- •Сафу им. М.В.Ломоносова, иИиКт
- •10 Июня 2011 г.
- •Вопрос 1. Механическое движение. Система отсчёта. Путь, перемещение, траектория. Расчёт пути при равноускоренном движении.
- •Вопрос 2. Кинематика поступательного движения. Скорость мгновенная, средняя. Модуль скорости. Ускорение и его составляющие.
- •Вопрос 3. Кинематика вращательного движения. Элементарный угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение. Связь линейных и угловых величин. Псевдовекторы.
- •Вопрос 4. Масса, свойство массы. Сила. Инерция. Первый закон Ньютона.
- •Вопрос 5. Сила. Импульс тела. Второй закон Ньютона. Принцип независимости сил. Третий закон Ньютона.
- •Вопрос 6. Импульс механической системы. Внешние силы. Замкнутая система. Закон сохранения импульса. Центр масс.
- •Вопрос 7. Работа силы в механике. Работа силы тяжести, работа силы упругости.
- •Вопрос 8. Кинетическая энергия – функция состояния системы. Теорема о кинетической энергии.
- •Вопрос 9. Силовое поле. Консервативные силы и диссипативные силы. Работа консервативных сил. Потенциальная энергия. Связь потенциальной энергии и консервативной силы.
- •Вопрос 10. Силовое поле. Потенциальное поле. Полная механическая энергия. Закон сохранения энергии.
- •Вопрос 11. Момент инерции материальной точки, твёрдого тела. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращающегося тела.
- •Вопрос 12. Момент силы материальной точки относительно точки, момент силы материальной точки относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения.
- •Вопрос 13. Момент импульса материальной точки относительно точки, момент импульса материальной точки относительно оси.
- •Вопрос 14. Момент импульса твердого тела. Закон сохранения момента импульса.
- •Вопрос 15. Параметры состояния. Термодинамическое равновесие. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы идеального газа.
- •Вопрос 16. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Молекулярно-кинетическое толкование температуры. Средняя квадратичная скорость.
- •Вопрос 17. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям. Анализ функции распределения.
- •Вопрос 18. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям. Наиболее вероятная скорость.
- •Вопрос 19. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
- •Вопрос 20. Степени свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия газа – функция состояния.
- •Вопрос 21. Первое начало термодинамики. Работа газа в адиабатном и изопроцессах.
- •Вопрос 22. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеальных газов. Недостатки классической теории теплоемкости идеальных газов.
- •Вопрос 23. Адиабатный и политропный процессы. Уравнение Пуассона.
- •Вопрос 24. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Термический кпд цикла. Цикл Карно. Кпд цикла Карно.
- •Вопрос 25. Энтропия, её статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью. Расчет энтропии в процессах идеального газа.
- •Вопрос 26. Второе начало термодинамики. Второе начало термодинамики для необратимых процессов. Теорема Нернста.
- •Вопрос 27. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Внутренняя энергия реального газа.
- •Вопрос 28. Постулаты Эйнштейна. Релятивистский импульс. Закон взаимосвязи массы и энергии.
- •Основные формулы.
- •1. Кинематика поступательного движения.
- •2. Кинематика поступательного и вращательного движения.
- •3. Динамика. Работа, энергия. Законы сохранения.
- •4. Динамика вращательного движения.
- •5. Динамика вращательного движения. Работа, энергия.
- •6. Теория относительности.
- •Молекулярная физика. Термодинамика Молекулярно-кинетическая теория
- •2. Распределение газовых молекул по скоростям
- •3. Элементы физической кинетики
- •4. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергии. Работа и теплота
- •6. Второе начало термодинамики
Вопрос 28. Постулаты Эйнштейна. Релятивистский импульс. Закон взаимосвязи массы и энергии.
- Принцип относительности: никакие опыты (оптические, механические) проведенные внутри ИСО не дают возможности обнаружить движется эта система равномерно и прямолинейно или покоится.
- Принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости источника света или наблюдателя, и одинакова во всех ИСО
В СТО преобразования Галилея заменяются преобразованиями Лоренца. Они применяются, когда ИСО движется со скоростью близкой к скорости света и называется релятивистскими, а тело или частица, которая движется с такой скоростью – релятивистской. ( ),
Релятивистский импульс.
Для того, чтобы в таких системах выполнялся закон сохранения импульса, оказалось необходимым изменить определение импульса тела. В СТО релятивистский импульс тела с массой m, движущегося со скорость , определяется по формуле:
При значениях скорости , когда выполняется соотношение <<1 релятивистский импульс переходит в классический .
Основной закон релятивистской динамики записывается так же, как классический:
Скорость релятивистского импульса непрямо пропорционально ускорению, поэтому постоянная сила не вызывает равноускоренного движения, кроме случая, когда сила перпендикулярна скорости (движение зарядов в магнитном поле). Масса перестаёт быть мерой инертности импульс и сила не являются инвариантными величинами при скоростях близких к скорости света. В разных системах отсчёта значение силы будет различным. Вектор ускорения в общем случае не совпадает с вектором направления скорости.
Закон взаимосвязи массы и энергии.
По Эйнштейну в СТО частицы обладают полной энергией, которая складывается из кинетической и энергии покой.
Если v=0, T=0, E=E0
Энергия покоя определяется по формуле: E0 (формула Эйнштейна). Формула Эйнштейна устанавливает взаимосвязь между массой и энергией. Находящаяся в покое частица содержит огромный запас энергии. Если масса частицы изменится на Δm, то при это выделится или будет поглощена энергии соответствующая ΔE .
Полная энергия связана с импульсом системы: – инвариантна.
Основные формулы.
1. Кинематика поступательного движения.
– средняя скорость;
vср.= – средняя скорость вдоль траектории;
– мгновенная скорость;
v= – величина мгновенной скорости;
– мгновенное ускорение;
aх= – проекция ускорения на ось OX;
– закон сложения скоростей.
Равнопеременное движение ( =const):
– радиус-вектор материальной точки;
; ; – длина пути;
– скорость при равнопеременном движении.
2. Кинематика поступательного и вращательного движения.
– величина тангенциального ускорения;
– величина нормального ускорения;
– полное ускорение;
– модуль полного ускорения;
– угловая скорость;
– угловое ускорение;
; ; – связь линейных и угловых величин
– угловой путь;
– связь угловой скорости с частотой и периодом
Равнопеременное вращательное движение (ε=const):
– угловая координата;
; – угловой путь;
– угловая скорость.
3. Динамика. Работа, энергия. Законы сохранения.
; ( ) – второй закон Ньютона;
– импульс тела;
– третий закон Ньютона;
– закон всемирного тяготения;
– сила тяжести;
– вес тела;
– сила упругости;
– сила трения;
– плотность тела;
– радиус-вектор центра масс.
; – работа силы;
; мощность;
– коэффициент полезного действия;
; Еполн.1=Еполн.2+Асистемы против внешних сил – закон изменения полной энергии системы;
Емех.1=Емех.2+Асистемы против внешних сил+Асистемы против диссипативных сил – закон изменения механической энергии;
– кинетическая энергия поступательного движения;
– потенциальная энергия тела;
– потенциальная энергия упруго деформированного тела;