- •Билет №1
- •Билет №2
- •Билет №3
- •Билет №4
- •Билет №5
- •1)Равнопеременное вращательное движение. Связь линейных величин с угловыми.
- •Билет №6
- •1)Свободное падение тел. Ускорение свободного падения. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
- •Билет №7
- •1)Первый, второй третий законы Ньютона. Инерциальная система отсчета.
- •Билет №8
- •.Динамика вращательного движения. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент инерции тела. Момент импульса.
- •2)Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Теорема Гаусса.
- •Билет №10
- •1)Силы в природе. Сила всемирного тяготения. Гравитационная постоянная. Сила тяжести. Движение искусственных спутников. Первая космическая скорость.
- •Билет №11
- •1)Вес тела. Невесомость и перегрузки. Вес тела, движущегося с ускорением.
- •Билет № 12
- •1)Сила трения. Природа силы трения. Роль силы трения.
- •Билет №13
- •1)Импульс тела. Импульс силы. Изменение импульса системы взаимодействующих тел. Закон сохранения импульса.
- •8.314472 - Универсальная газовая постоянная численно равна работе 1 моля идеального газа при изобарном нагревании на 1 к.
- •Билет №14
- •1)Работа силы. Кинетическая энергия. Теорема о кинетической энергии.
- •Билет №15
- •1)Работа силы тяжести. Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли. Потенциальная энергия тела в гравитационном поле.
- •Билет №16
- •1)Работа силы упругости. Потенциальная энергия деформированной пружины.
- •Билет №17
- •1)Полная энергия тела. Изменение энергии системы тел под действием внешних сил. Закон сохранения полной механической энергии.
- •Билет №18
- •1)Механическая работа и мощность. Кпд (на примере наклонной плоскости).
- •Билет №19
- •1)Равновесие твердых тел при отсутствии вращения. Условие равновесия тела с закрепленной осью вращения. Момент силы. Условие равновесия твердого тела.
- •2) Основное уравнение мкт газов.
- •Билет №20
- •1)Передача давления газами и жидкостями. Закон Паскаля. Действие жидкостей газов на погруженное в него тело. Сила Архимеда и причины её возникновения. Условие плавания тела.
Билет №17
1)Полная энергия тела. Изменение энергии системы тел под действием внешних сил. Закон сохранения полной механической энергии.
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.
Рассмотрим рисунок 1. Тело скользит по наклонной плоскости (сначала без трения). Работа силы нормальной реакции опоры равна 0, работа силы тяжести A = mgh.
По теореме о кинетической энергии:
По теореме о потенциальной энергии:
- при действии на систему только внутренних потенциальных сил полная (кинетическая + потенциальная) энергия сохраняется.
Теперь предположим, что на тело действует сила трения:
Если бы на тело действовали и другие внешние или непотенциальные силы, то изменение полной энергии было бы равно сумме работ этих сил.
Закон изменения полной механической энергии: изменение полной механической энергии равно суме работ внешних и внутренних непотенциальных сил.
Из этого закона совершенно логично вытекает и ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ПОЛНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ: полная механическая энергия сохраняется в замкнутой и консервативной системе.
2) Соотношение
|
p = nkT, |
|
связывающее давление газа с его температурой и концентрацией молекул, для модели идеального газа, молекулы которого взаимодействуют между собой и со стенками сосуда только во время упругих столкновений. Это соотношение может быть записано в другой форме, устанавливающей связь между макроскопическими параметрами газа – объемом V, давлением p, температурой T и количеством вещества ν. Для этого нужно использовать равенства
|
|
|
Здесь N – число молекул в сосуде, NA – постоянная Авогадро, m – масса газа в сосуде, M – молярная масса газа. В итоге получим:
|
|
|
Произведение постоянной Авогадро NA на постоянную Больцмана k называется универсальной газовой постоянной и обозначается буквой R. Ее численное значение в СИ есть:
|
R = 8,31 Дж/моль·К. |
|
Соотношение
|
|
(*) |
называется уравнением состояния идеального газа.
Билет №18
1)Механическая работа и мощность. Кпд (на примере наклонной плоскости).
П усть на тело действует сила F (рис.1). Тело под действием этой силы совершит перемещение S. Тогда можно сказать, что сила совершила механическую работу:
Круглые скобки обозначают скалярное произведение векторов. В скалярном виде эта формула выглядит:
где угол б – есть угол между силой и перемещением тела. Угол этот может быть любым, но для некоторых сил он практически всегда фиксирован. Так для силы трения (сопротивления) этот угол всегда 1800, и как следствие, работа этих сил всегда отрицательна. Для силы нормальной реакции опоры этот угол – 900, и работа этой силы 0.
[A] = 1 Дж.
В реальной жизни очень важным является то, как быстро мы можем совершить работу. Поэтому для выкапывания большой ямы задействуют экскаватор, а для перевозки грузов – большие машины или железнодорожные поезда. Скорость совершения работы в физике – это мощность.
[P] = 1 Вт (в честь Джеймса Уатта (Watt)).
Из вышеприведённой формулы следует возможность введения ещё одной единицы работы:
[A] = 1 Вт∙с
Дело в том, что в технике работу гораздо проще измерить, зная мощность механизма и время его работы. Только, поскольку в жизни все механизмы гораздо большей мощности, чем 1 Вт и работают они не секунды, а часы, то применяют кратную единицу - кВт∙час.
1 кВт∙час = 3600000 Дж.
При производстве работ, к сожалению, часть энергии расходуется зря (на преодоление сопротивления среды). Поэтому, любой механизм характеризуется КПД – коэффициентом полезного действия – отношение полезной работы к полной (совершённой):
Р ассмотрим понятие КПД на примере простейшего механизма – наклонной плоскости (рис.2). Пусть мы поднимаем по наклонной плоскости тело. Понятно, что полезная работа – это работа по поднятию груза наверх:
где h – высота наклонной плоскости. Полная работа:
Если поднимать тело медленно (без разгона), то:
где µ - коэффициент трения тела о плоскость. Таким образом:
Проанализируем полученную формулу. Во-первых, КПД будет тем больше, чем больше угол наклона плоскости и чем меньше трение. Во-вторых, при отсутствии трения, КПД = 100%, но такого не бывает в природе. Таким образом, жизнь ставит нам, как всегда, задачу оптимизации: с одной стороны, чем меньше наклон – тем больше должен быть выигрыш в силе, а с другой стороны, тем меньше КПД. Поэтому трубы, бочки, баллоны и другие «круглые» тела стараются закатывать наверх по наклонной плоскости (сопротивление качения мало), а прямоугольные ящики чаще просто поднимают (трение скольжения для них большое).
2) Температура — скалярная физическая величина, описывающая состояние термодинамического равновесия (состояния, при котором не происходит изменения микроскопических параметров). Как термодинамическая величина температура характеризует тепловое состояние системы и измеряется степенью его отклонения от принятого за нулевое. Как молекулярно-кинетическая величина — характеризует интенсивность хаотического движения молекул и измеряется их средней кинетической энергией. Ек = 3/2 kT, где k = 1,38 • 10^(-23) Дж/К и называется постоянной Больцмана.
Температура всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Измеряется температура термометрами в градусах различных температурных шкал. Существует абсолютная термодинамическая шкала (шкала Кельвина) и различные эмпирические шкалы, которые отличаются начальными точками. До введения абсолютной шкалы температур в практике широкое распространение получила шкала Цельсия (за О °С принята точка замерзания воды, за 100 °С принята точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении).
Единица температуры по абсолютной шкале называется Кельвином и выбрана равной одному градусу по шкале Цельсия 1 К = 1 °С. В шкале Кельвина за ноль принят абсолютный ноль температур, т. е. температура, при которой давление идеального газа при постоянном объеме равно нулю. Вычисления дают результат, что абсолютный нуль температуры равен -273 °С. Таким образом, между абсолютной шкалой температур и шкалой Цельсия существует связь Т = t °C + 273. Абсолютный нуль температур недостижим, так как любое охлаждение основано на испарении молекул с поверхности, а при приближении к абсолютному нулю скорость поступательного движения молекул настолько замедляется, что испарение практически прекращается. Теоретически при абсолютном нуле скорость поступательного движения молекул равна нулю, т. е. прекращается тепловое движение молекул.