- •2. Ускорение при плоском криволинейном движении. Нормальное и тангенсальное ускорения.
- •3. Кинематика вращения твёрдого тела вокруг закреплённой оси. Угол поворота. Угловая скорость. Угловое ускорение. Связь между линейной и угловой скоростью. Равноускоренное движение.
- •4. Законы Ньютона. Принцип относительности Галилея.
- •5. Упругие силы. Силы трения.
- •6. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Состояние невесомости.
- •7. Импульс. Импульс силы. Закон сохранения импульса. Центр масс.
- •8. Механическая работа. Мощность. Энергия. Кинетическая энергия.
- •9. Поле сил. Консервативные силы. Потенциальная энергия. Связь между потенциальной энергией и силой.
- •10. Закон сохранения полной механической энергии частицы.
- •11. Закон сохранения энергии для системы невзаимодействующих частиц.
- •12. Взаимная потенциальная энергия частиц. Закон сохранения энергии системы частиц.
- •13. Энергия упругой деформации. Условия равновесия механической системы.
- •14. Момент импульса. Момент силы. Потенциальная энергия. Связь между потенциальной энергией и силой.
- •15. Вращение твёрдого тела вокруг закреплённой оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела.
- •16. Момент инерции. Вычисление моментов инерции ноторых тел относительно оси симметрии (тонкий стержень, обруч, диск). Теорема Штейнера.
- •17. Момент инерции однородного тела вращения. Моменты инерции конуса, шара.
- •18. Кинетическая энергия вращающегося твёрдого тела вокруг закреплённой оси. Кинетическая энергия твёрдого тела при плоском движении.
- •19. Уравнения динамики твёрдого тела. Центр тяжести. Условия равновесия твёрдого тела.
- •20. Колебательное движение. Кинематика и динамика гармонических колебаний.
- •21. Кинетическая и потенциальная энергия гармонического колебания. Полная энергия гармонического колебания. Средние за период значения кинетической и потенциальной энергии.
- •22. Математический и физический маятники. Приведённая длина физического маятника. Центр качаний.
- •23. Сложение гармонических колебаний одного направления. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
- •24. Затухающие колебания. Логарифмический декремент затухания. Добротность колебательной системы.
- •25. Вынужденные колебания. Явление резонанса. Резонансные кривые.
- •26. Основные понятия и исходные положения положения термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы (циклы).
- •27. Внутренняя энергия. Работа и теплота. Первое начало термодинамики.
- •28. Теплоёмкость. Молярная и удельная теплоёмкости. Связь между ними. Формула Майера.
- •29. Уравнение состояния идеального газа. Изотермический, изохорический и изобарический процессы и их уравнения. Графики этих процессов.
- •30. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. Показатель адиабаты.
- •31. Политропические процессы. Уравнение политропы идеального газа. Показатель политропы.
- •32. Тепловые двигатели. К.П.Д. Теплового двигателя. Холодильный коэффицент. Различные формулировки второго начала термодинамики.
- •33. Цикл Карно. Первая теорема Карно. Вторая теорема Карно.
- •34. Рабочий цикл четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания. К.П.Д. Цикла.
- •35. Рабочий цикл четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания Дизеля. К.П.Д. Цикла.
- •36. Неравенство Клаузиуса. Равенство Клаузиуса. Энтропия. Изэнтропический процесс. Теорема Нернста(третье начало термодинамики).
- •37. Закон возрастания энтропии. Основное уравнение термодинамики.
- •38. Число степеней свободы механической системы. Поступательные, вращательные и колебательные степени свободы молекулы. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.
- •39. Классическая теория теплоёмкости идеальных газов.
- •40. Классическая теория теплоёмкости твёрдых тел (кристаллов). Закон Дюлонга и Пти.
- •41. Пространство скоростей. Функция распределения молекул по скоростям. Распределение Максвелла.
- •42. Распределение молекул по абсолютным значениям скоростей. Характерные скорости (наиболее вероятная, средняя, среднеквадратичная) в распределении Максвелла.
- •43. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Распределение Максвелла - Больцмана.
- •44. Энтропия и вероятность. Формула Больцмана. Макро- и микросостояния. Термодинамическая вероятность макросостояния (статистический вес).
25. Вынужденные колебания. Явление резонанса. Резонансные кривые.
Вынужденные колебания — колебания, происходящие под воздействием внешних сил, меняющихся во времени.
Автоколебания отличаются от вынужденных колебаний тем, что последние вызваны периодическим внешним воздействием и происходят с частотой этого воздействия, в то время как возникновение автоколебаний и их частота определяются внутренними свойствами самой автоколебательной системы.
Второй закон Ньютона для такого осциллятора запишется в виде: . Если ввести обозначения:и заменить ускорение на вторую производную от координаты по времени, то получим следующее дифференциальное уравнение:
Решением этого уравнения будет сумма общего решения однородного уравнения и частного решения неоднородного. Общее решение однородного уравнения было уже получено здесь и оно имеет вид:
где A,φ произвольные постоянные, которые определяются из начальных условий.
Найдём частное решение. Для этого подставим в уравнение решение вида: и получим значение для константы:
Тогда окончательное решение запишется в виде:
Резонаìнс (фр. resonance, от лат. resono — откликаюсь) — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы.
Увеличение амплитуды - это лишь следствие резонанса, а причина - совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы.
Наиболее известная большинству людей механическая резонансная система — это обычные качели. Если вы будете подталкивать качели в соответствии с их резонансной частотой, размах движения будет увеличиваться, в противном случае движения будут затухать. Резонансную частоту такого маятника с достаточной точностью в диапазоне малых смещений от равновесного состояния, можно найти по формуле:
где g это ускорение свободного падения (9,8 м/с² для поверхности Земли), а L — длина от точки подвешивания маятника до центра его масс
Резонансные явления могут вызвать необратимые разрушения в различных механических системах, например, неправильно спроектированных мостах. Так, в 1905 году рухнул Египетский мост в Санкт-Петербурге, когда по нему проходил конный эскадрон, а в 1940 — разрушился Такомский мост в США. Чтобы предотвратить такие повреждения существует правило, заставляющее строй солдат сбивать шаг при прохождении мостов.
Резонансная кривая колебательного контура Резонансная кривая колебательного контура: w0 — частота собственных колебаний; W — частота вынужденных колебаний; DW — полоса частот вблизи w0, на границах которой амплитуда колебаний V = 0,7 Vmakc. Пунктир — резонансная кривая двух связанных контуров.
26. Основные понятия и исходные положения положения термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы (циклы).
Термодинамика - раздел физики, изучающий соотношения и превращения теплоты и других форм энергии
Перечень начал термодинамики
Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии в применении к термодинамическим системам.( Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил)
ΔU = Q − A
Второе начало термодинамики накладывает ограничения на направление термодинамических процессов, запрещая самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым. Также формулируется как закон возрастания энтропии. dS≥0 (Неравенство Клаузиуса)
Третье начало термодинамики говорит о том, как энтропия ведет себя вблизи абсолютного нуля температур.
Обратимый процесс (то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений.
Обратимый процесс можно в любой момент заставить протекать в обратном направлении, изменив какую-либо независимую переменную на бесконечно малую величину.
Обратимые процессы дают наибольшую работу. Боìльшую работу от системы вообще получить невозможно. Это придает обратимым процессам теоретическую важность. На практике обратимый процесс реализовать невозможно. Он протекает бесконечно медленно, и можно только приблизиться к нему.
Необратимым называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния. Все реальные процессы необратимы. Примеры необратимых процессов: диффузия, теплопроводность и др.
Термодинамиìческие циìклы — круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия) совпадают.
Термодинамические циклы являются моделями процессов, происходящих в реальных тепловых машинах для превращения тепла в механическую работу. Единственным обратимым циклом для машины, в которой передача тепла осуществляется только между рабочим телом, нагревателем и холодильником, является Цикл Карно. Существуют также другие циклы (например, циклы Стирлинга и Эрикссона), в которых обратимость достигается путём введения дополнительного теплового резервуара — регенератора