Основные вопросы учебной программы по физике (1 семестр)

1. Моделирование в физике и технике. Физическая и математическая модели. Проблема точности в моделировании.

Для описания движения тел в зависимости от условий конкретных задач используются разные физические модели. Ни одна физическая задача не может быть решена абсолютно точно. Всегда получают приближенное значение.

2. Механическое движение. Виды механического движения. Материальная точка. Система отсчета. Средняя скорость. Мгновенная скорость. Среднее ускорение. Мгновенное ускорение. Скорость и ускорение материальной точки как производные радиус вектора по времени.

Механическое движение – изменение положения тел (или частей тела) друг относительно друга в пространстве с течением времени.

Виды механического движения: поступательное и вращательное.

Материальная точка – тело, размерами которого можно пренебречь в данных условиях.

Система отсчета - совокупность системы координат и часов.

Средняя скорость -

Мгновенная скорость -

Среднее и мгновенное ускорения -

3. Кривизна и радиус кривизны траектории. Нормальное и тангенциальное ускорения. Угловая скорость и угловое ускорение как вектор. Связь угловой скорости и углового ускорения с линейными скоростями и ускорениями точек вращающегося тела.

Кривизна – степень искривленности плоской кривой. Величина, обратная кривизне – радиус кривизны.

Нормальное ускорение:

Тангенциальное ускорение:

Угловая скорость:

Угловое ускорение:

_Связь:

4. Понятие массы и силы. Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Силы при движении материальной точки по криволинейной траектории.

Масса – физическая величина, являющаяся одной из основных характеристик материи, определяющая ее инерционные и гравитационные свойства.

Сила – векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей.

Законы Ньютона:

1. Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущиеся тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела или действие этих тел скомпенсировано. Такие СО – инерциальные.

2. Ускорение, которое приобретает тело, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе тела:

3. Силы, с которыми тела действуют друг на друга, одинаковой природы, равны по модулю и направлению вдоль одной прямой в противоположный стороны:

5. Центр масс механической системы и закон его движения.

Центр масс – воображаемая точка С, положение которой характеризует распределение массы этой системы.

6. Импульс. Изолированная система. Внешние и внутренние силы. Закон сохранения импульса и его связь с однородностью пространства.

Импульс – количество движения, которое равно

Изолированная система - механическая система тел, на которую не действуют внешние силы.

Силы взаимодействия между материальными точками механической системы называются внутренними.

Силы, с которыми на материальны точки системы действуют внешние тела, называются внешними.

Импульс не изменяется с течением времени:

7. Движение тела с переменной массой. Реактивное движение. Уравнение Мещерского. Уравнение Циолковского.

Движение некоторых тел сопровождается изменением их массы, например масса ракеты уменьшается вследствие истечения газов, образующихся при сгорании топлива.

Реактивная сила – сила, которая возникает в результате действия на данное тело присоединяемой (или отделяемой) массы.

Уравнение Мещерского:

Уравнение Циолковского: ,гдеи — скорость истечения газов относительно ракеты.

8. Энергия. Виды энергии. Работа силы и ее выражение через криволинейный интеграл. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе. Мощность. Единицы работы и мощности.

Энергия - универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. С различными формами движения материи связывают различные формы энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др.

Работа силы:

Мощность:

Единица работы — джоуль (Дж): 1 Дж — работа, совершаемая силой 1 Н на пути 1 м (1 Дж = 1 Н • м).

Единица мощности — ватт (Вт): 1 Вт — мощность, при которой за время 1 с совершается работа 1 Дж (1 Вт = 1 Дж/с).

9. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия в однородном и центральном гравитационном поле. Потенциальная энергия упругодеформированной пружины.

Консервативные силы – все силы, которые действуют на частицу со стороны центрального поля: упругие, гравитационные и другие. Все силы, не являющиеся консервативными – неконсервативные: силы трения.

10. Закон сохранения энергии и его связь с однородностью времени. Закон сохранения механической энергии. Диссипация энергии. Диссипативные силы.

Закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т. е. не изменяется со временем.

Закон сохранения механической энергии связан с однородностью времени. Однородность времени проявляется в том, что физические законы инвариантны относительно выбора начала отсчета времени.

Диссипация энергии - механическая энергия постепенно уменьшается за счет преобразования в другие (немеханические) формы энергии.

Диссипативные силы - силы, при действии которых на механическую систему её полная механическая энергия убывает.