Механічний рух. Відносність руху. Система відліку. Шлях і переміщення. Додавання швидкостей. Рівномірний та рівнозмінний рухи. Прискорення, швидкість і переміщення для рівномірного прямолінійного руху.

Механічний рух це зміна положення тіла у просторі відносно інших тіл з часом. Основна задача мех.. руху – знайти положення тіла у просторі в будь-який момент часу. Будь який рух тіла неабсолютний, його спостерігають по відношенню до інших тіл.

Система відліку – це тіло відліку і пов*язане з ним система координат і годинник.

Шлях- лінія в просторі вздовж якої рухається тіло наз. Траєкторією. Довжина траєкторії – шлях.

Вектор s який з*єднає початкову і кінцеву точки траєкторії наз. Переміщенням.

V=v1+v2 класичний закон додавання швидкостей.

Якщо за однакові проміжки часу проходять однакові шляхи то рух – рівномірний. Формула v=s\t.

Прискорення дорівнює відношенню зміни швидкості до проміжку часу за який відбулася ця зміна.

Шв. Для ревномірного прямолінійного руху – S= Vt + at/2

Закони динаміки Ньютона. Імпульс тіла. Закон збереження імпульсу. Знач. Робіт ціолковського, Кондратюка, корольова у розвитку космонавтики. Закон всесвітнього тяжіння. Рух штучних супутників Землі. Розрахунок першої космічної швидкості.

1 закон – існують такі інерціальні системи відліку відносно яких тіло рухається прямолінійно і рівномірно якщо на нього не діють інші тіла .

2 закон – сила яка діє на тіло дорівнює добутку маси тіла на траєкторії якого надає тілу ця сила..F=ma

3 закон – Тіла діють одне на одне з силами які однакові за значенням аале протилежні за напрямом. F1=-F2

Імпульсом або вектором кількості руху в класичній механіці називається міра механічного руху тіла, векторна величина, що для матеріальної точки дорівнює добутку маси точки на її швидкість та має напрямок швидкості.

Закон збереження імпульсу - один із фундаментальних законів фізики, який стверджує, що у замкненій системі сумарний імпульс усіх тіл зберігається.

Якщо на систему тіл зовнішні сили не діють або вони врівноважені, то така система називається замкнутою, для неї виконується закон збереження імпульсу: повний імпульс замкнутої системи тіл залишається незмінним за будь-яких взаємодій тіл цієї системи між собою:

Закон збереження імпульсу є наслідком однорідності простору.

Закон всесвітнього тяжіння – для двох тіл модуль сили з якою вони притягуються одне до одного прямо пропорційний добутку мас і обернено пропорційний квадрату відстані між ними.

F= G * m1*m2/ r^2

Рух штучних супутників землі – це сума руху за інерцією.

Перша космічна шв. – це швидкість яку треба надати тілу поблизу поверхні Землі щоб воно оберталося навколо землі по коловій орбіті.

Закон всесвітнього тяжіння. Рух Штучних супутників землі. Розрахунок першої космічної швидкості.

Закон всесвітнього тяжіння – для двох тіл модуль сили з якою вони притягуються одне до одного прямо пропорційний добутку мас і обернено пропорційний квадрату відстані між ними.

F= G * m1*m2/ r^2

Рух штучних супутників землі – це сума руху за інерцією.

Перша космічна шв. – це швидкість яку треба надати тілу поблизу поверхні Землі щоб воно оберталося навколо землі по коловій орбіті.

Розрахунок – F т=Fд. Mg = m*v^2/R , g = v^2/r^3, V = 7.9 км/с.

. Кінетична та потенціальна енергії. Закон збереження енергії в механічних процесах.

Є 2 вида енергії:

Кінетична – це енергія руху. Wк=m*v^2/2.

Кінетична енергія залежить від системи відліку, оскільки від неї залежить швидкість. Справді, для спостерігача, що рухається паралельно з тілом, за яким ведеться спостереження, тіло здається непорушним, а, отже, не має кінетичної енергії. Для спостерігача в іншій системі відліку це тіло рухається, а, отже, небезпечне при зіткненні.

Зважаючи на те, що при швидкостях руху, близьких до швидкості світла у вакуумі, старий вигляд формули для кінетичної енергії не підходить, його необхідно змінити. Кінетична енергія повинна бути визначена як різниця повних енергій рухомої й нерухомої частинок.

,

де m - маса частинки, c - швидкість світла у вакуумі.

[Ред.] Зв'язок із температурою

У статистичній фізиці мірилом кінетичної енергії системи багатьох часток є температура. У класичній рівноважній системі з температурою T згідно із законом рівнорозподілу на кожен ступінь свободи в середньому припадає енергія k_BT / 2, де k_B — стала Больцмана. Тож кожен атом рівноважної системи в середньому має кінетичну енергію 3k_BT / 2.

Потенціальна- це енергія взаємодій. A=FS cos

Потенціа́льна ене́ргія — частина енергії фізичної системи, що виникає завдяки взаємодії між тілами, які складають систему, та із зовнішніми щодо цієї системи тілами, й зумовлена розташуванням тіл у просторі. Разом із кінетичною енергією, яка враховує не тільки положення тіл у просторі, а й рух, потенціальна енергія складає механічну енергію фізичної сиcтеми.

Потенціальна енергія матеріальної точки визначається як робота з її переміщення із точки простору, для якої визначається потенціальна енергія у якусь задану точку, потенціальна енергія якої приймається за нуль. Потенціальна енергія визначається лише для поля консервативних сил.

Потенціальна енергія здебільшого позначається літерами U або V.

Фізичні сили, для яких можна впровадити потенціальну енергію називаються потенціальними силами.

Значення потенціальної енегрії загалом визначене з точністю до певної сталої, водночас різниця значень потенціальної енергії частинки в різних положеннях — однозначна величина. Тому здебільшого рівень потенціальної енергії в якійсь певній точці чи при якомусь певному положенні вибирається за нульовий, а для інших точок чи положень системи потенціальна енергія відраховується від цього рівня. Наприклад, у випадку взаємодії двох часток можна вибрати за нульовий рівень потенціальну енегрію в тому випадку, коли частки рознесені на нескінченно далеку віддаль і не взаємодіють між собою. При такому виборі рівня відліку потенціальна енергія часток, які притягаються, від'ємна, а потенціальна енергія часток, що відштовхуються, додатня.

Закон збереження енергії – в замкненій системі тіл між якими діють тільки сили пружнсті та гравітації механічна енергія залишаеться сталою. W= Wк+Wр

. Основні положення МКт. Їх дослідне підтвердження. Пояснення агрегатних станів речовини на основі МКТ . Маса і розмір молекул. Стала авогадро.

Осн.пол.Мкт – Усі тіла складаються з молекул та атомів.

Молекули речовини перебувають в безперервному хаотичному русі.

між молекулами речовини діють сили притягання та відштовхування.

Речовини можуть перебувати в природі в трьох агрегатних (фазових) станах: газоподібному, рідкому, твердому.

Молекула речовини найдрібніша частинка цієї речовини.

Гази. У газах вiдстань мiж атомами або молекулами в середньому в багато разiв бiльша за розмiри самих молекул. Наприклад, при атмосферному тиску об’єм посудини в десятки тисяч разiв перевищує об’єм молекул газу в ньому.

Гази легко стискуються, бо внаслiдок стискування газу зменшується лише середня вiдстань мiж молекулами, а молекули не «стискують» одна одну.

Молекули рухаються в просторі з величезними швидкостями — сотні метрів за секунду. Стикаючись, вони відскакують одна від одної подібно до більярдних куль.

Слабкі сили притягання молекул газу не можуть утримати їх одну біля одної.

Тому гази здатні необмежено розширюватися. Вони не зберігають ні форми, ні об’єму. Численні удари молекул об стінки посудини створюють тиск газу.

Рідини. У рідинах молекули розмiщенi майже впритул одна до одної. Тому молекула в рiдинi поводиться інакше, ніж у газі.

Твердi тiла. Атоми або молекули твердих тiл на вiдмiну вiд рiдин коливаються бiля певних положень рiвноваги.

Одноатомна одиниця маси -1,66*10 -17 степені кг

Стала авогадро – 6,02*10 23

.Порівняльні властивості газів, рідин та твердих тіл. Число авогадро. Число лошмідта.Ідеальний газ та його тиск.Одиниця вимірювання тиску.основне рівняння МКТ.

Гази – заповнює увесь доступний простір, великі відстані між молекулами, молекули можуть розширюватись. Газ – ізотропна речовина.

РІдини – відрізняєть від газу тим що вона зберігає об*єм, а від твердих речовин тим що не зберігає форми.

ТВерді тіла – Зберігає форму, не займає повний об*єм, здатнй до деформації.

Число Авогадро 6,02*10 23

Число лошмідта Число Лошмідта (n₀) — фізична стала, число атомів або молекул ідеального газу в одиничному об'ємі при нормальних умовах. Рекомендоване CODATA-2006 значення дорівнює

n₀ = 2.686 7774(47) × 10²⁵ м^-3.

Ідеальний газ – це такий газ у якому можна знехтувати взаємодією між молекулами, а самі молекули вважати малими кульками. Тиск газу є наслідком ударів об стінку посудини великої кількості молекул. Тиск вимірюється у паскалях.

Ідеальний газ - це теоретична модель реальних газів. До цього поняття найкраще підходить водень і гелій при невеликих тисках. Тиск газу залежить від кількості молекул в одиниці об’єму – і від середньої кінетичної енергії поступального руху молекул - . Ця залежність виражається основним рівнянням МКТ.

- кількість молекул в одиниці об’єму. - середня кінетична енергія поступального руху. - тиск газу.

Основне рівняння МКТ газів дає можливість, знаючи масу молекули m₀, знайти середню квадратичну швидкість і концентрацію молекул n, розрахувати тиск, який чинить газ на стінку посудини, в якій він знаходиться.

. Зв*язок між температурою і енергією руху молекул. Об*єднаний газовий закон. Універсальна газова стала. Рівняння Менделеєва клапейрона. Ізопроцеси в газах.

Температура при якій би зупинився хаотичний рух молекул наз. Абсолютним нулем температури.

1 градус – одна сота різниці.

Об*єднаний газовий закон – для сталої маси газу добуток тиску на об*єм поділений на абсолютну температуру є величина стала.

Рівняння Менделеєва –Клапейрона.

Ця форма запису носить назву рівняння (закона) Клапейрона—Менделєєва.

Універсальна газова R стала визначається співвідношенням

= 8,314472 Дж/(моль•К),

де N_A - число Авогадро, k_B - стала Больцмана.

Ізопроцеси в газах.

Ізотермічний – T, Pv – const, при сталый температуры тиск газу обернено пропорцыйний його об8эму.

Ізобарний – V/t – const, При сталому тиску об*єм газу прямо пропорційний абсолютній температурі.

Ізохорний - P/t-const, при сталому об*ємі тиск газу пропорційний абсолютній температурі.

. Внутрішня енергія, способи її зміни. Закон збереження енергії. Перший закон термодинаміки.

Вн́утрішня ене́ргія тіла (позначається як E або U) — повна енергія термодинамічної системи за винятком її кінетичної енергії як цілого і потенціальної енергії тіла в полі зовнішніх сил. Внутрішня енергія складається з кінетичної енергії хаотичного руху молекул, потенціальної енергії взаємодії між ними і внутрішньомолекулярної енергії.

Внутрішня енергія є однозначною функцією рівноважного стану системи. Це означає, що кожний раз, коли система опиняється в даному рівноважному стані, її внутрішня енергія приймає властиве цьому стану значення, незалежно від передісторії системи. Отже, зміна внутрішньої енергії при переході з одного стану в інший буде завжди дорівнювати різниці значень в цих станах, незалежно від шляху, по якому здійснювався перехід. Внутрішню енергію тіла не можна виміряти напряму. Можна визначити тільки зміну внутрішньої енергії:

,

де  — кількість теплоти, передана термодинічній системі,  — робота, виконана над термодинамічною системою^[1] або:

,

де , робота виконана термодинамічною системою.

Суму кінетичних і потенціальних енергій всіх молекул тіла наз його внутрішньою енергією.

Внутрішня енергія може змінюватись двома способами:

1. Виконанням роботи над тілом, або тіло само виконує роботу. A=Fs cos

2. Внаслідок теплопередачі ( при нагрівання, при плавленні, при випаровування, при згорянні речовини)

Перший закон термодинаміки ( дельта U = Q+A) – Коли система переходить з одного стану в інший то зміна внутрішньої енергії система U = сумі наданої їй кількості теплоти Кью і роботи А зовнішніх сил.

Універсальний закон збереження енергії.

Енергія не виникає і не зникає безслідно..вона тільки перетворюється з одного виду в інший або переходить від одного тіла до іншого. При цьому її значення повністю зберігається.

. Властивості рідин та пари. Характеристика рідин.Аипаровування і конденсація.Насичені і ненасичені пари.Кипіння. Рівняння теплового балансу.

Рідина – конденсований агрегатний стан речовини, проміжний між твердим та газоподібним. Фізичне тіло, якому притаманна:

• а) плинність на відміну від твердого тіла;

• б) достатньо мала зміна об’єму (при зміні тиску й температури), на відміну від газу.

Збереження об’єму, густина, показник заломлення, теплота плавлення, в’язкість – властивості

Властивості пари - Перехід речовини з рідкого стану в газоподібний називається пароутворенням, а   перехід   речовини   з   газоподібного   стану   у   рідкий  –  конденсацією.

Пароутворення, яке відбувається тільки з вільної поверхні рідини, що межує   з   газоподібним   середовищем,   називається   випаровуванням.

Пара,  що   перебуває   в   стані   динамічної   рівноваги   зі   своєю   рідиною, називається   парою,   що   насичує   простір   або   насиченою   парою.

Наси́чена па́ра — пара, що перебуває в термодинамічній рівновазі з рідиною або твердим тілом. Тиск, температура і хімічний потенціал у насиченої пари однаковий із тими фазами, з якими вона співіснує.

Ненаси́чена па́ра — пара, яка не перебуває в динамічній рівновазі зі своєю рідиною (не досягла насичення). Інакше кажучи, ненасиченою буде пара над поверхнею рідини, коли випаровування переважає над конденсацією. Очевидно, що густина ненасиченої пари менша за густину насиченої пари.

Кипі́ння — процес переходу рідини до пари, який характеризується, на відміну від випаровування, тим, що утворення пари відбувається не тільки на поверхні, але й в усій масі рідини.

Рівняння теплового балансу

Тепловим балансом у замкненій системі тіл при теплообміні між ними називається однаковість сум кількостей теплоти, що віддаються більш нагрітими тілами менш нагрітим, і кількостей теплоти, одержаних останніми. Приклад: у чашку з водою, у яку занурено ложечку, долили більш гарячої води. Ця вода, охолоджуючись до деякої температури, спільної для всієї даної системи у стані рівноваги, віддає кількість теплоти Q, при цьому вода в чашці отримує кількість теплоти , ложка — . Отже: . У розгорнутому вигляді кожен член рівняння записується як добуток питомої теплоємності, маси і зміни температури для кожного з тіл системи. 

. характеристика властивостей твердих тіл . Кристали. Домішки в кристалах. Деформація твердих тіл. Закон Гука.мханічні властивості твердих тіл.

Тверде́ ті́ло — агрегатний стан речовини, що характеризується стабільністю форми на відміну від інших агрегатних станів  рідини та газу. Атоми твердих тіл більшість часу проводять в околі певних рівноважних положень, здійснюючи тільки незначні теплові коливання.

За типом упорядкування атомів розрізняють кристалічні і аморфні тверді тіла. Кристали характеризуються наявністю просторової періодичності в розміщенні рівноважних положень коливань атомів, тобто наявністю кристалічної гратки. Атоми аморфних твердих тіл коливаються поблизу невпорядковано розміщених точок.

За типом зв’язку між атомами розрізняють тверді тіла з ковалентним, іонним, металічним зв’язками тощо.

Електричні, магнітні і деякі інші властивості твердих тіл визначаються переважно характером руху валентних електронів його атомів. У зв’язку з цим тверді тіла поділяються за електричними властивостями на діелектрики, напівпровідники, метали, сегнетоелектрики; за магнітними — на діамагнетики, парамагнетики, феромагнетики, антиферомагнетики.

Крист́ал (англ. crystal, нім. Kristall m) — тверде тіло з упорядкованою внутрішньою будовою, що має вигляд багатогранника з природними плоскими гранями: впорядкованість будови полягає у певній повторюваності у просторі елементів кристала (атомів, молекул, йонів), що зумовлює виникнення т.зв. кристалічної ґратки.

Завдяки подібній будові кристалічні речовини мають характерні властивості, як то:

• стала температура плавлення

• спайність

• анізотропія

• пружність

З кристалів складаються сніг і крига, гірські породи, цукор тощо.

Форми кристалів поділяють на сингонії.

Речовини, що не мають кристалічної ґратки, називають аморфними речовинами.

Деформація (від лат. deformatio — «спотворення»)– зміна розмірів і форми твердого тіла під дією зовнішніх сил (навантажень) або якихось інших впливів (наприклад, температури, електричних чи магнітних полів).

Закон Гука встановлює лінійну залежність між деформацією й механічними напруженнями.

Закон Гука справедливий для малих пружних деформацій.