- •1 Механическое движение. Элементы кинематики материальной точки: радиус-вектор, перемещение, скорость.
- •2. Ускорение точки. Нормальное и тангенциальное ускорение. Проекции ускорения на координатной оси.
- •3. Кинематика вращательного движения. Угловая скорость и ускорение.
- •Задачи динамики для свободной и несвободной мате риальной точки.
- •5. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразование Галилея.
- •Формула преобразования скоростей
- •6.Силы внутренние и внешние. Замкнутая система отсчета. Закон сохранения импульса.
- •[Править]Центры масс однородных фигур
- •[Править]в механике
- •[Править]Центр масс в релятивистской механике
- •[Править]Центр масс системы материальных точек
- •8. Работа. Работа переменной силы. Мощность
- •Энергия. Кинетическая энергия материальной точки и тела, движущегося поступательно. Связь между изменением кинетической энергии и работой, действующих на тело сил.
- •10 Понятие силового поля. Силы консервативные и неконсервативные. Потенциальная энергия и ее связь с силой, действующей на материальную точку.
- •11. Полная механическая энергия системы. Закон сохранения механической энергии
- •§5.6 Вычисление момента инерции.
- •13. Работа, совершаемая при вращении твердого тела. Момент силы, относительно точки и оси вращения. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела.
- •Основное уравнение динамики вращательного движения.
- •14. Момент импульса материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения. Закон сохранения момента импульса
- •15. Предмет молекулярной физики и термодинамики. Термодинамические параметры системы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.
- •16. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа для давления. Следствие из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
- •17. Скорости газовых молекул. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям. Наиболее вероятная ,средняя квадратичная и средняя арифметическая скорости молекул.
- •18. Барометрическая формула. Распределение молекул в поле силы тяжести. Распределение Больцмана
- •19. Внутренняя энергия системы. Работа газа при изменениях его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики.
- •20. Число степеней свободной молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеально газа.
- •21. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса. Классическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность
- •22. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в газах.
- •23. Применение первого начала термодинамики к адиабатическому процессу. Политропический процесс.
- •[Править]Первое начало термодинамики
- •[Править]Уравнение Пуассона
- •[Править]Показатель адиабаты
- •24. Поверхностный слой жидкости. Поверхностное натяжение. Коэффициент поверхностного натяжения и его зависимость от температуры и примесей пав
- •25. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Капиллярные явления
- •Формула Лапласа
- •26. Явления смачивания. Краевой угол. Свойства тонких пленок.
25. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Капиллярные явления
давление непосредственно под выпуклой поверхностью жидкости больше давления под плоской поверхностью жидкости, а давление под вогнутой поверхностью жидкости меньше давления, чем под плоской поверхностью.
Расчет давления под сферической поверхностью жидкости
Она представляет из себя тонкий слой воды, который имеет две ограничивающие поверхности: внутреннюю и внешнюю. Радиусы кривизны этих поверхностей можно считать одинаковыми, так как толщина пленки в тысячи раз меньше радиуса пузыря. Вода из этого слоя постепенно стекает, слой утончается и, наконец, рвется. Так что пузыри по воде плавают не очень долго: от долей секунды до десятка секунд. Надо отметить, что по мере утончения водяной пленки размер пузыря практически не меняется.
Р ассчитаем избыточное давление в таком пузыре. Для простоты рассмотрим однослойную полусферу радиуса r, располагающуюся на горизонтальной поверхности, будем так же считать, что снаружи воздуха нет. Пленка удерживается на заштрихованной поверхности за счет смачивания (рис. 2.3). При этом на нее вдоль границы контакта с поверхностью действует сила поверхностного натяжения, равная
где - коэффициент поверхностного натяжения жидкости,
- длина границы раздела пленка-поверхность равная .
Т. е. имеем:
.
Эта сила, действующая на пленку, а через нее и на воздух, направлена перпендикулярно поверхности (см. рис 2.3). Так что давление воздуха на поверхность и, следовательно, внутри пузыря можно рассчитать так:
.
Где F - сила поверхностного натяжения, равная ,
S - площадь поверхности: .
Подставляя значение силы F и площади S в формулу расчета давления получим:
и окончательно .
В нашем примере с воздушным пузырем на поверхности воды пленка двойная и, следовательно, избыточное давление равно .
На рисунке 2.4 приведены примеры однослойных сферических поверхностей, которые могут образоваться на поверхности жидкости. Над жидкостью находится газ, имеющий давление .
Капилля́рность (от лат. capillaris — волосяной), капиллярный эффект — физическое явление, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. Поднятие жидкости происходит в случаях смачивания каналов жидкостями, например воды в стеклянных трубках, песке, грунте и т. п. Понижение жидкости происходит в трубках и каналах, не смачиваемых жидкостью, например ртуть в стеклянной трубке.
На основе капиллярности основана жизнедеятельность животных и растений, химические технологии, бытовые явления (например, подъём керосина по фитилю в керосиновой лампе, вытирание рук полотенцем). Капиллярность почвы определяется скоростью, с которой вода поднимается в почве и зависит от размера промежутков между почвенными частицами.
Формула Лапласа
Рассмотрим тонкую жидкую плёнку, толщиной которой можно пренебречь. Стремясь минимизировать свою свободную энергию, плёнка создаёт разность давления с разных сторон. Этим объясняется существование мыльных пузырей: плёнка сжимается до тех пор, пока давление внутри пузыря не будет превышать атмосферное на величину добавочного давления плёнки. Добавочное давление в точке поверхности зависит от средней кривизны в этой точке и даётся формулой Лапласа:
Здесь R1,2 — радиусы главных кривизн в точке. Они имеют одинаковый знак, если соответствующие центры кривизны лежат по одну сторону от касательной плоскости в точке, и разный знак — если по разную cторону. Например, для сферы центры кривизны в любой точке поверхности совпадают с центром сферы, поэтому
R1 = R2 = R
Для случая поверхности кругового цилиндра радиуса R имеем