- •1.Кинематика 8
- •2.Динамика 14
- •3.Механические колебания и волны 25
- •4.Молекулярная физика 38
- •5.Электростатика 59
- •6. Электрический ток и его характеристики 72
- •7.Электромагнетизм 74
- •8. Электромагнитная индукция закон Фарадея 82
- •9.Электромагнитные волны 84
- •10. Геометрическая оптика 86
- •11. Волновая и корпускулярная природа света 97
- •12. Квантовые свойства электромагнитного излучения 118
- •13.Строение атома 127
- •14.Атомные ядра 132
- •Введение
- •1 Кинематика
- •1.1 Материальная точка. Системы отсчета
- •1.2 Кинематика материальной точки
- •V исправить на u
- •1.3 Виды механического движения материальной точки
- •Ускоренное движение по окружности
- •Проверьте себя
- •2 Динамика
- •Основные законы механики
- •2.1 Законы Ньютона
- •2.1 Законы Ньютона
- •2.2 Закон сохранения импульса
- •2.3 Различные виды сил в механике
- •2.4 Работа, совершаемая постоянной силой
- •2.5 Работа, совершаемая переменной силой
- •2.6 Энергия
- •2.7 Кинетическая энергия
- •2.8 Консервативные силы
- •2.9 Потенциальная энергия
- •2.10 Закон сохранения энергии
- •Проверь себя
- •3 Механические колебания и волны
- •3.1 Гармонические колебания
- •3.2 Скорость и ускорение гармонического колебания
- •3.3 Колебания пружины
- •3.4 Полная энергия собственных колебаний
- •3.5 Сложение колебаний, направленных вдоль одной прямой
- •3.6. Затухающие колебания
- •3.7 Вынужденные колебания
- •3.8 Механические волны
- •3.9. Звук
- •3.10 Особенности инфразвуков и ультразвуков
- •Проверь себя
- •4 Жидкости
- •4.3.2 Уравнение Бернулли. Давление в потоке жидкости
- •4.3.3 Поверхностное натяжение
- •4.3.4 Смачивание и несмачивание
- •4.3.5 Зависимость молекулярного давления от кривизны поверхности жидкости
- •4.3.6 Капиллярные явления
- •4.3.7 Поверхностно-активные вещества
- •4.3.8 Явления переноса
- •4.3.9 Ламинарное и турбулентное течение жидкости
- •4.3.10 Формула Пуазейля
- •Проверь себя
- •5 Электростатика
- •5.1 Основные закономерности электростатики
- •5.2 Закон Кулона
- •5.3 Электростатическое поле. Напряженность поля
- •5.4 Электрические диполи
- •5.5 Понятие потока вектора напряженности. Теорема Гаусса
- •5.6 Потенциал электростатического поля
- •5.7 Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом
- •5.8 Конденсаторы
- •5.9 Энергия электростатического поля
- •Проверь себя
- •6. Электрический ток и его характеристики
- •6.1 Условия возникновения электрического тока
- •6.2 Закон Ома в дифференциальной форме
- •6.3 Тепловое действие электрического тока
- •Проверь себя
- •7 Электромагнетизм
- •7.1 Источники магнитного поля. Силовые линии
- •А б Рисунок 7.4 7.2 Сила Ампера. Вектор индукции магнитного поля
- •7.3 Закон Био-Савара-Лапласа
- •7.4 Сила Лоренца
- •7.5 Электромагнитные счетчики скорости крови
- •Проверь себя
- •8 Электромагнитная индукция закон Фарадея
- •8.1 Магнитный поток
- •8.2 Явление электромагнитной индукции
- •Проверь себя
- •9.Электромагнитные волны
- •9.1 Взаимные превращения электрических и магнитных полей
- •9.2 Образование свободных электромагнитных волн
- •Проверь себя
- •10 Геометрическая оптика
- •10.1 Законы геометрической оптики
- •10.2 Закон полного внутреннего отражения
- •10.4 Линзы
- •Лучевой метод нахождения расположения предмета.
- •10.5 Правила хода лучей в собирающей линзе
- •10.8 Оптическая система глаза
- •10.9 Аккомодация
- •10.10 Угол зрения. Разрешающая способность глаза
- •Проверь себя
- •11 Волновая и корпускулярная природа света
- •11.1 Волновая оптика. Диапазоны электромагнитных волн
- •11.2.1 Интерференция света
- •11.2.2 Условия минимумов и максимумов интерференции
- •11.2.3 Интерференция в тонких пленках
- •11.3 Дифракция света
- •11.3.3 Дифракция Фраунгофера на одной щели
- •11.3.4 Дифракционная решетка
- •11.3.5 Разрешающая способность дифракционной решетки
- •11.4 Поляризация света
- •11.4.1 Естественный и поляризованный свет
- •11.4.2 Способы получения поляризованного света. Поляризация при двойном лучепреломлении
- •11.4.3 Закон Малюса
- •11.4.4 Вращение плоскости поляризации
- •11.4.5 Оптическая активность в живой природе
- •Проверь себя:
- •12.1 Закон Бугера. Поглощение света
- •Проверь себя
- •Список литературы:
1.2 Кинематика материальной точки
Из курса элементарной физики мы знаем, что отношение перемещения ко времени движения называется средней скоростью по перемещению.
Мгновенная скорость движущейся точки соответствует средней скорости движения по перемещению, когда время движения становиться очень малым. Математически это определение можно записать в виде:
.
Таким образом, мгновенную скорость можно определить как производную радиус-вектора движущейся материальной точки по времени:
.
Следует заметить, что мы не положили просто , поскольку величина при этом также была бы равна нулю и мы имели бы неопределенное число. Таким образом, отношение необходимо рассматривать как единое целое; поскольку мы полагаем , также стремится к нулю, однако отношение приближается к некоторому определенному значению, которое и называется мгновенной скоростью.
Модуль вектора скорости можно найти следующим образом:
.
Нужно отметить, что скорость – это векторная величина. Вектор мгновенной скорости всегда направлен по касательной к траектории в соответствующей точке (см.рис.1.2).
Рисунок 1.2 Векторы скорости и в моменты времени соответственно
и для частицы на рисунке 1.1.
Можно решить и обратную задачу кинематики, т.е. по заданному значению скорости можно найти путь, пройденный материальной точкой за промежуток времени от до :
.
Величину пройденного пути можно представить как площадь фигуры, которая ограничена кривой зависимости величины скорости от времени .
Нужно отметить, что скорость – это векторная величина. Вектор мгновенной скорости всегда направлен по касательной к траектории в соответствующей точке (см. рисунок 1.2).
Рисунок 1.3V исправить на u
При неравномерном
движении необходимо знать закон изменения
скорости со временем. Для этого вводится
понятие ускорения. Среднее ускорение
– это физическая величина, которая
характеризует быстроту изменения
скорости со временем:
,
где
и
– мгновенные скорости в моменты времени
и
.
Как следует из определения, ускорение
– это векторная величина, направление
которой всегда совпадает с вектором
изменения скорости
.
На рисунке 1.3 изображены векторы
мгновенных скоростей в разные моменты
времени. Чтобы сравнить эти скорости
сделаем параллельный перенос вектора
в начало вектора
.
Тогда вектор изменения скорости
будет направлен от конца вектора
к концу вектора
.
Подобно скорости существует понятие мгновенного ускорения, которое определяется следующим образом:
.
Ускорение материальной точки в данный момент времени, это физическая величина, равная пределу отношения изменения скорости к промежутку времени, за который это изменение произошло, при стремлении промежутка времени к нулю. Математически это определение имеет следующий вид:
.
Запишем вектор скорости через единичный вектор (см. уравнение 1) . Поскольку скорость движения материальной точки – это величина векторная, то ее изменение может происходить как по величине, так и по направлению, поэтому найдем мгновенное ускорение, взяв производную от скорости по времени (находим производную от произведения)
Таким образом, ускорение можно представить суммой двух независимых членов, один из которых определяет изменение скорости по величине, а другой по направлению. Изменение скорости по величине характеризуется тангенциальным ускорением , которое направлено по касательной к траектории, т.е. совпадает по направлению со скоростью, а величина тангенциального ускорения находится следующим образом:
.
Изменение скорости по направлению характеризуется нормальным ускорением , которое всегда перпендикулярно вектору скорости и направлено к центру радиуса кривизны траектории, по которой движется материальная точка. Величина нормального ускорения находится по формуле
,
Где – это значение мгновенной скорости в данной точке траектории, а – радиус кривизны траектории.
Полное ускорение материальной точки представляет векторную сумму тангенциального и нормального ускорений
Модуль полного ускорения находится следующим образом:
.