экзамен физика

1.

Физи́ческая величина́ — это характеристика природного объекта, описывающего его состояние.

Система единиц- совокупность единиц физической величины.(СИ)

Меха́ника — раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними.

Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени, по отношению к которым рассматривается ккаких-либо материальных точек или тел.

2.

Кинематика - это раздел науки изучающий движение тел без рассматривания причин вызывающих это действие.

Способы описания движения:

Векторный - положение материальной точки задается с помощью радиуса-вектора  относительно некоторой неподвижной точки О.

 - вектор перемещения материальной точки за время .

 - вектор средней скорости.

 - вектор мгновенной скорости.

 - среднее ускорение,

 - мгновенное ускорение МТ.

Координатный - При описании этим способом с телом отчета связывают какую-либо систему координат (например, декартову).

- закон движения материальной точки

, ,  - проекции вектора скорости на оси

 - модуль скорости

, ,  - направляющие косинусы, определяющие направление вектора скорости

Для вектора ускорения  - аналогично:

 - проекция вектора ускорения на ось  и т.д.

Естественный - В нем движение описывается с помощью параметров самой траектории, и он используется, когда траектория известна.

- закон движения точки

 - средняя путевая скорость

 - путь

Скорость материальной точки - вектор, характеризующий направление и быстроту перемещения материальной точки относительно тела отсчета.

3.

Ускорение - векторная величина, характеризующая быстроту изменения скорости точки по её численному значению и по направлению.

Тангенциальное (касательное) ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке траектории движения. Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю при криволинейном движении.

Направление вектора тангенциального ускорения _τ совпадает с направлением линейной скорости или противоположно ему. То есть вектор тангенциального ускорения лежит на одной оси с касательной окружности, которая является траекторией движения тела.

Нормальное ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль нормали к траектории движения в данной точке на траектории движения тела. То есть вектор нормального ускорения перпендикулярен линейной скорости движения Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению и обозначается буквой _n. Вектор нормального ускорения направлен по радиусу кривизны траектории.

4

Движение по окружности - это вращательное движение материальной точки или тела, когда ось вращения в выбранной системе отсчёта неподвижна и не проходит через центр тела.

Псевдовектор вращательного движения.

При повороте тела на угол dφ, вводят псевдовектор бесконечно малого поворота . В правой системе координат направление определяют правилом правого винта: винт, расположенный вдоль оси, вращается вместе с телом, направление его поступательного движения определяет направление псевдовектора. В левой системе координат направление псевдовектора изменится на обратное, истинный вектор при этом не меняет направления. 

Вращение характеризуется углом , измеряющимся в градусах или радианах, угловой скоростью  (измеряется в рад/с) и угловым ускорением  (единица измерения — рад/с²).

Связь между линейной и угловой скоростями , между линейным и угловым ускорениями  

5.

Плоское движение твердого тела- движение при, котором все его точки перемещаются параллельно некоторой фиксированной плоскости П 

Мгновенная ось вращения - прямая, неподвижная в данный момент в нек-рой инерциальной системе отсчёта, относительно к-рой сложное движение твёрдого тела в этот момент можно представить как вращат. вокруг этой прямой. М. о. в. может лежать как внутри тела, так и вне его. С течением времени положение М. о. в. изменяется относительно как неподвижной системы отсчёта, так и системы отсчёта, движущейся вместе с телом.

Сложение скоростей - В классической механике абсолютная скорость точки равна векторной сумме её относительной и переносной скоростей:

закон преобразования скоростей:  . закон преобразования ускорений:   ,  ,  

 – осестремительное ускорение, направленое вдоль оси от центра вращения.  – кориолисово ускорение, возникающее вследствие движения тела во вращающейся СО.  Таким образом, полное ускорение точки можно представить в виде: 

6.

Динамика - раздел физики , изучает движение тел, в связи с причинами обуславливающими тот или иной характер движения.

_{1.Закон Ньютона - Тело} сохр.сост.покоя и равномерного прямолинейного движения если на тело ни действуют ни какие др. дела.

_{Масса - мера инерции тела.}

_{Импульс -} Физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его движения.

Сила — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел

2.Закон Ньютона. - ОТвечает на вопрос как изменяется движение мат.точки под воздействие др.тел.

_7.

Механическая система обладает определённым числом  степеней свободы, а её состояние описывается с помощью обобщённых координат  и соответствующих им обобщённых импульсов 

_{3.Закон Ньютона - Силы с которыми тела действуют друг на друга равны по модулю и противоположны по направлению.}

_{На расстоянии взаимодействие тел осуществляется полем(Гравитационное, Эл.магнитное, ядерные, слабые)}

Центр масс  - воображаемая точка с положения которой характеризуеся распределение массы всей системы.

Уравнение движения мат. точек.

Закон сохранения -  утверждает, что векторная сумма импульсов всех тел (или частиц) системы есть величина постоянная, если векторная сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю.

Импульс системы: . Опыт показал что при столкновении 2х тел их скорости получают приращения ∆Ѵ1 и ∆Ѵ2: ∆(p1+p2) = 0 dp = F dt - элементарный импульс силы.

8.

Движения тела с переменной массой: dt: - изменение импульса топлива - изменение массы топлива. - скорость отдельной массы. Приращение импульса: - m уравнение движения - U- скорость газов в движущийся системе ракеты. ежесекундный расход топлива - C=U Ln(m0) Реактивное движение - движение тела, возникающее при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части.

9.

Энергия- количественная мера движения и взаимодействие всех видов материи, она никуда не исчезает, а переходит из одного вида в другой. Механическая работа — это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек), тела или системы А=Е2-Е1 . элементарная работа - F dr Fs=Fcos α. Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы N=dA/ dt Различают среднюю мощность за промежуток времени  и мгновенную мощность в данный момент времени: 1дж=кг м/ 1н = Кинети́ческая эне́ргия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек в выбранной системе отсчёта. Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил.

Закон сохранения энергии: - изменение Ек U+K=E - полная мех.энерг.системы.

10.

Соударение - столкновение двух или более тел при которых взаимодействие длится очень короткое время. Абсолютно упругий удар - столкновение двух тел в результате которого в обоих взаимодействующих телах не остается ни какой информации которой обладали тела до удара. (сумма импульсов до взаимодействия равна сумме импульсов после) (сумма энергий до взаимодействия равна сумме энергии после)

11.Абсалютно неупругий удар - столкновение двух тел,в результате которго тела объединины и движутся как одно целое.

Важно - импульсы являются величинами векторными, поэтому складываются только векторно.

12.

Момент силы — векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора (проведённого от оси вращения к точке приложения силы — по определению), на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело.

Момент силы относительно оси, например  O_z (рисунок 1.18), равен алгебраическому моменту проекции этой силы на плоскость, перпендикулярную этой оси (F' ) относительно точки пересечения оси с плоскостью, т.е.

 M_z(F) = M_o(F') = F' h'. (1.9) Момент считается положительным, если мы смотрим навстречу оси и видим проекцию силы, стремящуюся повернуть плоскость чертежа в направлении против хода часовой стрелки.

Момент силы относительно оси равен нулю, если линия действия силы пересекает ось, т.е. h=0  (например M_z(P)), или сила параллельна оси, т.е. ее проекция на плоскость равна нулю, например, M_z(Q)  . Момент силы относительно оси – скалярная величина. 

 

13.

Вращением вокруг неподвижной оси - движение твердого тела, при котором во все время движения две его точки остаются неподвижными. Вращение характеризуется углом , измеряющимся в градусах или радианах, угловой скоростью  (измеряется в рад/с) и угловым ускорением  (единица измерения — рад/с²) -линейная скорость. - частота вращения. - скорость угловая. - Ек.

Момент инерции — скалярная  физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.  (кг·м²)

Теорема Штейнера - Момент инерции тела І относительно параллельной оси вращения равен моменту инерции І_с относительно параллельной оси, проходящей через центр масс С тела, сложенному с произведением массы m тела на квадрат расстояния а между осями

14.

Энергия вращения: поступательного движения - любая прямая связанная с движущимся телом, остается параллельной самой себе T_вр=Iω²/2. -Ек вращательного - все точки тела движутся по окружности , центры которых лежат на одной прямой. T=(mv_c²+I_cω²)/2 - Ек

15.

Гироскоп - массивное симметричное тело вращающаяся с большой угловой скоростью вокруг своей оси симметрии. ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ СИЛЫ - силы, зависящие от скоростей и обладающие тем свойством, что сумма их работ (или мощностей) при любом перемещении системы, на к-рую действуют эти силы, равна нулю. Проедсессионое движение - его ось описывает конус вокруг вертекали. M=dL/dt - уравнение момента волчка. w- скорость волчка. w'-скорость прецессии. -угол тетта.

16.

Закон всемирного тяготения: Сила, с которой два тела притягиваются друг к другу, называется гравитационной силой (силой тяготения). Гравитационное поле — это окружающая тело область пространства, в которой на другие тела действует сила тяготения, обусловленная массой данного тела. Гравитационное поле имеет линии, по которым тела точечной массы могут двигаться в свободном состоянии.

КОСМИЧЕСКИЕ СКОРОСТИ - наз. наименьшая нач. скорость, к-рую нужно сообщить телу, чтобы оно стало ИСЗ. Она равна скорости кругового движения на данной высоте над Землёй, т. е.  где  - произведение постоянной тяготения на массу Земли (массой ИСЗ можно пренебречь), r - геоцентрич. расстояние ИСЗ. На поверхности Земли V₁7,9 км/с.

Второй К. с.- наз. наименьшая нач. скорость, к-рую нужно сообщить телу, чтобы оно, начав движение вблизи поверхности Земли, преодолело земное притяжение. Она, очевидно, совпадает со скоростью параболич. движения на данном геоцентрич. расстоянии, т. е.V₂== . У поверхности Земли она составляет ок. 11,2 км/с.

Понятия круговой и параболич. скоростей применяются и для др. планет (тогда  - произведение постоянной тяготения на массу планеты), а также обобщаются на случай относит. движения двух космич. тел, взаимодействующих по закону всемирного тяготения, в этом случае и есть произведение постоянной тяготения на сумму масс тел, r - расстояние между их центрами масс.

Третьей К. с. наз. наименьшая нач. скорость, при к-рой тело, начиная движение вблизи поверхности Земли, преодолевает земное притяжение, затем притяжение Солнца и покидает Солнечную систему. У поверхности Земли она равна прибл. 16,7 км/с.

17.

Преобразования Галилея. Принцип относительности Галлелея - законы динамики одинаковы во всех система отсчета(при) Ускорение в движ.системах отсчета относительно друг друга равномерно и прямолинейно одинаковы. Если точка а движется в подвижной системе отсчета с каким то ускорением, то с таким же ускорением оно движется и в неподвижной системе координат.

Неинерциальные системы отсчета - сис-мы отсчета которые движутся относительно инерциальных с каким то ускорением. -ускорение в движ.сист. отсчета a-ускорение в покаящ.сист. отсчета. - ускорение .движ.сист.отсчета относительно неподвижной. Центробежная сила - это сила инерции действующая на тело во вращ. сист.отсчета. a=

18.

Теория относительности. Постулаты:1.ПРинцип относительности:Никакие опыты не позволяют обнаружитьпокается это сис-ма или движется равномерно и прямолинейно. Все законы природы инвариантны по отношению координат и времени при переходе из одной системы отсчета к другой.2.Принцип постоянства: Скорость св. в вакуме не зависит от движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерц.сист.отсчета. Преобразования Лоренца - алгоритм преобразования координат и времени при переходе из одной сис-мы отсчета кординат и времени к др. Одновременность собыити: Если события в системе К происходят в одной точке (x₁ =х₂) и являются одновременными (t₁ =t₂), то, согласно преобразованиям Лоренца т. е. эти события являются одновременными и пространственно совпадающими для любой инерциальной системы отсчета. Если события в системе К пространственно разобщены (х₁  x₂), но одновременны (t₁ = t₂), то в системе К', согласно преобразованиям Лоренца .- интервал между событиями. - релятивистский множитель. : В движ.сист. интервал времени между событиями увеличивается.

19.

Длина тел в разных системах отсчета: линейный размер тела, движущегося отно­сительно инерциальной системы отсчета, уменьшается в направлении движения в  раз, т. е. так называемое лоренцево сокращение длины тем больше, чем больше скорость движения. т. е. поперечные размеры тела не зависят от скорости его движения и одинаковы во всех инерциальных системах отсчета. Таким образом, линейные размеры тела наибольшие в той инерциальной системе отсчета, относительно которой тело покоится.  -сокращение длины

Интервал времени между двумя событиями может быть разным вразных системах отсчета. - интервал времени в др. сист. отсчета. - интервал времни в одной С.О. - релятивистский множитель.

21. Элементы релятивистской динамики: релятивистский импульс - сила - работа - dA= кинетическая энергия - масса покоя- полная энергия - Е=К+m =

22.

Жидкость - это агрегатное состояние вещ-ва промежуточное между твердым и газообразным она сохр. объем и образует поверхность. Ее плотность одинакова по всему объему. Идеальная жидкость - жидкость в которой отсутствует сила трения. На поверхность тела помещенного в жидкость , направленная перпендикулярно поверхности. Закон Паскаля - давление на поверхность жидкости производимое внешними силами передается во всех напралениях. Давление покоящиеся жидкости одинаково по всем направлениям. - Закон архимеда. Течение жидкости: Движение жидкости - течение, совакупность частиц - поток. Линии тока совпадают с траекториями частиц. Трубка тока - часть жидкости ограниченная линиями тока. Частицы жидкости при движении не пересекают стенок трубки тока. Уравнение неразрывности: S - const. S1 S1

23. Уравнение Бернули - выражение закона сохранения энергии для установившегося течения Скорость жидкости больше в узких местах. Стат.давление больше в более широких местах. . - высота столба - гидростат.давление. - динам.давление.

24. Вязкость - это свойства реальных жидкостей оказвать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой. -градиент скорости(показывает как быстро меняется скорость при переходе от слоя к слою в направлениях перпендикулярных направлению движения). S. Сила внутр. трения пропрциональна градиенту скорости и площади. -динам.вязкость. Режимы течения:ломинарное - течение, при котором слой потока жидкости скользит относительно соседних не перемешиваясь с ними, подобное течение наблюдается при небольших скоростях. турбулентное: течение, при котром частицы жидкости переходят из слоя к слою, то есть имеется перпендикулярная составляющая по отношению к течению, происходит интенсивное перемещение жидкости. (d-характеристика потока) Метод Стокса - он основан на измерении скорости медленно движ-ся в жидкости небольших тел сфер.формы. Закон Пуазёйля — это физический закон так называемого течения Пуазёйля, то есть установившегося течения вязкой несжимаемой жидкости в тонкой цилиндрической трубке. 

(Q- секундный объёмный расход жидкости, м³/с  — радиус капилляра, м  — диаметр капилляра, м  — длина капилляра, м.  — коэффициент динамической вязкости, Па·с  — перепад давления на концах капилляра, Па)