

2. Силы трения: сила трения покоя, сила трения скольжения ( ), сила трения качения, сила вязкого трения.

3. Гравитационные силы: сила всемирного тяготения ( ), сила тяжести ( ), вес тела ( ).

Момент силы – произведение модуля силы на плечо (кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы).

Условия равновесия тела:

1. Векторная сумма всех сил, приложенных к телу, равна нулю.

2. Тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех сил, приложенных к телу, относительно этой оси равна нулю.

Тема №4.

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ.

Импульс тела – физическая векторная величина, совпадающая по направлению со скоростью тела в данный момент времени и равная произведению массы тела на его скорость.

Импульс силы – физическая векторная величина, численно равная произведению силы на промежуток времени действия силы.

Закон сохранения импульса – векторная сумма импульсов тел, входящих в замкнутую систему, остается неизменной при любых движениях и взаимодействиях тел системы.

Работа силы – физическая скалярная величина, равная произведению модулей силы и перемещения и косинуса угла между направлениями силы и перемещения, если сила не изменится в процессе движения.

;

Мощность - величина, характеризующая быстроту работы, численно равная работе, совершаемой за единицу времени.

;

Энергия – скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм (видов) движения материальных тел и полей, а так же мерой перехода движения из одних форм в другие.

Механическая энергия – характеризует способность тела совершать работу.

Кинетическая энергия тела – это энергия движения, и она равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости.

; .

Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел или частиц одного и того же тела.

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести:

;

Закон сохранения энергии в механике: в замкнутой системе тел, взаимодействующих только силами тяжести и упругости, полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергии) остается неизменной.

Физические величины и их единицы измерения:

Наименование величина	Обозначение	Единица измерения	Формула
Время	t (тэ)	с (секунда)
Путь	s (эс)	м (метр)
Перемещение	Δr (дельта эр)	м
Скорость	υ (вэ)
Ускорение	а (а)
Угловая скорость	ω (омега)
Частота	ν (ню)	Гц (герц) или с-1
Период	Т (тэ)	с
Масса	m (эм)	кг
Сила	F (эф)	Н (ньютон)
Вес	P (пэ)	Н (ньютон)
Момент силы	М (эм)	Н∙м
Импульс тела	p (пэ)
Импульс силы	Δp (дельта пэ)	или Н∙с
Работа	А (а)	Дж (джоуль)
Мощность	P (пэ)	Вт (ватт)

Физические постоянные:

Ускорение свободного падения g=9,81

Гравитационная постоянная G=6,67∙10^-11

Раздел 2.