Момент импульса и закон его сохранения. Момент импульса относительно неподвижной точки О - это физическая величина, определяемая векторным произведением L=[r*P]

Момент импульса относительно неподвижной точки О - это физическая величина, определяемая векторным произведением L=[r*P], где r – радиус-вектор, P=mυ – импульс материальной точки. Z - это скалярная величена равная проекции на эту ось вектора момента импульса, определенного относительно произвольной точки на данной оси. Значение момента импульса L_Z не зависит от положения точки О на оси Z.

24. уравнение динамики вращательного движения.

Уравнение динамически враща тельного движения тела: dА=dТ; dА= Mdφ; dT=d ½ Jω²d=Jωdω; Mdφ=Jωdω; Mdφ/dt= Jωdω/dt; ω= dφ/dt M=Jβ – уравнение динамически враща тельного движения твердого тела относительно неподвижной оси.β– угловое ускорение

25.Закон сохранения импульса импульс замкнутой системы сохраняется т е не изменяется с течением времени p =m_j*vj=const это фундаментальн закон природы Он является следствием однородности пространства т е при параллел переносе в прос транстве замкнутых систем тел как целого ее физ св-ва не изменяются т.е. не зависят от выбора поло жения начала координат Механич систем -совокуп ность матер точек или тел, рассматр как единое целое

26.-27.Гармонические колебания Колебания – движение или процессы которые характеризует повтор во времени. Свободное колебание – возникает за счет первоначально сообщенной энергии без последующего воздей ствия на систему. Колебания -- механи ческие электрические и др. Различные колебат процессы описываются одинаковыми характеристиками и процессами. Гармонические колебания – колебан ия при которых колеблющиеся величины изменяют ся по закону sin или cos. Уравнение колебания: S=Acos(wt+f₀) Периуд гармоничесих коллебаний -- промежуток времени за который фаза колеба ний получает приращение = 2п:w(t+T)+f=wt+f+2п T=2п/w v=1/T Метод вращающегося вектора ам плитуды.Из произвольной точки А выбранной на оси ОХ под углом f= началу фазы колебания отклады ваем вектор k модуль которого равен амплитуде рассматриваемого колебания. Если этот вектор привести во вращение с угловой скоростью w то проекции вектора на ось ОХ будет изменятся по закону S=Acos(wt+f). Следовательно проекция конца вектора а будут совершать колебания, круговой частотой будет скорость вращения вектора. Начальная фаза f будет = углу который образует вектор а с осью Х в начальный момент времени. Так гармонические колебания можно представить проекцией на некоторую произвольно выбранную ось вектора амплитуды а отложенного с произвольной точкина ось под углом f/

28.Математический и физический маятник Физический маятник – твердое тело, совершающий под действием силы тяжести колебания вокруг не подвижной горизонтальной оси подвеса, не про ходящий через центр масс тела. Уравнение движения маятника. Если маятник отклонён на некоторый угол L, то на основании основного уравнения динамики вращательного движения M=Iβ²; M=-mglsinL; Iβ²+mglsinL=0; d²L/d²t+(mgl/I)sinL=0. При небольших отклонениях L от положения равновесия, положение физического маятника будет описы ваться уравнением: dL²/dt²+ω²L=0; ω²=mgl/I; T=2π/ω=2πÖI/mgl; I/ml=L; T=2πÖL/g; L=L_ocos(ωt+φ). Приведённая длинна физического маятника: C=I/ml- длинна математического мятника, который колеблется с физическим маятником синхронно. Точка О’, отстоящая от оси подвеса на расстоянии l- центр качения. Точка подвеса О и центр качания О’ обладают свойством взаимозаменяемости. О’О- всегда больше OС. L=I/ml=(I_c+ml²)/ml.

29. Энергия гармонических колебаний

30.Сложение гармон колебаний x₁=cosA₁(ωt+φ₁); x₂=cosA₂(ωt+φ₂); x=cosA(ωt+φ); A²=A₁²+A₂²+2A₁A₂cos(φ₂-φ₁); tgφ=(A₁sinφ₁+ A₂sinφ₂)/ A₁cosφ₁+ A₂cosφ₂. Амплитуда зависит от разности фаз: если φ₁-φ₂=±2πm, m=1,2,3 то A=A₁+A₂; если φ₂-φ₁=(2m+1)π то A=A₁-A₂. Биение-результат сложения двух колебаний с близкими частотами. x₁=Acosωt; x₂=Acos(ω+πω)t; x=(2Acos(∆ω/2)t)cosωt.При ∆ω<<ω начальные фазы обоих колебаний равны 0, а результирующее колебание x=(2Acos(∆ω/2)t).

31. сложение взаимноперпенд колебаний x = Acosωt y=βcos(ωt+φ) (2). Уравнение траектории результирующего колебания находится из уравнения (2). (3) x²/A²-2xy/AB+y²/B²=sin²φ – уравнение эллипса, оси которого, ориентирован ных относительно x и y произвольно. Эллиптически поляризованные колебания – колебания, траекто рия которых имеют форму эллипса. Ориентиро вание осей эллипса и его размеры зависят от амплитуд складываемых колебаний и разности фаз φ. Линейно поляризованные колебания. При φ=πm m=0;±1;±2 последнееуравнение (3) вырож дается в прямую y=±B/A*X, m=0;±1;±2, где «+» соответствует 0 и чётным значениям m, а «-» - нечётным значениям m. Циркулярно- поляризован ные колебания. Если φ=(2m+1)π/2, m=0;±1;±2…, то A=B, т.е. эллипс будет ориентироваться относи тельно координатных осей и вырождаться в окруж ность.Фигуры Лиссаж.Это замкнутые траектории прочерчиваемые точкой, совершающие одновременно 2 взаимно-перпендикулярных колебаний. Их формула зависит от соотношения А, Т и разности фаз.

32. затухающие гармонич колеб Колебания, амплитуда которых с течением времени уменьшается(из-за диссипации энергии), наз. свободно затухающими колебаниями. Диссипация происходит за счёт термических потерь в электро-магнитном контуре, за счёт работы против сил сопротив ления. Закон затухающих колебаний определён свойствами данной системы. Линейные системы – идеализированные системы, в которых параметры, определяющие физические свойства системы в ходе процесса, не изменяются. Различные по своей природе линейные системы описываются одинаковыми уравнениями, что позволяет осуществлять единственный подход к изучению колебаний различной физической природы.

33. Вынужденные колебания незатухаю щие колебания, возникающие под действием вне шней, периодически изменяющейся силы. В этом случае колебания пружинного маятника будут описываться следующим уравнением: d²x/dt²+ 2β(dx/dy)+ω²x=(F_o/m)cosωt. F_o- некоторое амплитуд ное значение силы. Решение: x=Acos(ωt-φ); A=(F_o/ m)/Ö(ω_o²-ω²)+4β²ω²; φ=arctg2βω/ω_o²-ω². Резонансн ая частота- частота, при которой амплитуда смещ ения достигает максимума. Чтобы найти её, необ ходимо продифференцировать уравнение и воз вести в квадрат. –4(ω_o²-ω²)ω+8β²ω=0; ω_рез.=Öω_o²-2β². Механический резонанс- явление резонансного возрастания амплитуды вынуждающих колебаний при приближении частоты вынуждающей силы к частоте, равной собственной частоте колеблющей ся системы. С ростом затухания, акмплитуда в точ ке резонанса уменьшается. При ω®0, все резонан сные кривые достигают одного значения: F_o/mω_o²- статического отклонения.

колеблю щегося процесса и энергии. Поэтому основным свойством всех волн, не зависимо от их приро

34. -

35. -

36. Уравнение состояния идеального газа. Молярная масса. Число Авогадро

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Клапейрона — Менделеева) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид: P — давление, V(m) — молярный объём,R— универсальная газовая постояннаяT — абсолютная температура,К Число́ Авога́дро физическая константа, численно равная количествуструктурных единицв 1 моле веществаОбозначается обычно как N _A N _A = 6,022 141 79(30)×10²³ моль⁻¹.

37.Тепловое движение. Молекулярно-кинетический смысл температуры. Внутренняя энергия. Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил. Следовательно, внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия между ними и внутримолекулярной энергии.Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии: Q— подведённая к телу теплота, измеренная в джоуляхA— работа, совершаемая телом против внешних сил, измеренная в джоулях

38. Распределение частиц по скоростям. Распределение Максвелла. Распределение Ма́ксвелла — распределение вероятности, встречающееся в физике и химии. Оно лежит в основании кинетической теории газов, которая объясняет многие фундаментальные свойства газов, включая давление и диффузию. Распределение Максвелла также применимо для электронных процессов переноса и других явлений. Распределение Максвелла применимо к множеству свойств индивидуальных молекул в газе. О нём обычно думают как о распределении энергий молекул в газе, но оно может также применяться к распределению скоростей, импульсов, и модуля импульсов молекул. Также оно может быть выражено как дискретное распределение по множеству дискретных уровней энергии, или как непрерывное распределение по некоторому континууму энергии.

39. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Статистика Максвелла — Больцмана — статистический метод описания физических систем, содержащих большое число невзаимодействующих частиц, движущихся по законам классической механики (то есть классического идеального газа); Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести. Для идеального газа, имеющего постоянную температуру T и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного падения g одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:

40.-

41. Теплоемкость идеального газа. Адиабатический процесс. Уравнение Майера Теплоемкость идеального газа - это отношение тепла, сообщенного газу, к изменению температуры δТ, которое при этом произошло В адиабатическом процессе теплообмена с окружающей средой не происходит, т.е. δQ=0. Следовательно, теплоемкость идеального газа в адиабатическом процессе также равна нулю: Садиаб=0. Для любого идеального газа справедливо соотношение Майера: C(p)-C(v)=R

,

гдеR— универсальная газовая постоянная,C(p) — молярная теплоёмкость при постоянном давлении,C(v) — молярная теплоёмкость при постоянном объёме. Уравнение Майера вытекает из первого начала термодинамики, примененного к изобарическому процессу в идеальном газе

42. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в результате работ немецкого учёного Ю. Р. Майера, английского физика Дж. П. Джоуля и немецкого физика Г. Гельмгольца[1]. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

43. Обратимые и необратимые тепловые процессы.

Необратимые процессы, после протекания которых систему и среду нельзя вернуть в прежнее состояние одновременно. Необратимые процессы приводят систему к состоянию ТД равновесия.
Обратимые процессы, после протекания которых и систему, и среду можно вернуть в исходное состояние.
Обратимыми называются такие процессы, для которых при прямом и обратном изменении внешних параметров система будет проходить через одни и те же промежуточные состояния.

Тепловые процессы можно разделить на обратимые и необратимые. Обратимым называется процесс, который можно провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния.
Можно выделить несколько простых, но широко распространённых на практике, тепловых процессов:
Адиабатный процесс — происходящий без теплообмена с окружающей средой;
Изохорный процесс — происходящий при постоянном объёме;
Изобарный процесс — происходящий при постоянном давлении;
Изотермический процесс — происходящий при постоянной температуре;
Изоэнтропийный процесс — происходящий при постоянной энтропии;
Изоэнтальпийный процесс — происходящий при постоянной энтальпии;
Политропный процесс — происходящий при постоянной теплоёмкости

44. Энтропия. Второе начало термодинамики. — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая невозможность перехода всей внутренней энергии системы в полезную работу.Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

45. Круговые циклы. Цикл Карно. КПД идеальной тепловой машины. Другие циклы тепловых машин. Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

46. Понятия о физической кинетике. Средняя длина свободного пробега молекул. Длина свободного пробега молекулы — это расстояние (обозначаемое λ), которое частица пролетает за время свободного пробега от одного столкновения до следующего.

Длина свободного пробега каждой молекулы различна, поэтому в кинетической теории вводится понятие средней длины свободного пробега (<λ>). Величина <λ> является характеристикой всей совокупности молекул газа при заданных значениях давления и температуры. , где σ — эффективное сечение молекулы, n — концентрация молекул.

47. Диффузия. Коэффициент диффузии. Диффузия в газах. процесс переноса материи или энергии из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией В низком вакууме уравнение стационарной диффузии молекул газа имеет следующий вид: где D - коэффициент диффузии; dn/dx - градиент концентрации; Рп - плотность потока частиц в направлении, противоположном градиенту концентрации.

48. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности. это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. 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. Иногда теплопроводностью называется также количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.

Коэффициент теплопроводности вакуума

Коэффициент теплопроводности вакуума почти ноль (чем ближе к нулю, тем глубже вакуум). Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее тепло в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому для уменьшения теплопотери стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

49. Вязкость. Коэффициент вязкости газов и жидкостей. Вя́зкость (вну́треннее тре́ние) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения. Вязкость твёрдых тел обладает рядом специфических особенностей и рассматривается обычно отдельно.Сила вязкого трения пропорциональна скорости относительного движения V тел, пропорциональна площади S и обратно пропорциональна расстоянию между плоскостями h.Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости. Самое важное в характере сил вязкого трения то, что тела придут в движение при наличии сколь угодно малой силы, то есть не существует трения покоя. Это отличает вязкое трение от сухого.

50. -

51. -.

52. -

53. Уравнение Бернулли. Давление в потоке жидкости. Закон Бернулли является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:

Здесь — плотность жидкости, — скорость потока, — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, — давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости, — ускорение свободного падения.