osnovnye_ponjatija_i_zakony

по вертикали вверх и приложенная к центру масс вытесненного объема:

Поток жидкости - совокупность частиц, движущейся жидкости. Линия тока жидкости - линия, касательная к которой совпадает с направлением скорости частицы жидкости в рассматриваемый мо-

мент времени и в данной точке пространства. Линии тока жидкости служат для графического отображения потока жидкости.

Трубка тока - часть жидкости, ограниченная линиями тока.

Установившееся (стационарное) течение жидкости - движе-

ние жидкости, при котором форма и расположение линий тока, а также значения скоростей частиц жидкости в каждой их точке не изменяются со временем.

Неустановившееся (нестационарное) течение жидкости -

движение жидкости, при котором не выполняются условия стационарного движения.

Математическая форма записи теоремы (уравнения) о неразрывности (непрерывности струи) для несжимаемой жидкости:

где S - площадь сечения трубки тока; v - скорость жидкости.

Уравнение Бернулли для стационарно текущей идеальной

где ρ - плотность жидкости;

v - скорость течения жидкости;

h - высота, на которой находится некоторое сечение трубки тока; p - давление жидкости на уровне этих сечений.

Закон изменение давления жидкости для двух сечений (с из-

где p - давление, не зависящее от скорости (статическое давление жидкости);

ρv2 - давление, зависящее от скорости (динамическое давление),

2

которое показывает, на какую величину изменяется статическое давление при остановке движущегося потока жидкости.

Полное давление потока жидкости - сумма статического и ди-

намического давлений.

Монометрические трубки (трубки Пито) - приборы, с помо-

щью которых измеряют статическое и полное давление жидкости.

Скорость течения вязкой жидкости в трубе:

где p1, p2 - давления двух сечений трубы; R - радиус трубы;

r - расстояние от центра трубы до рассматриваемой трубки тока; η - коэффициент вязкости жидкости; l - расстояние между сече-

ниями трубы.

Формула Пуазейля для определения объема жидкости, про-

Ламинарное (слоистое) течение жидкости – когда жидкость как бы разделяется на слои, скользящие относительно друг друга, не перемешиваясь. Ламинарное течение жидкости стационарно.

Турбулентное течение жидкости – когда происходит энергич-

ное перемешивание жидкости. При турбулентном течении скорость частиц в каждом месте изменяется хаотично, течение - нестационарное.

Число Рейнольдса определяет характер течения жидкости:

где ρ - плотность жидкости;

v - средняя по сечению скорость движения жидкости; l - характерный для поперечного сечения размер;

η - динамическая вязкость;

ν- кинематическая вязкость.

1.8. Основы теории относительности

Теория относительности - физическая теория, рассматривающая пространственно-временные закономерности, справедливые для любых физических процессов (свойства пространства-времени).

Специальная (частная) теория относительности (СТО) изуча-

ет свойства пространства-времени, справедливые с той точностью, с какой можно пренебрегать действием тяготения.

Общая теория относительности (ОТО) - теория тяготения, изу-

чающая свойства пространства-времени, которые определяются действующими полями тяготения.

Симметрия (инвариантность) законов физики - неизменность законов физики, устанавливающих соотношение между величинами, характеризующими физическую систему, или определяющие изменение этих величин со временем при определенных операциях - преобразованиях.

Преобразования пространства-времени:

а) Перенос (сдвиг) системы как целого в пространстве - экви-

валентность всех точек пространства, т.е. отсутствие в нем выделенных точек (однородность пространства). Любой физический закон (процесс) происходит одинаково в любой точке пространства.

б) Поворот системы как целого в пространстве - симметрия физических законов относительно этого преобразования означает эквивалентность всех направлений в пространстве (изотропию пространства).

в) Изменение начала отсчета времени (сдвиг во времени) оз-

начает, что физические законы не меняются со временем.

г) Переход к системе отсчета, движущейся относительно данной системы с постоянной (по направлению и величине) скоро-

стью означает эквивалентность всех инерциальных систем отсчета. Точечное событие - нечто, происходящее в данной точке пространства в данный момент времени (например, выстрел, распад эле-

ментарной частицы).

Первый постулат специальной теории относительности

(принцип относительности): никакие физические опыты (механические, оптические, тепловые, электромагнитные и т.д.), производи-

мые внутри инерциальной системы отсчета, не позволяют установить, находится ли она в равномерном абсолютном и прямолинейном движении или нет.

Второй постулат специальной теории относительности (принцип независимости и постоянства скорости света): скорость света в вакууме одинакова во всех направлениях и не зависит от движения источника света.

Третий постулат специальной теории относительности (принцип одновременности событий): события, одновременные в одной системе отсчета, не являются одновременными в другой системе отсчета, то есть одновременность является понятием относительным.

"Мир" - четырехмерное пространство, в котором каждое мгновенное событие характеризуется точкой (мировой точкой) с указанием координат.

Мировая линия данной материальной точки - некоторая ли-

ния в четырехмерном пространстве, отображающая события, происходящие с материальной точкой.

Положение материальной точки, тела в четырехмерной системе отсчета задается с помощью координат: x, у, z, и τ (x, у, z, -

пространственные координаты; τ - координата времени, равная: τ = ict, где i = −1 , c - скорость распространения света в вакууме, t - вре-

мя). При этом x = x1, у = x2, z = x3, и τ = ict = x4.

Четырехмерный радиус-вектор S = S(x1, x2, x3, x4) - вектор,

проведенный из начала координат в мировую точку. Его три проекции на оси x1, x2 и x3 представляют собой обычные координаты материальной точки x, у и z в момент времени t = xic4 = ictic , т.е. в момент

времени, которым является четвертая проекция вектора S, деленная на ic.

Четырехмерное перемещение S - вектор, проведенный из на-

чального положения материальной точки в конечное. Первые три проекции этого вектора x, у, z отображают перемещение материальной точки в обычном пространстве, а четвертая проекция, деленная на ic, равна t.

Пространственно-временной интервал между двумя собы-

тиями - расстояние между двумя точками (событиями) в четырех-

mк - кинетическая масса.

Масса системы не равна сумме масс, составляющих ее тел:

где m - масса системы;

mi - масса изолированных тел , составляющих систему; W - энергия взаимодействия изолированных тел.

Импульс (вектор энергии-импульса) материальной точки

где m0 - масса тела в той системе отсчета, по отношению к которой тело покоится (масса покоя);

v - скорость тела.

Второй закон Ньютона (уравнение движения материальной точки) в специальной теории относительности:

где Fμ,n и Fn,μ - силы взаимодействия материальных точек в четырехмерной системе пространство-время.

Внутренняя энергия тела пропорциональна массе покоя этого

Полная энергия тела складывается из внутренней энергии и кинетической энергии тела как целого:

Энергия связи системы каких-либо частиц - работа, затрачен-

ная на разделение системы на составляющие ее частицы и удаление их друг от друга на такое расстояние, на котором их взаимодействием можно пренебречь:

i

где Eсв - энергия связи;

∑ Ei - сумма энергий разделенных частиц системы; E - энергия системы.

Сумма масс разделенных частиц больше массы системы на ве-

личину энергии связи, деленную на c2:

Закон взаимосвязи массы и энергии:

Закон изменения импульса-энергии материальной точки:

Закон изменения энергии материальной точки:

Закон изменения кинетической энергии тела:

Соотношение, связывающее полную энергию и импульс релятивистской частицы (в векторной форме):

2.ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ

2.1.Основные понятия молекулярной физики и термодинамики

Молекулярная физика - раздел физики, в котором изучаются физические свойства и строение вещества в различных агрегатных состояниях на основе их микроскопического (молекулярного) строения.

Молекулярно-кинетическая теория строения вещества - раз-

дел молекулярной физики, в котором изучаются свойства тел на основе представлений об их молекулярном строении.

Статистическая физика – раздел молекулярной физики, в котором изучаются свойства и движения не отдельных молекул (частиц), а совокупности частиц, характеризующиеся средними величинами.

Термодинамика – наука, в которой изучаются свойства физических систем вне связи с их микроскопическим строением.

Система – совокупность рассматриваемых тел (в частности: молекул, атомов, частиц).

Параметры состояния системы: p-давление, V- объём, T-

температура.

а) Интенсивные параметры - параметры (давление, температура, концентрация и др.), не зависящие от массы системы.

Температура - физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Свойство температуры - определять направление теплового обмена. Температура в молекулярной физике определяет распределение частиц по уровням энергии и распределение частиц по скоростям.

Термодинамическая температурная шкала - температурная шкала, определяемая температура (абсолютная температура) в которой всегда положительна.

б) Экстенсивные параметры - параметры (объем, внутренняя энергия, энтропия и др.), значения которых пропорциональны массе термодинамической системы или ее объему.

Внутренняя энергия системы - суммарная кинетическая энергия хаотического движения молекул, потенциальная энергия их взаимодействия и внутримолекулярная энергия, т.е. энергия системы без учёта кинетической энергии её в целом (при движении) и потен-