Билет №13

1)Импульс тела. Импульс силы. Изменение импульса системы взаимодействующих тел. Закон сохранения импульса.

Основная задача механики – определить координату и скорость тела в любой момент времени по известным начальным координате и скорости. Основную задачу механики напрямую решает кинематика – раздел механики, изучающий способы описания движения. Очень часто при решении задач нет необходимости знать характер движения – важно лишь знать конечное состояние тела (координату и скорость). В физике существует ряд величин способных при определённых условиях сохраняться. В механике к ним относятся энергия, импульс и момент импульса.

Импульсом тела называют векторную физическую величину, характеризующую движение тела. [P] = кгм/с

Пусть на тело массой m действует сила F .

• Закон изменения импульса.

Скорость изменения импульса равна сумме внешних сил.

Закон изменения импульса можно записать и немного по другому:

Правая часть формулы иногда называется импульс силы.

Р ассмотрим взаимодействующую систему тел (рис.1). Тела взаимодействуют с силами F₁₂ и F₂₁ . Эти силы внутренние, и изменить импульс системы не могут (их сумма равна 0). А вот сила тяжести действует на систему извне и именно она меняет импульс системы тел.

После того как сформулирован закон изменения импульса легко понять и условия его сохранения:

Закон сохранения импульса – импульс сохраняется в замкнутой системе тел (сумма внешних сил равна 0).

2) Внутренняя энергия — это величина, характеризующая собственное состояние тела, т.е. энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т. д.) и энергия взаимодействия этих частиц. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется по формуле

- внутренняя энергия идеального газа (i = 3 для одноатомного газа)

- изменение внутренней энергии идеального газа (i = 3 для одноатомного газа)

    При совершении работы в термодинамике меняется состояние макроскопических тел: их объем и температура.

F  - сила, действующая на газ со стороны поршня.

А - работа внешних сил по сжатию газа.

F’ - сила, действующая на поршень со стороны газа.

А' - работа газа по расширению.

F= -F’  - по 3-ему з-ну Ньютона.

Следовательно: А= - А'

А= pS, где p- давление, S - площадь поршня.

Если газ расширяется:

- работа газа

h=h₂ - h₁ - перемещение поршня. V₁=Sh₁; V₂=Sh₂.

Тогда: A'=F'h=pS(h₂ - h₁)=p(Sh₂ - Sh₁)=p(V₂-V₁)=pV

При расширении работа газа положительна. При сжатии - отрицательна. Таким образом: A' = pV - работа газа

A= - pV  - работа внешних сил.

Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, получим:

Эти выражения справедливы при очень малых (!) изменениях объема или при постоянном давлении (т.е. в изобарном процессе)

Физический смысл универсальной газовой постоянной.

8.314472 - Универсальная газовая постоянная численно равна работе 1 моля идеального газа при изобарном нагревании на 1 к.

Геометрическое истолкование работы.

В изобарном процессе площадь под графиком в координатах p,V численно равна работе

В общем случае надо процесс разбить на малые части и сосчитать элементарные работы, а затем их сложить