Условия равновесия твердого тела

Вращающее действие силы зависит не только от ее величины, но и от расстояния между линией действия силы и осью вращения.

Длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения до линии действия силы, называется плечом силы.

Произведение модуля силы на плечо d называется моментом силы M. Положительными считаются моменты тех сил, которые стремятся повернуть тело против часовой трелки

УСТОЙЧИВОСТЬ ТЕЛА— положение тела, при котором оно, получив малые отклонения в ту или другую сторону под действием внешней силы, возвращается в прежнее положение по прекращении действия силы. В противном случае положение тела называется неустойчивым.

Виды равновесия – Устойчевые. Неустойчевые. Безразличные.

2)Электромагнитное поле. Открытие электромагнитных волн. Гипотеза Максвелла. Опыты Герца.

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля

Электромагнитные волны открыли при изучении разрядов конденсаторов, искр наэлектризованных тел. Их источником сначала была лейденская банка – из 3 стаканов – 2 металлических и стекляннного между ними.Гельмгольц в «Сохранении силы»1847 г. из закона сохранения энергии выводил энергию электрических устройств, кромеQ=I²Rt=nAItпо Ленцу и Джоулю (где А – ЭДС),

Опыты Герца

Максвелл утверждал, что электромагнитные волны обладают свойствами отражения, преломления, дифракции и т.д. Но любая теория становится доказанной лишь после ее подтверждения на практике. Но в то время ни сам Максвелл, ни кто-либо другой еще не умели экспериментально получать электромагнитные волны. Это произошло только после 1888 года, когда Г.Герц экспериментально открыл электромагнитные волны и опубликовал результаты своих работ.

Виборатор Герца. Открытый колебательный контур.

Механическая работа — это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек) тела или системы

Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Различают среднюю мощность за промежуток времени 

Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется вовремени. Это утверждение носит название закона сохранения энергии. Понятие введено Аристотелем в трактате «Физика

Кинети́ческая эне́ргия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения.

Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением.

Зако́н сохране́ния эне́ргии — фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда, закономерность, то его можно именовать не законом, а принципом сохранения энергии

2)Принципы радиосвязи. Излучение электромагнитных волн зарядом, движущимся с ускорением. Амплитудная модуляция. Детектирование. Развитие средств связи. Радиолокация.

Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется сигнал с требуемыми характеристиками (частота и амплитуда сигнала). Далее передаваемый сигнал модулирует более высокочастотное колебание (несущее). Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он демодулируется (детектируется) и фильтруется ФНЧ (избавляясь тем самым от высокочастотной составляющей — несущей). Таким образом, происходит извлечение полезного сигнала. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком (искажения вследствие помех и наводок).

Излучение — процесс испускания и распространения энергии в виде волн и частиц.

Амплиту́дная модуляция — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда

Детектирование (от лат. detectio — открытие, обнаружение), преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай Д. — демодуляция — состоит в выделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний

 В нашей стране создается единая автоматизированная система связи. Для этого развиваются, совершенствуются и находят новые области применения различные технические средства связи.

Радиолока́ция — область науки и техники, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанных на использовании радиоволн. Близким и отчасти перекрывающимся термином является радионавигация, однако в радионавигации более активную роль играет объект, координаты которого измеряются, чаще всего это определение собственных координат. Основное техническое приспособление радиолокации — радиолокационная станция (англ. Radar).

.

Билет №14.

1)Закон Паскаля. Закон Архимеда. Условие плавание тел.

Закон сформулирован французским учёным Блезом Паскалем.

Следует обратить внимание на то, что в законе Паскаля речь идет не о давлениях в разных точках, а о возмущениях давления, поэтому закон справедлив и для жидкости в поле силы тяжести. В случае движущейся несжимаемой жидкости можно условно говорить о справедливости закона Паскаля, ибо добавление произвольной постоянной величины к давлению не меняет вида уравнения движения жидкости (уравнения Эйлера или, если учитывается действие вязкости,уравнения Навье – Стокса), однако в этом случае термин закон Паскаля как правило не применяется. Для сжимаемых жидкостей (газов) закон Паскаля, вообще говоря, несправедлив.

На основе закона Паскаля работают различные гидравлические устройства: тормозные системы,гидравлические прессы и др.

Закон Архимеда формулируется следующим образом^[1]: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда:

где   — плотность жидкости (газа),   — ускорение свободного падения, а   — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

2)Свет как электромагнитная волна. Скорость света. Интерференция света. Опыт Юнга. Цвета тонких плёнок.

Свет - электромагнитная волна

Развитие взглядов на природу света, корпускулярная и волновая теории. Прямолинейное распространение света, зеркальное и диффузное отражение, преломление. Изображение в линзе, оптическая сила. Дисперсия, интерференция и дифракция, электромагнитная теория.

Ско́рость све́та в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме^[2]. В физике традиционно обозначается латинской буквой «c» (произносится как [це]). Скорость света в вакууме — фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта (ИСО). Она относится к фундаментальным физическим постоянным, которые характеризуют не просто отдельные тела или поля, а свойства пространства-времени в целом. По современным представлениям, скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.

Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной.

Опыт Юнга — эксперимент, проведённый Томасом Юнгом и ставший экспериментальным доказательством волновой теории света. Результаты эксперимента были опубликованы в1803 году.

В опыте пучок света направляется на непрозрачный экран-ширму с двумя параллельными прорезями, позади которого устанавливается проекционный экран. Этот опыт демонстрирует интерференцию света, что является доказательством волновой теории. Особенность прорезей в том, что их ширина приблизительно равна длине волны излучаемого света. Ниже рассматривается влияние ширины прорезей на интерференцию.

На основе волновой теории цветов тонких пленок получены простые, физически наглядные соотношения для количественного описания основных особенностей спектров пропускания полых световодов со сложной структурой оболочки. Обсуждается роль антирезонансных явлений в сложных оптических волноводных системах, проявляющихся в ослаблении связи между определенными группами собственных мод и позволяющих разработать набор эффективных мер для снижения оптических потерь и улучшения модового состава излучения в полых световодах. Показано, что наличие единственного антирезонансного слоя в оболочке волновода, работающего аналогично интерферометру Фабри-Перо, приводит к значительному снижению волноводных потерь и повышению эффективности подавления высших волноводных мод по сравнению со стандартными капиллярными волноводами со сплошной оболочкой. Для передачи оптических сигналов на большие расстояния, однако, требуются волноводные структуры с периодически структурированной антирезонансной оболочкой. Уровень потерь в таких волноводах экспоненциально убывает, а эффективность подавления высших мод экспоненциально повышается с ростом числа периодов оболочки.

Билет №15.

1)Механические колебания. Основные характеристики гармонических колебаний частота-периуд-амплитуда. Уравнение Гармонических колебаний. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Превращение энергии при колебательном движении.

Колеба́ния — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия. Например, при колебаниях маятника повторяются отклонения его в ту и другую сторону от вертикального положения; при колебаниях в электрическом колебательном контуре повторяются величина и направление тока, текущего через катушку

Гармонические Колебания

Механическое гармоническое колебание - это прямолинейное неравномерное движение, при котором координаты колеблющегося тела (материальной точки) изменяются по закону косинуса или синуса в зависимости от времени.

Согласно этому определению, закон изменения координаты в зависимости от времени имеет вид:

где wt - величина под знаком косинуса или синуса; w- коэффициент, физический смысл которого раскроем ниже; А - амплитуда механических гармонических колебаний.

Уравнения (4.1) являются основными кинематическими уравнениями механических гармонических колебаний.

• Колебания, происходящие с постоянной во времени амплитудой, называются незатухающими колебаниями.

Примерами таких колебаний служат колебания математического и пружинного маятников, происходящие в отсутствие сил трения.

Колебания, вызванные кратковременным внешним возбуждением, называются свободными, или собственными. Они происходят под действием внутренних сил, возникающих в самой системе.

• Собственные колебания — это колебания, происходящие в отсутствие внешних воздействий на систему. Они происходят со строго определенной частотой, называемой частотой собственных колебаний системы.

Эта частота зависит только от параметров системы. Примерами таких колебаний могут служить колебания математического и пружинного маятников.

Резона́нс  — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы.