Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

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

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.

 

Обычный полиспаст - это грузоподъёмное устройство, состоящее из нескольких подвижных и неподвижных блоков огибаемых веревкой, канатом или тросом, позволяющее поднимать грузы с усилием в несколько раз меньшим, чем вес поднимаемого груза. Любой полиспаст дает определенный выигрыш в усилии для поднятия груза.

Даёт выигрыш в силе в 2n раз (где n – число подвижных блоков)

 

Степенной полиспаст – состоит из одного неподвижного блока и n – подвижных блоков. Даёт выигрыш в силе в 2ⁿ раз (где n – число подвижных блоков0

 

Золотое правили механики:

Ни один механизм выигрыша в работе не даёт    А_п  А_з    F₁· S ₁   F ₂ S ₂

Закон сообщающихся сосудов.

В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление над жидкостью в сосудах одинаково).

По закону Паскаля p₁=p₂, где p₁=gρh₁, p₂=gρh₂ ,

следовательно g ρ h ₁ = g ρ h ₂ , т.е h ₁ = h ₂

 В сообщающихся сосудах, содержащих разные жидкости, высота столба с меньшей плотностью будет больше высоты столба с меньшей плотностью

По закону Паскаля p₁=p₂, где p₁=gρ₁h₁, p₂=gρ₂h₂ ,

следовательно gρ₁h₁=gρ₂h₂, т.е h ₁ : h ₂ =ρ₂:ρ₁.

Высоты столбов разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах
обратно пропорциональны их плотностям: чем меньше плотность жидкости, тем выше её уровень в сообщающихся сосудах

· В открытых сосудах 1 и 2 находятся ртуть и вода соответственно. Если открыть кран К, то ртуть будет перетекать во второй сосуд, т.к её давление больше давления воды

 

Гидравлический пресс – простой механизм, дающий выигрыш в силе. Он представляет собой сообщающиеся сосуды разного сечения. В основе его действия лежит закон Паскаля.

Сила давления жидкости, действующая на большой поршень совершает полезную работу. Из меньшего цилиндра в больший перемещается некоторый объем жидкости - при этом перемещение меньшего поршня больше. Выигрыш в силе аналогичен действию рычага. Затрачиваемая и совершаемая работы одинаковы (если КПД 100%)

Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере на единицу площади поверхности по нормали к ней. Атмосферное давление зависит от высоты соответствующего столба воздуха, его плотности, от ускорения силы тяжести, которая меняется от широты места и высоты над уровнем моря

 р_а = 760 мм рт. ст. (1 мм рт. ст. = 133,3 Па) открыл итальянский учёный Торричелли

На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается. Атмосферное давление измеряется барометром – анероидом.

· Если резиновый шар слегка надуть, а потом понизить атмосферное давление, то объём шарика увеличится, а давление воздуха внутри него понизится.

· Если газ, находящийся в закрытом стеклянном сосуде, нагреть, то давление газа изменится.

Архимедова сила - это векторная величина. Причина существования выталкивающей силы – разница в давлении на верхнюю и нижнюю часть тела. Указанное на рисунке давление р₂ > р₁ из-за большей глубины. Для возникновения силы Архимеда достаточно того, чтобы тело было погружено в жидкость хотя бы частично.

Выталкивающая сила (сила Архимеда), действующая на тело, погружённое в жидкость, равна весу жидкости, вытесненной этим телом F_a = ρ_ж·g·V_п = m_жg = P_ж

Архимедова сила зависит от плотности жидкости и объёма тела.

Тепловые явления

Все тела состоят их молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом. Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией. Эти энергии и составляют внутреннюю энергию.

Внутренняя энергия – это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело. U (Дж)

Внутренняя энергия зависит от: от температуры, массы тела, агрегатного состояния вещества ( внутренняя энергия газов больше, чем у жидкостей, а у жидкостей – больше, чем у твёрдых тел)

Не зависит от: механического движения, положения тела относительно других тел

· При плавлении, нагревании и кипении внутренняя энергия увеличивается, а температура не изменяется.

· При конденсации, охлаждении и кристаллизации внутренняя энергия уменьшается, а температура не изменяется.

Способы изменения внутренней энергии:

1) Теплопередача ( конвекция, излучение, теплопроводность)

2) Совершение работы (если тело совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается; если над телом совершают работу, то внутренняя энергия увеличивается)

Теплопрово́дность —  процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела ( атомами, молекулами, электронами и т.п.) Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества. Явление теплопроводности заключается в том, что кинетическая энергия атомов и молекул, которая определяет температуру тела, передаётся другому телу при их взаимодействии или передаётся из более нагретых областей тела к менее нагретым областям. Металлы обладают хорошей теплопроводностью, меньшей обладают жидкости, газы плохо проводят тепло. При теплопроводности не происходит переноса вещества.

Конвекция – вид теплопередачи, при котором энергия переносится струями жидкости или газа. Конвекция в твёрдых телах и в вакууме происходить не может. Различают два вида конвекции – естественная и вынужденная. Естественная конвекция – самопроизвольное охлаждение, нагревание, перемешивание При естественной конвекции холодные слои под действием силы тяжести опускаются вниз, а тёплые –более лёгкие, под действием архимедовой силы поднимаются вверх. Поэтому жидкости и газы нагревают снизу. Конвекция происходит снизу вверх. Тяга в печке основана на конвекции. Нагревательный элемент в чайнике находится внизу. Вынужденная конвекция – перемешивание с помощью насоса и мешалки. При вынужденной конвекции перемещение вещества обусловлено действием внешних сил (вентилятор, насос и т.д.) В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря – дневные и ночные бризы. Конвекция невозможна в твёрдых телах. Интенсивность конвекции зависит от разности температур слоёв жидкости или газа и агрегатного состояния

Излучение – процесс теплопередачи, при котором испускание и распространение энергии происходит при помощи электромагнитных волн и элементарных частиц. Когда излучение достигает какого –либо тела, то часть энергии отражается, а часть поглощается. При поглощении энергия теплового излучения превращается во внутреннюю энергию тела, и тело нагревается.

· Светлые и блестящие поверхности лучше отражают солнечное излучение, медленнее нагреваются и медленнее остывают.

· Тёмные поверхности лучше поглощают тепловое излучение, быстрее нагреваются и быстрее остывают.

· Чем выше температура тела, тем интенсивнее излучение

· Излучение может происходить в вакууме.

 

Количество теплоты Q (Дж ) – энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче.

1 кал = 4,19 Дж

Q  0 при нагревании, кипении, плавлении    

 Q  0  при охлаждении, конденсации, кристаллизации.

Q = c·m·Δt - количество теплоты, необходимое для нагревания (при охлаждении выделяется такое же количество теплоты).

с (Дж / кг·⁰С) – удельная теплоёмкость , показывает какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1⁰С.

 Q = λ· m -  количество теплоты, необходимое для плавления тела ( при кристаллизации выделяется такое же количество теплоты)

λ (Дж/кг) – удельная теплота плавления  показывает, какое количество теплоты необходимо для плавления 1 кг вещества, взятого при температуре плавления.

· При плавлении температура остаётся постоянной, подводимая энергия идёт на разрушение кристаллической решётки

· Внутренняя энергия расплавленного вещества больше, чем внутренняя энергия твёрдого тела

Q = L · m  - количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар ( при конденсации выделяется такое же количество теплоты)

L (Дж/кг) – удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо для превращения в пар 1 кг жидкости, взятой при температуре кипения.

· При кипении температура остаётся постоянной, скорость частиц не изменяется, подводимая энергия идёт на увеличение промежутков между молекулами;

·  внутренняя энергия пара больше, чем внутренняя энергия кипящей жидкости

Q = q · m  - количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива.

q (Дж/кг) - удельная теплота сгорания топли ва показывает, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании 1 кг топлива.

устройство	Полезная работа	Затраченная работа	КПД
Эл.нагреватель, плитка, чайник	Ап = Q = c·m·Δt	A з = P·τ = I·U·τ	η =  ·100%
Газовая горелка, печь, спиртовка	Ап = Q = c·m·Δt	A з = Q = q·m т	η =  ·100%
Двигатель автомобиля, самолёта	Ап = N·τ= F·S = F·υ·τ	A з = Q = q·m т	η =  ·100%
электровоз	Ап = N·τ= F·S = F·υ·τ	A з = I·U·τ	η =  ·100%
Пушка, ружьё	Ап = mυ 2 /2	A з = Q = q·m	η =  ·100%

 

Испарение - то переход вещества из жидкого состояния в газообразное (пар), происходящее со свободной поверхности жидкости. Происходит при любой температуре.

Скорость испарения зависит от:

1)  Температуры

2) Площади свободной поверхности

3) Рода жидкости

4) Ветра

5) Влажности

Жидкость могут покинуть молекулы, находящиеся на поверхности, кинетическая энергия которых больше потенциальной энергии их взаимодействия с соседними молекулами. Быстрее испаряется та жидкость, молекулы которой притягиваются с меньшей силой. При испарении, если нет притока тепла, жидкость охлаждается, температура её понижается.

Конденсация - переход молекул из газообразного состояния в жидкое. В открытом сосуде преобладает испарение, а в закрытом устанавливается равновесие между испарением и конденсацией. Динамическое равновесие – состояние, при котором число вылетевших молекул равно числу возвратившихся. Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия с жидкостью, называется насыщенным паром.

· Концентрация насыщенного пара не зависит от его объёма при постоянной температуре.

· Давление насыщенного пара зависит только от температуры.

Абсолютная влажность – плотность водяных паров в воздухе при данной температуре

Относительная влажность  =  ·100% отношение парциального давления водяного пара при данной температуре к давлению насыщенного пара при той же температуре.

· Влажность измеряют гигрометром или психрометром

· Влажность не бывает больше 100%

 

 

Электрическое поле

Электрическое поле – особая форма материи, существующая вокруг электрических зарядов.  Свойства поля:

1) Материально

2) Существует независимо от нас и наших знаний о нём

3) Распространяется в пространстве со скоростью 300000 км/с

4) Сильнее вблизи заряда, с расстоянием ослабевает

5) Невидимо, определяется по действию или с помощью приборов

Поле, созданное покоящимися электрическими зарядами, называется  электростатическим полем.

Электрический заряд q (Кл) – скалярная величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий. Существует два вида зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

Разноимённые заряды притягиваются, одноимённые - отталкиваются

е = 1,6 ·10^-19 Кл – наименьший заряд, заряд электрона

q = N·e ⇒ N =  - число электронов

Закон Кулона

· Атом нейтрален, его заряд  q = 0

· Если к атому присоединяется электрон, то атом становится отрицательным ионом.

· Если атом теряет электрон, то становится положительным ионом

· Если тело с зарядом q = +2е теряет один электрон, то его заряд будет q׳ = +2е – (-е) = +3е

· Если два одинаковых металлических заряженных шарика соединить, то их заряды будут одинаковые                q₁^҆ = q₂҆ = (q₁ + q₂)/2.

· Заряженное тело притягивает заряд противоположного знака или незаряженное тело

Электризация – процесс получения электрически заряженных тел из электрически нейтральных. Электризация трением – участвуют два тела, оба заряжаются: одно положительно, а второе – отрицательно. Заряды обоих тел одинаковы по величине. Есть ещё электризация соприкосновением с заряженным телом и электризация через влияние (электростатическая индукция).

В процессе электризации от одного тела к другому переходят только электроны. Число протонов не изменяется.

· При поднесении отрицательно заряженной палочки к незаряженной металлической гильзе, в гильзе происходит перемещение электронов к левому концу проводника

 

· Если к незаряженному электроскопу поднести, не касаясь, + заряженную палочку, то на шарике электроскопа будут - заряды, а на листочках +

 

· Если к + заряженному электроскопу поднести - заряженное тело, то заряд электроскопа уменьшится

· Если к + заряженному электроскопу поднести +  заряженное тело, то заряд электроскопа увеличится

· Электроны всегда располагаются по поверхности проводника – электрического поля внутри проводника не будет.

· Заряженное тело притягивает заряд противоположного знака или незаряженное тело.

· Если к середине массивного проводника, соединяющего два незаряженных электрометра, поднесли отрицательно заряженную палочку, то оба электрометра будут заряжены отрицательно, а массивный проводник положительно

· Если незаряженный электроскоп 1 соединили эбонитовым стержнем с таким же отрицательно заряженным электроскопом 2 (см. рисунок), то первый электроскоп останется незаряженным

· Два не­за­ря­жен­ных электроскопа со­еди­не­ны проволокой. К од­но­му из них под­но­сят заряженную палочку. При поднесении заряженной палочки к ша­ри­ку электроскопа, заряды в электроскопе перераспределятся. Например, поднесена отрицательно заряженная палочка, в таком случае к ней притянутся положительные заряды, в результате чего на шарике электроскопа образуется избыточный положительный заряд. На листочках электроскопа, в свою очередь, образуется недостаток положительного заряда, или, что то же самое, избыточный отрицательный заряд. Аналогичный процесс происходит при поднесении положительно заряженной палочки. Таким образом, распределение зарядов указано неверно на обоих рисунках.

· Заряженную отрицательным за­ря­дом па­лоч­ку под­но­сят к не­за­ря­жен­но­му электрометру. Когда па­лоч­ка на­хо­дит­ся вб­ли­зи ша­ри­ка электрометра, но не ка­са­ет­ся его, на­блю­да­ют от­кло­не­ние стрел­ки электрометра. Рас­пре­де­ле­ние за­ря­да в электрометре на рисунке. На шаре положительный заряд, а на стержне и стрелке отрицательный.

 

 

· Стеклянную па­лоч­ку потёрли шёлковой тка­нью и под­нес­ли к мел­ким не­за­ря­жен­ным ку­соч­кам бумаги, ле­жа­щим на де­ре­вян­ном столе. Ку­соч­ки бу­ма­ги под­ня­лись и при­лип­ли к палочке. Это произошло, по­то­му что в ку­соч­ках бу­ма­ги пе­ре­рас­пре­де­ли­лись соб­ствен­ные заряды: на частях,     ко­торые на­хо­дят­ся ближе к палочке, об­ра­зо­вал­ся из­бы­ток от­ри­ца­тель­но­го заряда

 

· если к одному из незаряженных электрометров, соединённых проводником, поднесли положительно заряженную палочку, то на электрометре 1 будет избыточный отрицательный заряд, на электрометре 2 — избыточный положительный заряд

 

 

  

Равномерное движение

Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.

Материа́льная то́чка (частица) — простейшая физическая модель в механике — обладающее массой тело, размерами и  формой  которого можно пренебречь в условиях исследуемой задачи. Механическое движение относительно. Чтобы определить положение тела в пространстве, нужно знать его координаты. Для определения координат материальной точки следует, прежде всего, выбрать тело отсчёта и связать с ним систему координат.

Телом отсчёта называется тело, относительно которого определяется положение других тел. Тело отсчёта выбирают произвольно. Это может быть что угодно: Земля, здание, автомобиль, теплоход и т.д.

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

Траектория это линия, по которой движется тело.

В зависимости от вида траектории движения разделяются на прямолинейные и криволинейные.

Путь ( l )  - длина траектории, величина скалярная.

Перемещение ( S ) – вектор, соединяющий начальное и конечное положение тела. Перемещение – величина векторная. Вектор перемещения направлен от начальной точки движения к конечной.

Проекции вектора перемещения на координатные оси могут быть выражены через разности координат его конца и начала.

Проекция вектора перемещения на ось ОХ S_x = x – x ₀

Проекция вектора перемещения на ось OY: S_y = y – y ₀

Модуль вектора перемещения (то есть длина отрезка, который соединяет начальную и конечную точки движения) может быть равен пройденному пути или быть меньше пройденного пути. Но никогда модуль вектора перемещения не может быть больше пройденного пути.

 Проекция вектора на ось равна нулю, если вектор перпендикулярен оси.

 Равномерное движение – это такое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути, движение с постоянной скоростью.

υ_х =  =   скорость характеризует быстроту изменения координаты.

· Если υ_х   0 тело движется по направлению оси ОХ, график скорости лежит выше оси времени

· Если υ_х   0 тело движется противоположно оси ОХ, график лежит ниже оси времени

Основная единица измерения скорости м/с      36 км/ч =  = 10м/с

Перемещение тела за время τ равно площади фигуры под графиком зависимости скорости от времени. S = υ·τ       

 

 При прямолинейном движении путь равен перемещению.

Путь не может быть отрицательной величиной.

Чем больше угол наклона графика перемещения к оси времени, тем больше скорость движения тела.  υ₁   υ₂

Уравнение координаты при равномерном прямолинейном движении

  х = х₀ + S_x  = х₀ + υ _х ·τ

     Если тело  движется по направлению оси ОХ, то график х(t)  

      направлен вверх

     Если   тело движется противоположно оси ОХ, то график   

   зависимости х(t) направлен вниз

Неравномерное движение – движение с переменной скоростью.

Сред­ней ско­ро­стью на­зы­ва­ют от­но­ше­ние пол­но­го пе­ре­ме­ще­ния, ко­то­рое со­вер­ши­ло тело, ко вре­ме­ни, за ко­то­рое со­вер­ше­но это пе­ре­ме­ще­ние.  V _ср =

 

Относительность движения

Все тела во Вселенной движутся, поэтому не существует тел, которые находятся в абсолютном покое. По той же причине определить движется тело или нет, можно только относительно какого-либо другого тела. 

Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела, пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта. Всякое движение относительно. Относительно разных систем отсчета одно и то же тело может как двигаться, так и покоиться одновременно. Например, ученик, сидящий за школьной партой, покоится относительно парты, но движется относительно Солнца. Траектория движения тела так же может быть различной относительно разных тел отсчета. Например, точка на конце лопасти вертолета, взлетающего с земли, для пилота описывает окружность, а для наблюдателя на Земле – винтовую линию.

. V ₂₁  - скорость второго тела относительно первого

V ₁₂ – скорость первого тела относительно второго

· Если два поезда длиной l ₁ и l ₂  движутся навстречу друг другу со скоростями V ₁ и V ₂ , то время, в течение которого поезда будут проезжать мимо друг друга t = ( l ₁ + l ₂ ) / ( t ₁ + t ₂ )

· Если два поезда длиной l ₁ и l ₂  движутся в одном направлении со скоростями V ₁ и V ₂ , то время, в течение которого один поезд будет обгонять второй поезд t = ( l ₁ + l ₂ ) / ( V ₂ - V ₁ )

 

 Равноускоренное движение

Равноускоренное движение – это движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени увеличивается (или уменьшается) на одно и тоже значение.

Ускорение характеризует быстроту изменения скорости. Это число, на которое изменяется скорость за каждую секунду. Если ускорение тела по модулю велико, это значит, что тело быстро набирает скорость (когда оно разгоняется) или быстро теряет ее (при торможении).

Ускорение - это физическая векторная величина, численно равная отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение произошло.

 При разгоне направление ускорения совпадает с направлением скорости. Ускорение положительное.

 

При торможении направление ускорения противоположно направлению скорости. Ускорение отрицательное.

 

При равноускоренном движении скорость тела линейно изменяется со временем

  V_x = V _{0 x} + a_x·τ

·  Если проекция ускорения больше нуля, скорость тела увеличивается, график скорости направлен вверх

· Если проекция ускорения меньше нуля, скорость тела уменьшается, график скорости направлен вниз.

· Если график скорости пересекает ось времени, то на первом этапе тело тормозило, а на втором этапе двигалось ускоренно в противоположную сторону.

· Чем больше угол наклона графика скорости к оси времени, тем больше модуль ускорения.

· Для определения пути и модуля перемещения следует вычислять площадь фигуры под графиком скорости

 Равноускоренное движение – движение с постоянным ускорением.

· если не известно время движения, то перемещение можно рассчитать по формуле     S = ( V ² – V ₀ ² ) / 2 a

· если тело начинает двигаться из состояния покоя, то

V ₀ =0 ⇒ S = at²/2

·  если не известно ускорение, то перемещение можно определить по средней скорости равноускоренного движения V _ср = ( V + V ₀ )/2

S _{n ҆} ^҆ = S_n – S_{n -1}  - путь в n -ю секунду движения

l = ⃓ x ₁ - x ₂ ⃓ расстояние между телами

Движение тела по вертикали

Свободное падение – движение только под действием силы тяжести, равноускоренное движение с постоянным ускорением g . (начальная скорость V ₀ = 0)

Тело, падая, движется с ускорением потому, что на него действует сила тяжести, направленная вниз. Ускорение постоянно, так как постоянна действующая на тело сила. Ускорение не зависит от массы тела потому, что сама сила пропорциональна массе. ma = mg ⇒  a = g

g = 10 м/ c ² – ускорение свободного падения всегда направлено вертикально вниз, показывает, что скорость при свободном падении за каждую секунду увеличивается на 10 м/с. V = gt

·  При свободном падении с одинаковой высоты тела достигают поверхности Земли, обладая одинаковыми скоростями и затрачивая на падение одинаковое время

· При свободном падении тело возвращается на Землю со скоростью, величина которой равна модулю начальной скорости. Время падения тела равно времени движения вверх от момента броска до полной остановки в наивысшей точке полёта.

 Брошенное вверх тело движется с таким же ускорением, как и свободно падающее. Это ускорение равно g = 10 м/ c ² направлено вертикально вниз, поэтому скорость тела по абсолютному значению не увеличивается, а уменьшается.

· Тело, брошенное вертикально вверх, достигает максимальной высоты в тот момент, когда его скорость обращается в ноль. Поднявшись на максимальную высоту тело начинает свободное падение вниз.

· Движение вверх равнозамедленное

· Движение тела описывается уравнениями 

Движение тела по окружности

Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью — это движение, при котором тело за любые равные промежутки времени описывает одинаковые дуги.

Скорость движения тела по траектории (окружности) направлена по касательной к траектории. Она называется линейной скоростью. Модуль линейной скорости равен отношению длины дуги окружности l к промежутку времени за который эта дуга пройдена: υ =

Скалярная физическая величина, численно равная отношению угла поворота радиуса-вектора к промежутку времени, за который этот поворот произошел, называется угловой скоростью: ω =

В СИ единицей угловой скорости является радиан в секунду (рад/с). 

При равномерном движении по окружности угловая скорость и модуль линейной скорости — величины постоянные: ω = const υ = const .

 υ = ω· R - формула связи между линейной и угловой скоростью. Промежуток времени T, в течение которого тело совершает один полный оборот, называется периодом вращения: T =

N — число оборотов, совершенных телом за время . За время тело проходит путь l =2 πR      

 υ =   ω =

Величина  , обратная периоду, показывающая, сколько оборотов совершает тело за единицу времени, называется частотой вращения:  =   ⇒ ω = 2πѵ

· При движении тела по окружности модуль вектора скорости может меняться или оставаться постоянным, но направление вектора скорости обязательно меняется. Поэтому вектор скорости является величиной переменной. Значит движение по окружности всегда происходит с ускорением.

·  Скорость направлена по касательной к окружности перпендикулярно радиусу окружности

· В любой точке траектории вектор ускорения перпендикулярен вектору скорости

 При равномерном движении тела по окружности его ускорение во всех точках окружности направлено к центру – центростремительное ускорение a _ц = υ²/ R

a _ц = υ²/ R = ω² R = 4 π ² R / T ² = 4 π ² · R ·ѵ²

· Центростремительная сила – сила, действующая на тело при криволинейном движении в любой момент времени, всегда направлена вдоль радиуса окружности к центру (как и центростремительное ускорение)  F = mυ ² / R

l = ·α ⁰ –  длина дуги, путь, пройденный телом

 

· У прижатых вращающихся цилиндров, у сцеплённых шестерён на поверхности совпадают линейные скорости υ₁ = υ₂

· Все точки вращающегося тела имеют одинаковые угловые скорости, частоты и периоды

ω₁ = ω₂   ѵ₁ = ѵ₂  Т₁ = Т₂

Законы Ньютона

Первый закон Ньютона постулирует существование инерциальных систем отсчета. Поэтому он также известен как Закон инерции . Инерция — это свойство тела сохранять скорость своего движения неизменной (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы.

В современной физике первый закон Ньютона принято формулировать в следующем виде:

Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых тела, когда на них не действуют ни какие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

· Справедлив для всех сил

· Силы уравновешиваются, так как приложены к одному телу

 Чтобы изменить скорость движения тела, на него необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают разной инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их скорости. Величина инертности характеризуется массой тела.

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки.  

В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

· Закон справедлив для любых сил

· Сила является причиной изменения скорости и определяет ускорение тела

·   Направление вектора ускорения всегда совпадает с направлением действия силы

· Если равнодействующая сила равна нулю, то ускорение тела рано нулю

· Если на тело действует несколько сил, то их равнодействующая равна произведению массы на ускорение

Сила – векторная физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет форму и размеры. Сила  как векторная величина характеризуется модулем, направлением и точкой приложения силы. Сила измеряется динамометром.

Закон всемирного тяготения

От­крыл этот закон ан­глий­ский уче­ный Исаак Нью­тон в 1667 году. Все тела во Вселенной взаимно притягиваются с силами всемирного тяготения.

закон все­мир­но­го тя­го­те­ния: два тела при­тя­ги­ва­ют­ся друг к другу с силой, прямо про­пор­ци­о­наль­ной про­из­ве­де­нию масс этих тел и об­рат­но про­пор­ци­о­наль­ной квад­ра­ту рас­сто­я­ния между ними.

Здесь есть еще одна ве­ли­чи­на – G, гра­ви­та­ци­он­ная по­сто­ян­ная. Ее фи­зи­че­ский смысл за­клю­ча­ет­ся в том, что она по­ка­зы­ва­ет, с какой силой вза­и­мо­дей­ству­ют два тела мас­сой в 1 кг, каж­дый в 1 кг, рас­по­ло­жен­ные на рас­сто­я­нии 1 м.  

Границы применимости  закона всемирного тяготения:

1) Тела являются материальными точками

2) Тела являются однородными шарами

3) Одно из взаимодействующих тел – шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго.

F _тяж  - гравитационная сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности сила притяжения тела к Земле у её поверхности, когда h = 0.

Ускорение свободного падения у поверхности Земли

g = GM / R ²        

· С увеличением высоты тела над Землёй сила притяжения к Земле уменьшается, уменьшается и ускорение свободного падения.

 

Искусственный спутник Земли (ИСЗ) — космический летательный аппарат, вращающийся вокруг Земли по геоцентрической орбите. Чтобы тело стало искусственным спутником Земли, необходимо вывести (поднять) его за пределы плотных слоёв атмосферы и придать ему достаточную начальную скорость. Минимальная высота подъёма ИСЗ над Землёй, где отсутствует сопротивление воздуха, около 300 км. Для движения по орбите вокруг Земли аппарат должен иметь начальную скорость, равную или превышающую первую космическую скорость .

На больших высотах воздух сильно разряжен, поэтому можно считать, что на спутник действует только гравитационная сила

· При переходе спутника на более низкую орбиту ускорение увеличивается, скорость увеличивается, период вращения спутника уменьшается

Сила тяжести. Вес тела

F = mg  -  это сила, с которой Земля притягивает к себе тела. Приложена к центру тела, направлена вертикально вниз, зависит от массы тела.

Вес тела Р(Н) – сила, с которой тело действует на опору или подвес. Приложена к опоре или подвесу. Возникает из-за деформации тела и опоры. Направлен из точки соприкосновения перпендикулярно опоре. Вес тела – частный случай проявления силы упругости.

· Если тело и опора неподвижны или движутся прямолинейно и равномерно, то вес тела по своему численному значению равен силе тяжести, действующей на тело. P = mg

 

·  Если тело движется вниз с ускорением а, то вес тела уменьшается

                                                  P = m(g – a)

· Если тело движется вверх с ускорением а, то вес тела увеличивается

      P = m ( g + a )  =  – перегрузка

· При свободном падении Р =0 (невесомость), так как а = g . Любое тело находится в состоянии невесомости, если на него действует только сила тяготения

· Сила тяжести и вес тела отличаются по своей природе: вес тела является проявлением действия межмолекулярных сил (электромагнитная природа), а сила тяжести имеет гравитационную природу.

 

Магнитное поле

Магнитное поле – это  особый вид материи, невидимый и неосязаемый для человека, существующий независимо от нашего сознания т.е пространство, на которое распространяется действие магнита. Источником магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле постоянных магнитов также создаётся электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера)

· Если по параллельным проводникам течёт ток одного направления, то проводники притягиваются.

· Если по параллельным проводникам течёт ток противоположного направления, то проводники отталкиваются.

Объясняется это тем, магнитное поле одного проводника действует на заряженные частицы другого проводника

 Одноимённые полюсы магнита отталкиваются, а разноимённые - притягиваются.

 

Сила магнитного поля описывается магнитной индукцией – это векторная величина, определяющая, с какой силой магнитное поле влияет на движущиеся заряды B = .

Воображаемые линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называются  линиями магнитного поля.  Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник. Магнитное поле - вихревое поле. Магнитных зарядов, подобных электрическим в природе нет.

Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитных линий магнитного поля. Магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс. Внутри магнита они направлены от южного полюса к северному. Вне магнита магнитные линии расположены наиболее густо у полюсов магнита. Значит, возле полюсов поле самое сильное, а по мере удаления от полюсов поле ослабевает. Направление магнитных линий магнитного поля связано с направлением тока в проводнике.

 

 Однородное магнитное поле – поле, в любой точке пространства которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению. Порождается не изменяющимся во времени электрическим полем, индукция такова поля постоянна. Магнитные линии параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой.

Неоднородное магнитное поле – поле, в разных точках пространства которого сила действия на магнитную стрелку может быть различна как по модулю, так и по направлению.  Магнитные линии искривлены, их густота меняется от точки к точке. Генерируется при помощи индукторов,  работающих от переменного тока.

   
 линии магнитной индукции    линии магнитной индукции

направлены      от нас                               направлены     к нам                                                                                 

 

                                                           

Направление линий магнитной индукции определяется по правилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля.  

(правило правой руки: большой палец направлен по току, 4 пальца обхватывают линии магнитной индукции)

 

Сила, с которой внешнее магнитное поле действует на помещённый в это поле проводник с током, называется силой Ампера F_a = I·B·l·sinα . Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки:

Магнитные линии В входят в ладонь, 4 пальца направлены по току, большой палец, отогнутый на 90⁰, показывает направление силы Ампера.

· Направление силы Ампера  всегда перпендикулярно направлению вектора магнитной индукции .

· Если проводник параллелен линиям магнитной индукции, то F_a = 0 , т.к sinα =0

 Катушка стоком является электромагнитом. Магнитное действие катушки усиливается при:

1) Увеличении силы тока

2) Увеличении числа витков в катушке

3) Внесении внутрь катушки железного сердечника

(4 пальца правой руки направлены по току, большой палец указывает направление северного полюса N катушки)

 

На движущиеся в магнитном поле заряженные частицы действует сила Лоренца F = q·υ·B·sinα

· Сила Лоренца не действует на нейтральные и неподвижные частицы

· Сила Лоренца не совершает работы, она изменяет направление движения заряженной частицы

· Если заряженная частица влетает в магнитное поле параллельно линиям магнитной индукции  , то траектория частицы - прямая линия

· Если заряженная частица влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, то траектория частицы – окружность

· Если заряженная частица влетает в магнитное поле под углом меньше 90⁰ к линиям магнитной индукции, то траектория частицы – винтовая линия

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: линии магнитного поля входят в ладонь, четыре пальца направлены по скорости положительно заряженной частицы (против движения отрицательной), большой палец, отставленный на 90⁰, показывает направление силы Лоренца 

 

 

Электромагнитная индукция

Открыл Фарадей. Это явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего контур.

Магнитный поток – физическая величина, равная произведению вектора магнитной индукции на площадь и косинус угла между вектором магнитной индукции и вектором нормали к плоскости проводника. Измеряется в веберах.  1Вб = 1 Тл·м²

· Если плоскость контура параллельна линиям магнитной индукции, то магнитный поток равен нулю, так как линии индукции не проходят через контур, α = 90⁰ cos 90⁰= 0 ⇒ Ф = 0

· Если α = 0⁰ cos 90⁰ = 1 ⇒ Ф = max

Способы изменения магнитного потока:

1) Путём изменения площади контура ΔS

2) Путём изменения величины магнитного поля ΔВ

3) Путём изменения угла Δα (Вращение)

Явление электромагнитной индукции наблюдается в случаях:

ü Движение магнита относительно катушки (или наоборот)

ü Движение катушек относительно друг друга

ü Изменение силы тока в цепи первой катушки ( с помощью реостата или замыканием и размыканием цепи)

ü Вращение контура в магнитном поле

ü Вращение магнита внутри контура

Электромагнитные волны

Электромагнитная волна – переменное электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве. Существование электромагнитных волн было предсказано Максвеллом. Экспериментально их обнаружил Генрих Герц.

Источником э.м. волны  являются ускоренно движущиеся электрические заряды. Принцип распространения электромагнитной волны состоит в том, что вектор напряжённости электрического поля (  ) и вектор магнитной индукции (  магнитного поля перпендикулярны друг другу, колеблются в фазе, т.е. они достигают максимума и минимума в одних и тех же точках. Чем быстрее меняется напряжённость электрического поля Е, тем больше индукция  магнитного поля В.

 Электромагнитные волны являются поперечными  перпендикулярен  Электромагнитные волны способны распространяться не только в различных средах, но и в вакууме. Скорость электромагнитных волн в вакууме = скорости волн в воздухе = 300000 км/с       

 с = 3·10⁸ м/с

 Скорость эл.магн. волн в веществе всегда меньше скорости в вакууме υ = (n – показатель преломления среды)

λ =  с·Т =   - длина электромагнитной волны

Все электромагнитные волны   объединены в одну шкалу.  Всю шкалу можно разделить по длинам волн на шесть диапазонов. В шкале волны расположены по степени уменьшения длины волны и увеличения частоты.

Самая большая длина волны и маленькая частота у радиоволн. Самая маленькая длина волны и большая частота у - излучения. Границы диапазонов условны. Электромагнитные волны разных частот отличаются проникающей способностью, видимостью и другими свойствами.

Свойства электромагнитных волн:

ü Отражение

ü Преломление

ü Поглощение

ü Дифракция (огибание препятствий)

ü Интерференция (наложение)

ü Поляризация (поперечность)

Свойства света

 Свет – электромагнитная волна, которую способен видеть глаз человека. Для этого длина волны не должна выходить за границы от 400 нм до 780 нм.  Видимый диапазон разделён на отрезки, каждый из которых человек воспринимает как свет определённого цвета. Белый свет – это смешение всех цветов спектра.

Дисперсия – разложение белого света на различные цвета (в спектр). Сущностью явления дисперсия является неодинаковая скорость распространения лучей света с различной длиной волны в оптической среде.

Луч красного цвета преломляется меньше из-за того, что красный свет имеет в веществе наибольшую скорость, а луч фиолетового цвета больше, так как скорость фиолетового света наименьшая. Именно поэтому призма и разлагает свет. В пустоте скорости света разного цвета одинаковы.

При взаимодействии с различными телами лучи света разного цвета по-разному отражаются и поглощаются этими телами. Тела, окрашенные в белый цвет, отражают лучи света всех разных частот.

(каждый охотник желает знать где сидит фазан)

· Чёрные тела поглощают лучи всех длин волн.

· Красные тела отражают длины волн, соответствующие красному цвету, а остальные поглощает.

· Многоцветный луч проходит через толстый слой атмосферы, который “разбрызгивает” все цвета солнечного спектра, но сильнее всего фиолетовую, синюю и голубую составляющие солнечного света в зависимости от скорости распространения (показатель преломления). Поэтому небо окрашивается голубоватым оттенком

· На заре солнечные лучи проходят в атмосфере большее расстояние, из-за этого успевают рассеяться все короткие волны, средние зеленые и даже наиболее длинные волны желтые, оранжевые и даже красные. Поэтому небо окрашивается в красный цвет.

· Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные. Если посмотреть на траву через красное стекло, пропускающее лишь красные лучи, то она будет казаться почти черной.

Интерференция –сложение когерентных волн, при котором возникает устойчивая во времени интерференционная картина максимумов и минимумов освещённости (мыльные пузыри, радужные масляные пятна на воде, радужная окраска крыльев стрекозы).

Дифракция – отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий (рассеивание света на капельках воды в виде радужных облаков)

Закон прямолинейного распространения света: в однородной среде свет распространяется прямолинейно (образование тени, Солнечные и лунные затмения).

Полутень – пространство, в которое попадает свет от части источника

 

Преломление света

Преломление света – изменение направления распространения света на границе раздела двух сред.

· Если луч переходит из оптически менее плотной среды в более плотную (из воздуха в воду), то угол падения больше угла преломления

                α

· Если луч переходит из оптически более плотной среды в менее плотную среду, то угол падения меньше угла преломления

                                  α

Закон преломления света: падающий и преломлённый лучи, а также перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления , есть величина постоянная для данных двух сред n – показатель преломления среды

 

 

Чем больше показатель преломления, тем меньше скорость света в среде и меньше длина волны  =  =

· скорость красных лучей больше, чем скорость синих, но синие лучи преломляются сильнее, чем красные

· Закон преломления объясняет возникновение миражей, явление полного отражения.

· Если луч падает перпендикулярно к границе раздела сред, то угол падения будет равен углу преломления (α = γ = 0°). То есть, можно сказать, преломления не произойдет.
Углы падения и преломления всегда лежат в одной плоскости.

· C увеличением угла падения, увеличивается угол преломления (даже если он меньше угла падения). Однако отношение углов падения и преломления не сохраняется. То есть если угол падения был 20° и его увеличить в 2 раза, то это не значит, что угол преломления, который допустим был 15° также увеличится в 2 раза.

Если направить свет из оптически более плотной среды в менее   плотную, то может наступить момент, когда угол преломления станет равным 90⁰ – происходит полное внутренне отражение.

Полное отражение бывает только при переходе света из более плотной среды в менее плотную (из воды в воздух, или из стекла в воздух)

 = ⇒ sinα _пр =  -закон полного отражения

α _пр – предельный угол полного отражения, это угол падения, при котором угол преломления равен 90⁰. (для разных сред имеет разное значение)

α α_пр  - условие полного отражения

· При переходе из воды в воздух, или из стекла в воздух скорость света и длина волны увеличиваются, а частота остаётся постоянной.

· при прохождении светового луча через плоскопараллельную пластинку луч смещается и выходит из пластинки параллельно падающему лучу (d – смещение луча, перпендикуляр от точки падения на продолжение луча)

· если свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, то при уменьшении угла падения угол преломления уменьшается , а скорость света во второй среде не изменяется 

· если синий цвет, падающий из оптически менее плотной среды на более плотную среду с нормальной дисперсией, заменили на красный, то угол преломления и скорость света во второй среде увеличились 

· При прохождении светового луча через несколько пластин с разным показателем преломления выполняется закономерность: при переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную луч приближается к перпендикуляру к поверхности, т. е. угол преломления становится меньше угла падения.  Чем больше показатель преломления среды, тем меньше скорость света и меньше угол преломления (n₁  n₂  n₃), так как чем больше показатель преломления отличается от единицы, тем больше угол, на который отклоняется луч от своего первоначального направления.

 

 

  

 

Линзы

Собирающие (выпуклые ) – середина толще, чем края

Рассеивающие (вогнутые) -  середина тоньше, чем края

d - расстояние от предмета до линзы

f - расстояние от линзы до изображения

F - фокусное расстояние

· Изображение действительное, если пересекаются сами лучи         

Изображение мнимое, если пересекаются продолжения  лучей                                                               

 =  + - формула тонкой линзы

· Если линза рассеивающая, то перед  F и d ставится знак « - «

· Если линза собирающая, но изображение мнимое, то перед f ставится знак « - «

· Если на линзу падает пучок сходящихся лучей, то перед  d ставится знак « - «

D = оптическая сила линзы ( измеряется в диоптриях дптр)

· У рассеивающей линзы  D - отрицательная , у собирающей линзы D - положительная

· Если в задаче есть D- оптическая сила, то F, f и d обязательно выражать в метрах.

Г =  = - увеличение линзы ( Н- высота изображения, h – высота предмета)

Изображения в собирающей линзе:

1) Если d = 2 F – действительное, перевёрнутое, неувеличенное

2) Если F  d  2 F – действительное, увеличенное, перевёрнутое

3) Если d  2 F – действительное, уменьшенное, перевёрнутое

4) Если d   F – мнимое, прямое, увеличенное

Строение атомного ядра

Предположение о том, что все тела состоят из атомов высказано Демокритом.

Английский ученый Дж. Томсон предложил свою теорию: строение атома и атомного ядра представляли собой некую массу, в которой отрицательные заряды были втиснуты в положительно заряженный шар, как изюм в кекс. Компенсация зарядов делала «кекс» электрически нейтральным. 

Резерфорд предлагает новую модель, объясняющую строение атома и атомного ядра.  На основе опыта по рассеиванию альфа-частиц были сделаны выводы:

1) Существует атомное ядро, т.е. тело малых размеров, в котором сконцентрирована почти вся масса атома и весь положительный заряд

2)  Вокруг ядра по замкнутым орбитам вращаются отрицательные частицы – электроны.  

Статика. Условия равновесия тел

Механическое равновесие, также известно как статическое равновесие, — состояние тела, находящегося в покое, или движущегося равномерно, в котором сумма сил и моментов, действующих на него, равна нулю.

Плечо  силы – это кратчайшее расстояние действия силы и точки О

( перпендикуляр от точки вращения на линию действия силы)

  Момент силы относительно оси – это скалярная величина равная произведению модуля силы F на расстояние d от прямой, на которой лежит вектор F до оси вращения. M = F·d (Н·м) Момент силы характеризует действие силы и показывает, что это действие зависит как от модуля силы, так и от ее плеча.

Условия равновесия твердого тела. Необходимым и достаточными условиями равновесия свободного твердого тела является равенство нулю векторной суммы всех внешних сил, действующих на тело, равенство нулю суммы всех моментов внешних сил относительно произвольной оси, равенство нулю начальной скорости поступательного движения тела.

Равновесие тела устойчиво, если при любых допускаемых внешними связями малых отклонениях от положения равновесия в системе возникают силы или моменты сил, стремящиеся возвратить тело в исходное состояние.
Равновесие тела неустойчиво, если хотя бы при некоторых допускаемых внешними связями сколько угодно малых отклонениях от положения равновесия в системе возникают силы или моменты сил, стремящиеся еще больше отклонить тело от исходного состояния равновесия.
 Простейшие механизмы — устройства, служащие для преобразования направления и величины (модуля) силы.  

Рыча́г — простейший механизм, представляющий собой балку, вращающуюся вокруг точки опоры.

Условие равновесия рычага через правило моментов: рычаг под действием двух создающих моменты сил находится в равновесии в том случае, если момент силы, вращающей рычаг по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей рычаг против часовой стрелки.

⇒ F ₁ ·l ₁ = F ₂ l ₂ ⇒ M ₁ = M ₂

Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускают веревку, трос или цепь. Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равный радиусу колеса. Такой блок не дает выигрыша в силе, но позволяет менять направление движения силы.

Неподвижным блоком называют такой блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается. Он не дает выигрыша в силе, но изменяет направление действия силы, например, позволяет поднимать груз, стоя на земле.

 

Подвижный блок – это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом.