fizika_ekzamen

Экзаменационные вопросы по курсу физики

для потока 2бТВ

1.Системы координат и системы отсчёта. Инерциальные системы отсчёта.

•Система координат, служащая для указания положения тела в пространстве, вместе с часами для указания времени называется системой отсчета.

•Система в которой выполняется принцип инерции Галилея называется инерциальной системой отсчета

•Декартова прямоугольная система координат - 3 взаимно перпендикулярных оси.

2.Свойства пространства и времени.

1.Пространство непрерывно.

2.Пространство Эвклидово или плоское.

3.Пространство трёхмерно.

4.Пространство однородно. Пространственные соотношения инвариантны (неизменны) относительно параллельного переноса системы координат, нет выделенных точек.

5.Пространство изотропно. Пространственные соотношения инвариантны относительно вращения системы координат.

6.Для измерения пространственных объектов эталоном служит «линейка».

1.Время непрерывно.

2.Время одномерно, в отличие от пространства.

3.Время однонаправлено.

4.Время однородно т.е. любые физические законы не зависят от выбора начала отсчёта времени.

5.Эталон для определения временных соотношений называется «часами».

3. Координатная и векторная формы уравнения движения. Примеры

Одному векторному уравнению соответствуют три скалярных: x = x(t); y = y(t); z = z(t).

x, y, z - проекции радиус-вектора на оси X,Y,Z соответственно.

Уравнение движения в координатной форме

4.Модели материальной точки и твердого тела. Степени свободы. Примеры

•Материальная точка (МТ) - тело, размеры которого в данной задаче можно пренебречь и считать, что все вещество сосредоточено в точке.

•Абсолютно твердое тело (АТТ) - размеры тела неизменны, деформаций нет.

•Числом степенями свободы механической системы называется число независимых величин или число уравнений, полностью определяющих положение системы.

•МТ имеет 3 степени свободы

•Система из N материальных точек имеет

5. Поступательное движение. Вектор линейного перемещения, путь, траектория, линейные скорость и ускорение

•Поступательное движение – это движение, при котором любая прямая связанная с движущимся телом остается параллельной самой себе.

•При поступательном движении всегда используется модель МТ

•МТ при своем движении описывает некую линию, которая называется траекторией.

•Средняя скорость - отношение всего пройденного пути к соответствующему промежутку времени:

<v> = s / t .

Понятие мгновенной скорости относится к данной точке и данному моменту. Направлена мгновенная скорость по касательной в данной точке в сторону движения.

Если v = const, то есть скорость постоянна по величине и по направлению, то такое движение называется равномерным.

Вектор ускорения w определяет скорость изменения вектора скорости материальной точки со временем, равен производной от вектора скорости по времени:

6. Тангенциальное, нормальное, полное ускорение. Примеры

Полное ускорение w материальной точки может быть представлено как сумма двух векторов тангенциального и нормального ускорений. Нормальное ускорение wn перпендикулярно к вектору скорости v, а тангенциальное wτ направлено по касательной к траектории

Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по величине.

Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению

Ускорение материальной точки, движущейся по произвольной кривой зависит от кривизны траектории, которая в разных точках может быть различна.

Модуль полного ускорения

7. Вращательное движение. Вектора углового перемещения, угловой скорости и ускорения. Связь линейной и угловой скорости.

•При вращательном движении АТТ вводятся угловые параметры, которые являются одинаковыми для всех точек тела, поэтому они описывают движение твердого тела как целого.

Все вектора описывающие вращательное движение твердого тела являются аксиальными, т.е. направлены по оси вращения.

•Вектор углового перемещения численно равен углу поворота выраженного в радианах, а направление определяется по правилу правого винта.

= t

угловая скорость d /dt

угловое ускорение = d /dt

Вектор угловой скорости ω направлен вдоль оси вращения в сторону, определяемую правилом правого винта, и является аксиальным вектором.

8. Инертность тел. Масса и ее свойства Масса тела – мера инертности тела при поступательном движении

Инертность – свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения

Масса – скалярная аддитивная величина

9. Импульс. Свойства импульса Суммарный импульс системы МТ или твердого тела равен произведению массы системы на

10. Масса и ее свойства. Центр инерции (масс). Примеры.

Центр масс – это геометрическая точка, радиус-вектор которой равен

11. Полный импульс и скорость центра масс

Главные оси инерции – это три взаимно перпендикулярные оси координат, проходящие через центр масс и совпадающие с осями симметрии.

Моменты инерции относительно этих осей называются главными моментами инерции тела: Ix, Iy, Iz. Эти моменты инерции в общем случае имеют минимальное, максимальное и промежуточное значение и непосредственно связаны с устойчивостью вращения.

15. Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения

Кинетической энергией тела называется функция механического состояния,

зависящая от массы тела и скорости его движения (энергия механического движения).

.

16. Консервативные силы. Потенциальная энергия. Определение. Примеры.

Консервативными (потенциальными) называются силы, работа которых не зависит от траектории движения тела, а определяется только начальным и конечным его положением. Соответственно, работа консервативных сил по замкнутой траектории всегда равна нулю.

В поле консервативных сил вводится понятие потенциальной энергии. Пример: сила тяжести и сила упругости.

Неконсервативными (диссипативными) называются силы, работа которых зависит от пройденного пути. Пример: сила трения скольжения, силы сопротивления воздуха или жидкости.

Потенциальная энергия – скалярная физическая величина, характеризующая способность некоего тела (или материальной точки) совершать работу за счет его нахождения в поле действия сил.

Если кинетическая энергия может быть определена для одного отдельного тела, то потенциальная энергия всегда характеризует как минимум два тела или положение тела во внешнем поле.

17. Внутренняя энергия. Полная энергия

Внутренняя энергия тела - энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Величина– геометрическая сумма всех моментов сил, то есть момент силы F,

сообщающий всем точкам тела ускорение . – алгебраическая сумма моментов инерции всех точек тела. Закон формулируется так: «Момент силы, действующий на вращающееся тело, равен произведению момента инерции тела на угловое ускорение».

27. Фундаментальные и нефундаментальные взаимодействия

28. Понятие поля. Гравитационное поле. Свойства.

Поле - это физически измененное пространство, в каждой точке которого однозначно определена сила, действующая на пробное тело (m, q, s)

Источником гравитационного поля является масса. Любые две материальные точки притягивая друг друга с силой пропорциональной произведению масс этих точек и обратно пропорциональной квадрату расстояний между ними.

29. Закон всемирного тяготения, пределы применимости.

Этот же закон справедлив для любых тел со сферической симметрией, причем расстояние берется между их центрами. F m1m2

r2

30. Принцип эквивалентности

В физике существует два понятия массы: масса инерциальная ( как мера инертности тела ) и гравитационная масса - являющаяся источником гравитационного поля.

Вся совокупность опытных данных указывает на то, что инертная и гравитационные массы строго пропорциональны друг другу, это обозначает, что при соответствующем выборе единиц гравитационная и инертная массы тождественны. Принцип эквивалентности положен в основу общей теории относительности.

31. Гравитационное поле точечной массы

32. Электромагнитное поле. Сила Лоренца

F qE q vB

Полная электромагнитная сила, действующая на заряд q:

33. Электрический заряд. Свойства

Электрический заряд -это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в силовые электромагнитные взаимодействия и показывающая степень возможного участия в этом взаимодействии.

Единица измерения заряда в СИ — Кулон. Заряд в 1 Кл очень велик. Два заряда (q1=q2=1Кл) расположенных в вакууме на расстоянии 1 м, взаимодействуют с силой 9 * 10**9 H.

Электрический заряд квантуется (имеет дискретную природу)

Элементарный заряд- заряд электрона

В природе существуют два вида зарядов-положительные и отрицательные

Напряженностью электрического поля Е называют физическую величину, равную силе, с которой поле действует на единичный положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства.

Тогда сила, действующая на произвольный заряд q равна

F qE

Каждый источник создает свое поле независимо от присутствия других источников

36. Электростатического поля точечного заряда.

Величина электического поля в какой-либо точке определяется силой, которую испытывает заряд, помещенный в эту точку. Сила, действующая на единицу точечного заряда, характеризует напряженность электрического поля.

37. Связь напряженности с потенциалом.

E = grad = .

Напряжённость в какой-либо точке электрического поля равна градиенту потенциала в этой точке, взятому с обратным знаком. Знак «минус» указывает, что напряженность E направлена в сторону убывания потенциала.

38. Потенциал электрического поля. Примеры

Потенциал поля в данной точке пространства равен потенциальной энергии, которой обладает единичный положительный заряд в данной точке пространства

Потенциал численно равен работе, которую нужно совершить при перенесении единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку пространства

39. Напряженность и потенциал бесконечной плоскости..

адается формулой: Е=σ/ε0, где σ — поверхностная плотность заряда. Разность потенциалов между плоскостями, ежду которыми расстояние равно d (используем формулу Ex = -∂φ/∂x), равна

(1)

40. Плоский конденсатор. Расчет напряженности поля внутри конденсатора.

Плоский конденсатор состоит из двух пластин близко расположенных. Пластины имеют равные по величине заряды противоположных знаков. Заряды равномерно распределены по площади

пластин, т.е. , где S – площадь пластины конденсатора, σ – поверхностная плотность заряда. Следовательно, поле конденсатора это результат суперпозиция полей, которые созданы каждой из пластин:

41. Движение частиц в магнитном поле. Период и траектория.

Если скорость заряженной частицы v лежит в плоскости, перпендикулярной вектору магнитной

Угловая скорость движения заряженной частицы называется циклотронной частотой.

Циклотронная частота не зависит от скорости частицы. Это обстоятельство используется в циклотронах – ускорителях тяжелых частиц.