![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Федеральное агентство морского и речного транспорта
- •Предисловие
- •Лекция 1. Предмет физики.
- •1. Кинематика. Движение тел.
- •2. Движение материальной точки.
- •3. Скорость.
- •4. Ускорение.
- •5. Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение.
- •6. Качение тела.
- •Лекция 2. Динамика материальной точки.
- •1. Первый закон Ньютона.
- •2. Второй закон Ньютона.
- •3. Третий закон Ньютона.
- •4. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес.
- •Силы упругости.
- •Силы трения.
- •Лекция 3. Закон сохранения импульса.
- •Введение.
- •Закон сохранения импульса.
- •Закон движения центра масс.
- •Движение тел с переменной массой. Реактивное движение.
- •Лекция 4. Закон сохранения энергии в механике.
- •Энергия, работа, мощность.
- •Потенциальная энергия.
- •Кинетическая энергия
- •Закон сохранения энергии.
- •Удар абсолютно упругих и абсолютно неупругих тел.
- •Лекция 5. Динамика вращательного движения твердого тела.
- •Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Кинетическая энергия.
- •2. Момент инерции твердого тела.
- •3. Моменты инерции тел различной формы.
- •4. Момент силы относительно неподвижной точки.
- •5. Момент силы относительно неподвижной оси.
- •6. Момент импульса относительно неподвижной точки.
- •7. Момент импульса относительно неподвижной осиz.
- •Лекция 6. Уравнения динамики вращательного движения.
- •1. Закон сохранения момента импульса.
- •2. Гироскоп.
- •Лекция 7 Колебания и волны.
- •Свободные гармонические колебания. Гармонический осциллятор.
- •Задача о колебании груза на пружине.
- •Задача о физическом маятнике.
- •Задача о математическом маятнике.
- •Скорость и ускорение при гармоническом колебании.
- •Энергия гармонического осциллятора.
- •Лекция 8. Сложение колебаний.
- •Сложение гармонических колебаний одного направления и одной частоты.
- •Биения.
- •Формула для сложения колебаний в общем случае для плоских волн.
- •Вынужденные колебания.
- •Затухающие колебания.
- •Механические волны (упругие волны)
- •Лекция 9 Уравнение плоской гармонической волны.
- •Фронт волны
- •Фазовая скорость.
- •Волновое уравнение.
- •Стоячие волны.
- •Звуковые волны.
- •Лекция 10 Механика жидкости
- •Линии и трубки тока. Неразрывность струи.
- •Уравнение Бернулли.
- •Ламинарное и турбулентное течение.
- •Силы сопротивления при движении тел в жидкостях. Закон Стокса. Число Рейнольдса.
- •Лекция 11 Физические основы молекулярно-кинетической теории газов.
- •1. История.
- •2. Идеальный газ. Параметры состояния газа. Уравнение состояния идеального газа.
- •3. Атомная единица массы (а.Е.М.).
- •4. Свойства идеального газа.
- •5. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
- •6. Основное уравнение кинетической теории газов (уравнение Клаузиуса).
- •Лекция 12 Первый закон термодинамики.
- •1. Термодинамические системы (тдс).
- •2. Внутренняя энергия систем.
- •3. Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы.
- •4. Работа газа при изменении его объема.
- •5. Теплоемкость.
- •Лекция 13 Термодинамические процессы.
- •1. Изохорный процесс
- •2. Изобарный процесс.
- •3. Изотермический процесс.
- •Лекция 14
- •4. Адиабатический процесс.
- •5. Политропический процесс.
- •Лекция 15 Второе начало термодинамики. Сущность второго начала термодинамики.
- •1. Введение
- •2. Обратимые и необратимые процессы.
- •3. Круговые процессы (циклы).
- •4. Прямой цикл (тепловая машина).
- •5. Обратный цикл (холодильник).
- •6. Цикл Карно. Произвольный обратимый цикл.
- •Лекция 16 Энтропия.
Ламинарное и турбулентное течение.
Существуют два режима течения жидкостей. Течение называется ламинарным (слоистым) если жидкость как бы разделяется на слои, которые скользят относительно друг друга, не перемешиваясь. Если в ламинарный поток ввести подкрашенную струйку, то она сохраняется, не размываясь по всей длине потока, так как частицы жидкости в ламинарном потоке не переходят из одного слоя в другой.
Ламинарное течение стационарно. При увеличении скорости или поперечных размеров потока характер течения изменяется. Возникает энергичное перемешивание жидкости. При турбулентном течении скорость частиц в каждом месте все время изменяется беспорядочном образом – течение нестационарно. Если в турбулентный поток ввести окрашенную струйку, то уже на небольшом расстоянии от места ее введения окрашенная жидкость равномерно распределяется по всему сечению потоко.
Силы сопротивления при движении тел в жидкостях. Закон Стокса. Число Рейнольдса.
При движении тел в жидкостях возникают
силы сопротивления: это сила трения
тела о жидкость и сила сопротивления,
возникающая из-за разности давлений
жидкости впереди и сзади движущегося
тела. Согласно эмпирическому закону
Стокса, сила трения
тела о жидкость пропорциональная
скорости движения тела
,
вязкости жидкости
и линейным размерам тела. Сила трения
зависит также от формы тела
,
- линейный размер тела,
- коэффициент формы тела. Для шарика
,
и сила трения
.
При малых скоростях силы сопротивления обусловлены практически силами трения. В этом случае слои жидкости не перемешиваются и линии тока имеют вид как на рис.9.
|
Рис.9. |
Движение будет ламинарным.
При увеличении скорости характер обтекания меняется. Позади тела образуются завихрения, и начинается перемешивание слоев жидкости. Характер движения становится турбулентным (рис.10).
|
Рис.10 |
В этом случае возникают различные
давления в жидкости в точках 1 и 2 .Из
уравнения Бернулли следует, что
,
и
.
Разность этих давлений обуславливает
дополнительную силу
- площадь поперечного сечения тела,
.
Из уравнения Бернулли
.
Теперь
.
Критерием перехода движения жидкости
из ламинарного в турбулентное служит
равенство сил
.
Скорость тела, при которой это равенство
выполняется, называется критической,
.
или
- критическое число Рейнольдса.
Отношение
называется числом Рейнольдса.
Вычисление числа Рейнольдса позволяет
определить характер обтекания тела
жидкостью. Если
больше критического, то характер
обтекания турбулентный, если меньше –
ламинарный. Это важно знать при
конструировании судов. Для определения
формы подводной части судна по критическому
числу Рейнольдса. Можно заранее определить
критическую скорость
,
то есть скорость, больше которой силы
сопротивления начинают резко возрастать.
Лекция 11 Физические основы молекулярно-кинетической теории газов.
1. История.
Молекулярная физика – раздел физики, изучающий строение и свойства вещества, исходя из молекулярно кинетической теории. Основные положения этой теории следующие:
1). Все тела состоят из большого числа атомов или молекул, которые находятся в состоянии хаотического движения.
2). Между атомами или молекулами существуют силы притяжения и отталкивания.
3). Средняя величина кинетической энергии хаотического движения атомов и молекул определяет температуру газа.
Идея об атомном строении вещества была высказана древнегреческим философом Демокритом. В 17 веке атомистический подход возродился вновь в трудах Ломоносова и др. Ломоносов выступил против теории теплорода - гипотетической жидкости, содержание которой в теле определяет степень его нагретости, то есть температуру. Ломоносов причину тепла видит во вращательном движении частиц. Во второй половине 19 века и начале 20 века атомистика превратилась в научную теорию.