Тема 1. Физика – наука о природе.

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Задачи по Кинематике

1. Тело движется равномерно и прямолинейно и за 10 минут проходит расстояние 900 м. Чему равна скорость этого тела?

2. С каким ускорением движется автомобиль при торможении, если при этом он изменяет свою скорость от 72км/ч до 36 км/ч за 20 секунд?

3. Какой путь проходит тело , начинающее двигаться с ускорением 2 м/с², если оно достигло скорости 20 м/с. Начальная скорость равна 0.

4. Автомобиль двигался со скоростью 72 км/ч. Какой будет скорость автомобиля через 4 с после начала торможения, если его ускорение при этом равно 3 м/с²? Какой путь пройдет автомобиль за это время?

5. При строительстве высотного дома с высоты 30 м случайно упал кирпич. За какое время он долетит до земли? Какой будет его скорость в конце пути?

6. С какой скоростью могут приземляться самолеты на посадочную полосу аэродрома длиной 1 км при торможении с ускорением 2,7 м/с² ?

7. Каким будет тормозной путь автомобиля, ехавшего со скоростью 54 км/ч при аварийном торможении, если его ускорение 5 м/с²?

8. Турист преодолевает первую половину пути со скоростью 6 км/ч, а вторую - 30 км/ч. Чему равна средняя скорость туриста на всем пути, если он равен 60 км?

Тема 4. Основы динамики.

Динамика — это раздел физики, изучающий причины движения тел. Динамика отвечает на вопрос «Почему тело движется»

Инерция — это явление сохранения скорости не изменой при отсутствии внешних воздействий. При резком торможении автобуса пассажиры продолжают двигаться по инерции вперед.

Инертность — это свойство тел по-разному изменять свою скорость при внешних воздействиях.

Со свойством инертности связана масса тела. Масса тела – это мера инертности. Чем тяжелее тело, тем сложнее изменить его скорость, тем оно инертнее. Тяжелый камень труднее остановить, чем воздушный шарик, но и заставить двигаться воздушный шарик можно легким прикосновением руки.

Тело изменяет свою скорость, если на него действуют другие тела.

Сила — это мера воздействия одного тела на другое.

Сила равна F = ma

Три закона Ньютона:

Вся динамика базируется на трех основных законах, сформулированных впервые Ньютоном в 1686 году в книге «Математические начала натуральной философии» :

1закон ( закон инерции)

-существуют такие системы отсчета ,относительно которых тело сохраняет свою скорость неизменной, если на него не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано.

В этом случае тело движется равномерно и прямолинейно или покоится.

2закон ( основной закон динамики материальной точки)

-ускорение, приобретенное телом, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально его массе.

а = F / m

3закон (закон противодействия)

-сила действия равна силе противодействия(или с какой силой одно тело действует на второе с такой же по величине, но противоположно направленной силой второе тело действует на первое).

F₁₂ = - F₂₁

Тема 5. Силы в природе:

Сила всемирного тяготения:

Сила, с которой все тела притягиваются друг к другу, называется силой всемирного тяготения.

Обозначается буквой F _в.т Рассчитывается по формуле: F _в.т = G( m_1* m₂)/ R²

Направлена вдоль прямой, соединяющей центры тел.

Сила тяжести:

Сила , с которой все тела притягиваются к Земле называется силой тяжести.

Обозначается буквой F _тяж Рассчитывается по формуле: F_тяж = mg

Направлена вертикально вниз. ( к центру Земли)

Сила реакции опоры:

Сила, с которой опора реагирует на воздействие тела называется силой реакции опоры.

Обозначается буквой N. Рассчитывается по формуле: N = - Р

Направлена перпендикулярно поверхности вверх.

Сила упругости:

Сила , возникающая при деформации тела называется силой упругости.

Обозначается буквой Fупр Рассчитывается по формуле: F_упр= -Кх, где K – коэффициент упругости , х – абсолютная деформация.

Направлена сила упругости в сторону противоположную деформации.

Сила трения:

Сила , возникающая при движении одного тела по поверхности другого, называется силой трения.

Обозначается буквой Fтр .Рассчитывается по формуле: Fтр= μN, где μ – коэффициент трения, N- сила реакции опоры.

Направлена в сторону противоположную движению.

Сила тяги :

Сила, приводящая тело в движение за счет работы механизмов, называется силой тяги.

Обозначается F_тяги . Направлена в сторону движения тела.

Вес тела:

Сила , с которой тело давит на опору или подвес вследствие своего притяжения к земле, называется весом тела.

Обозначается буквой Р

Направлена вниз перпендикулярно поверхности. Вес тела равен по величине и противоположно направлен силе реакции опоры. Эти силы исходя из 3 закона Ньютона являются парными силами P = - N

Вес тела, движущегося с ускорением вверх или вниз изменяется. При движении вверх Р= m( g + a). При движении вниз вес уменьшается P = m(g – a).

При движении тела вниз с ускорением свободного падения тело находится в состоянии невесомости , т.е. вес такого тела = 0.

Если на тело действует только сила тяжести, то оно совершает свободное падение. Свободное падение — это движение тела в безвоз-душном пространстве (вакууме) под действием только силы тяжести.

Свободное падение — это равноускоренное движение, т.к. оно происходит под действием только силы тяжести .

Ускорение свободного падения на уровне поверхности Земли на заданной географической широте для всех тел одинаково: на полюсе g=9,83 м/с², на экваторе g=9,78 м/с², среднее значение g=9,81 м/с².

Ускорение свободного падения можно высчитать для любой планеты, если воспользоваться формулой

g = G M_{планеты} / R² _{планеты}

Домашнее задание № 2

Вычислить ускорение свободного падения для одной планеты или любого космического тела, записать числовые значения ускорения свободного падения еще для трех планет/небесных тел (без вычислений).

Задачи по Динамике

Автомобиль трогаясь с места проходит первые 50 м за 10 секунд. Найдите силу тяги, если коэффициент трения равен 0,05. Масса автомобиля 2 т. Чему равна сила трения?
Какая сила действует на тело массой 2 т, если тело при этом движется с ускорением 4 м/с²?
С какой силой притягиваются друг к другу два тела массами 100 кг и 80 кг? Тела находятся на расстоянии 2 м друг от друга.
Чему равен вес тела массой 80 кг, если оно движется вниз с ускорением 5 м/с²?
Чему равен коэффициент трения для тела массой 200 кг, которое движется с ускорением 3 м/с²?
Электропоезд в момент выключения двигателей имел скорость 8 м/с. Определите ускорение и время движения до полной остановки, если коэффициент сопротивления равен 0,005. Чему равна сила трения?

7. Автомобиль массой 200 кг равномерно(ускорение=0) движется по шоссе. Максимальное значение коэффициента трения 0,5. Определите силу тяги и силу трения, действующие на этот автомобиль.

Тело массой 100 г , падая с высоты 9 м , приобрело скорость 12 м/с . Найдите силу , действующую на тело при падении , силу сопротивления воздуха и ускорение с которым движется тело.
Мальчик везет сани массой 10 кг равномерно(ускорение=0) по горизонтали, прикладывая к веревке силу 15 Н.Чему равна сила трения и коэффициент трения о снег ?

Задачи по Основам МКТ

Кислород массой 80 г находится при давлении 200 кПа и температуре 300 К. Какой объем занимает газ ?
Найдите концентрацию молекул газа, если при температуре 27⁰ С этот газ оказывает давление 2,5 МПа .
Объем газа при давлении 500 кПа и температуре 300 К равен 400 л. При какой температуре та же масса газа займет объем 200 л, если давление станет 500 кПа ?

Поверхностное натяжение

Молекулы поверхностного слоя испытывают притяжение со стороны молекул внутри жидкости и стремятся уйти вглубь, поэтому на поверхности остается минимальное число молекул. Сила, действующая вдоль поверхности жидкости и стремящаяся сократить ее до минимума называется силой поверхностного натяжения.

F _п.н. =  l

Где l - длина границы между жидкостью и твердым телом, а σ - коэффициент поверхностного натяжения.

Поверхностный слой всегда находится в состоянии натяжения

Смачивание:

Если молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твердого тела, то такую жидкость называют смачивающей данное вещество.

Если молекул в жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам вещества, то такую жидкость называют не смачивающей. Смачивает жидкость вещество или нет можно обнаружить по форме капельки жидкости на поверхности этого вещества: если капелька имеет шарообразную (чуть приплюснутую форму), то жидкость не смачивает твердое тело. Если капелька растекается по поверхности жидкости, то жидкость смачивает твердое тело. Поверхности жидкости в сосудах искривляются: смачивающие имеют вогнутую поверхность, а не смачивающие - выпуклую.

Из-за разного давления, оказываемого вогнутой или выпуклой поверхностью смачивающие жидкости в тоненьких трубочках (капиллярах) поднимаются вверх, а не смачивающие опускаются вниз.

Высота подъема(опускания) жидкости в капилляре

2 σ

h = ρ g r

Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. Много капилляров в растениях. По капиллярам в растениях вода поднимается вверх. В почве находятся капилляры, по ним вода поднимается вверх и испаряется. Большое значение имеют капилляры в технике - чтобы кирпичная стена не сырела, между фундаментом дома и кирпичной стеной делают прокладку, в которой нет капилляров.

Тема 1. Физика – наука о природе.

Физика – это наука о природе, она изучает, исследует основные закономерности явлений происходящих в окружающем мире.

Физика – изучает явления природы, для того чтобы объяснять их предсказывать, использовать.

Физика изучает различные формы движения материи.

Материя – это объективная реальность, существующая независимо от нашего сознания и данная нам в ощущениях.

Формы движения материи – это любые изменения происходящие с материей (изменение положения в пространстве, изменение химического состава, температуры и т.п.)

Для описания явлений в физике необходимы физические величины.

Физическая величина – это характеристика объекта, имеющая числовое значение (масса, скорость, расстояние).

Развитие физики непосредственно связано с прогрессом и развитием техники. Физические открытия послужили основой для создания современных приборов и механизмов.

Система единиц- СИ.

Изучение физических явлений и процессов связано с измерением физических величин. Измерить физическую величину — это значит сравнить ее с такой же физической величиной, условно принятой за единицу.

Для каждой величины можно было бы выбрать свою единицу независимо от других величин. Но целесообразно поступить иначе — единицы нескольких величин (их называют основными единицами) установили независимо, а остальные — выразили через эти единицы, используя формулы.

Например, скорость выражается через две независимые величины —длину и время. Те единицы, которые устанавливаются с помощью формул, связывающих их с основными единицами, называются производными единицами.

Совокупность основных и производных единиц называют системой единиц.

В 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам в Париже была принята и в последующие годы дополнена и уточнена Международная система единиц СИ . Она состоит из семи основных единиц:

Международная система единиц СИ

метр (м) — единица длины;

килограмм ( кг) — единица массы;

секунда (с) — единица времени;

ампер (А) — единица силы электрического тока;

кельвин (К) — единица термодинамической температуры;

кандела (кд) — единица силы света ;

моль (моль) — единица количества вещества

масса	длина	площадь	объем
1 т =10³кг 1 ц = 10² кг 1 г = 10^-3кг 1 мг = 10^-6 кг	1 км = 10³ м 1 дм = 10^-1 м 1 см = 10^-2 м 1 мм =10^-3м 1 мкм = 10^-6м	1км²= 10⁶м² 1га = 10⁴ м² 1дм² = 10^-2м² 1см² = 10^-4м² 1 мм²= 10^-6м²	1дм³ = 10^-3м³ 1 см³ = 10^-6м³ 1 мм³= 10^-9м³ 1 л = 10^-3м³ 1 мл = 10^-6м³

Дополнительными единицами Си являются :

радиан (рад) – единица плоского угла и

стерадиан (ср) – единица объемного угла.

Используя формулы, можно получить единицы измерения для любых физических величин. Например : =>

Домашнее задание №1:

Написать 10 примеров перевода в СИ

Тема 2. Основные понятия механики:

Механика – раздел физики, изучающий механическое движение.

Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве с течением времени.

Основная задача механики — определение положения тела в пространстве в любой момент времени.

Каждое тело имеет определенные размеры. Однако оказывается, что нет необходимости указывать положение каждой точки тела, если все точки тела движутся одинаково. Движение тела, при котором все его точки движутся одинаково, называется поступательным вижением. При поступательном движении тела достаточно описать движение только одной точки этого тела.

Более сложным движением является вращательное движение — движение при котором все точки тела движутся по окружностям разных радиусов, но с центром в одной точке.

Размерами тела, движущегося поступательно можно пренебречь и считать его материальной точкой. Материальная точка отличается от тела тем, что у нее нет размеров. Материальной точкой называется тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь. Тело можно рассматривать как материальную точку, если его размеры малы по сравнению с расстоянием, которое оно проходит, или по сравнению с расстоянием от него до других тел.

Космический корабль, пролетающий около восьми километров за одну секунду, при наблюдении с Земли можно рассматривать как материальную точку. Космонавт, находящийся в корабле, не может считать его материальной точкой.

Для описания движения тела необходимо ввести понятия траектории, пройденного пути и перемещения.

Траектория – это линия по которой движется тело. Траектория может быть прямолинейной и криволинейной.

Путь пройденный точкой, равен длине траектории. Путь — скалярная величина.

Перемещение — вектор, соединяющий начальное положение точки с ее конечным положением.

Международной единицей измерения пути и перемещения является метр (м).

Положение тела в пространстве можно определить только относительно других тел, поэтому для описания движения необходима система отсчета.

Система отсчета состоит из тела отсчета, системы координат, способа отсчета времени.

Скорость- это перемещение, совершаемое за единицу времени.(м/с)

Ускорение- это изменение скорости за единицу времени.(м/с²)

Тема 3. Виды движения:

Движение можно различать по форме траектории – прямолинейное (траектория прямая линия) и криволинейное (траектория кривая).

Движение может отличаться по скорости – равномерное, равноускоренное, неравномерное.

Равномерное — движение, при котором точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения .

Равноускоренное – движение, при котором тело за равные промежутки времени изменяет скорость одинаково.

Неравномерное — движение, при котором перемещения точки за равные промежутки времени не одинаковы. Для характеристики неравномерного движения используют среднюю скорость

Движение по окружности — является частным случаем криволинейного движения. Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью – простейший вид криволинейного движения. Это движение с переменным ускорением. Вектор скорости всегда направлен по касательной к окружности. Величина скорости постоянная, направление скорости всё время меняется.

Ускорение при движении по окружности называют центро-стремительным. Оно всегда направлено к центру окружности. Центростремительное ускорение не меняет модуля скорости, но изменяет направление скорости.

Период обращения Т – время, за которое тело совершает один полный оборот, т.е. поворачивается на угол 2π. Единица измерения - секунда

Линейная скорость υ показывает, какой путь проходит тела за 1 секунду.

Угловая скорость ω — это угол на который поворачивается тело за 1 секунду. Измеряется в рад/с.

υ = ωR

Центростремительное

ускорение: