Кинематические характеристики

Билет N1

Наблюдая сам факт движений, их внешнюю картину, различают пространственную форму движений и их характер. Количественные характеристики, раскрывающие форму и характер движений, называются кинематическими.

Они описывают движения в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики: пространственные; временные; пространственно-временные. Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положения при движении какова между ними разница, насколько они изменились (перемещение). Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось,как долго длилось, темп, ритм. Пространственно-временные характеристики определяют, как изменяются положения и движения во времени. Скорость (единица скорости - метр в секунду м/с) — векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения положения тела в выбранной системе отчета. Ускорение - векторная величина, равная первой производной скорости по времени. (еденица ускорения - метр на секунду в квадрате)

2. Теплоёмкость идеального газа — отношение количества теплоты, сообщённого газу, к изменению температуры δТ, которое при этом произошло. При обычных температурах нагревание приводит в основном к изменению энергии поступательного и вращательного движения молекул газа. Для молярной теплоемкости одноатомных газов CV теория дает 3R/2, двухатомных и многоатомных — 5R/2 и 3R. При очень низких температурах теплоемкость несколько меньше из-за квантовых эффектов. При высоких температурах добавляется колебательная энергия, и теплоемкость многоатомных газов растет с ростом температуры.

Закон Дюлонга — Пти (Закон постоянства теплоёмкости) — эмпирический закон, согласно которому молярная теплоёмкость твёрдых тел при комнатной температуре близка к 3R С_v=3R

Закон Дебая утверждает, что при низких температурах теплоёмкость твёрдого тела возрастает пропорционально кубу температуры.

3. Однородный стержень совершает малые колебания в вертикальной плоскости около горизонтальной оси, проходящей через его верхний конец. Длина стержня l= 0,5м Найти период колебаний

T=2 d=l/2 J=J₀+md² J₀= 1/12 ml² J= + =

Билет №2

1)Первый закон Ньютона объясняет существование инерциальных систем отсчета. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция— это свойство тела сохранять свою скорость движения неизменной (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения тела, на него необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их скорости. Величина инертности характеризуется массой тела.

Си́ла — векторная физическая величина,являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел.
Инерциа́льная систе́ма отсчёта (ИСО) — система отсчёта,в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно или покоятся.
Формулировка 1-ого закона:Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или прямолинейного движения.

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО).

Масса материальной точки при этом полагается величиной постоянной во времени и независящей от каких-либо особенностей её движения и взаимодействия с другими телами.

Второй закон Ньютона может быть также сформулирован в эквивалентной форме с использованием понятия импульс:
(dp/dt)=F;

где P=mV — импульсточки,V— её скорость, а t— время. При такой формулировке, как и при предшествующей, полагают, что масса материальной точки неизменна во времени.

Третий закон Ньютона

Этот закон объясняет, что происходит с двумя материальными точками. Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия.

Из законов Ньютона сразу же следуют некоторые интересные выводы. Так, третий закон Ньютона говорит, что, как бы тела ни взаимодействовали, они не могут изменить свой суммарный: возникает закон сохранения импулься. Далее, если потребовать, чтобы потенциал взаимодействия двух тел зависел только от модуля разности координат этих тел , то возникает закон сохранения суммарной механической энергии взаимодействующих тел:

Законы Ньютона являются основными законами механики. Из них могут быть выведены уравнения движения механических систем.

2)Капиллярные явления,поверхностные явления на границе жидкости с др. средой, связанные с искривлением ее поверхности. Искривление поверхности жидкости на границе с газовой фазой происходит в результате действия поверхностного натяжения жидкости, которое стремится сократить поверхность раздела и придать ограниченному объему жидкости форму шара. Поскольку шар обладает минимальной поверхностью при данном объеме, такая форма отвечает минимуму поверхностной энергии жидкости, т.е. ее устойчивому равновесному состоянию.

Билет № 3

№1Кинематика вращательного движения твёрдого тела. Угловая скорость и угловое ускорение.

Вращательным движением называется такое движение тела, при котором все его точки движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения, а плоскости окружностей перпендикулярны оси вращения.

Мгновенная угловая скорость равна производной от угла поворота по времени.

Угловую скорость принято рассматривать как вектор, направленный вдоль оси вращения по правилу правого винта: если винт вращать в том же направлении, как вращается тело, то направление движения винта совпадает с направлением угловой скорости.

Если тело за любые равные промежутки времени поворачивается на одинаковые углы, то такое движение называют равномерным вращательным движением.

Равномерное вращение характеризуют периодом: и частотой:

Для описания неравномерного вращательного движения надо ввести величину, которая характеризовала бы изменение угловой скорости. Такой величиной является Среднее угловое ускорение - отношение изменения угловой скорости к малому интервалу времени, за который произошло это изменение. Мгновенное значение углового ускорения равно производной угловой скорости по времени: При ускоренном вращении векторы и совпадают по направлению; при замедленном вращении вектор направлен противоположно вектору. Единица углового ускорения в СИ 1 рад/с2

№2Средняя кинетическая энергияпоступательного движения молекул.Число степеней свободы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа

Сте́пени свобо́ды — характеристики движения механической системы. Число степеней свободы определяет минимальное количество независимых переменных (обобщённых координат), необходимых для полного описания движения механической системы.

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул: для статической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная 1/2kT, а на каждую колебательную - kT

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул - <Ek> = 3kT/2.

Идеальный газ - потенциальная энергия взаимодействия, между молекулами которого равна нулю.

Опыты показывают, что внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры

Отсутствие зависимости внутренней энергии идеального газа от V указывает на то, что молекулы идеального газа большую часть времени не взаимодействуют друг с другом, т.е. подавляющую часть времени молекулы находятся в свободном полете

Билет №4

Сила трения

Силы трения возникают при соприкосновении и перемещении тел относительно друг друга, и являются проявлением электромагнитного взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Трение:

1.внешнее

2.внутреннее

Внешнее трение проявляется между поверхностью твердых тел

А внутреннее между частями одного тела (газами,жидкастями)

Трение:

1.сухое(сила трения качения и скольжения)

2.вязкое

3.жидкое

Сила трения скольжения зависит от относительной скорости соприкасающихся тел и направлена против относительной относительной скорости.

Если тела покоятся (v=0),то сила трения определяется приложенной внешне силой и растет до некоторого max. Значения Fmax – при котором тело начнет скользить.

С увеличением скорости сила трения сначала уменьшается за счет уменьшения поверхностри соприкосновения и за счет повышения температуры и размягчения поверхности трущихся тел.Далинейшее повышение температуры может привести к окислению,разрушению поверхности и к увеличению F(тр)

F(max)=μN

μ-коэффициент трения,зависящий от состояния и материала трущихся поверхностей