3. Экспериментальное задание: «Исследование зависимости периода и частоты свободных колебаний математического маятника от длинны нити».

Билет 8

1. Импульс тела. Закон сохранения импульса: импульс тела и импульс силы; выражение второго закона Ньютона с помощью понятий изменения импульса тела и импульса силы; закон сохранения им­пульса; реактивное движение.

    Импульсом тела называют векторную физическую величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается р. Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость: р = m · v. Направление вектора импульса р совпадает с направлением вектора скорости тела v. Единица измерения импульса — кг • м/с.       Для импульса системы тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем. В общем случае замкнутой называют систему, которая не обменивается энергией и массой с телами и полями, не входящими в нее. В механике замкнутой называют систему, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано. В этом случае p1 = р2, где p1— начальный импульс системы, а р2 — конечный. В случае двух тел, входящих в систему, это выражение имеет вид m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁^´+ m₂v₂ ´ , где m1 и m2 — массы тел, а v1 и v2 — скорости до взаимодействия, v1´ и v2´ — скорости после взаимодействия.     Эта формула и является математическим выражением закона сохранения импульса: импульс замкнутой физической системы сохраняется при любых взаимодействиях, происходящих внутри этой системы.          В механике закон сохранения импульса и законы Ньютона связаны между собой. Если на тело массой т в течение времени t действует сила и скорость его движения изменяется от v0 до v, то ускорение движения а тела равно   Ha основании второго закона Ньютона для силы F можно записать  , отсюда следует

  , где Ft — векторная физическая величина, характеризующая действие на тело силы за некоторый промежуток времени и равная произведению силы на время ее действия, называется импульсом силы. Единица импульса силы в СИ — Н*с.      Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения.

Реактивное движение — это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.

Пусть тело массой т покоилось. От тела отделилась со скоростью v1 какая-то его часть массой т1. Тогда оставшаяся часть придет в движение в противоположную сторону со скоростью ν2, масса оставшейся части т2. Действительно, сумма импульсов обеих частей тела до отделения была равна нулю и после разделения будет равна нулю:

    

Большая заслуга в развитии реактивного движения принадлежит К.Э. Циолковскому

2. Колебательный контур. Свободные электро­магнитные колебания: затухание свободных колеба­ний; период электромагнитных ко­лебаний.

Электромагнитные колебания – это периодическое изменение заряда, силы тока или напряжения.

Происходят эти изменения по гармоническому закону:

Для заряда q =q_m ·cos ω₀·t; для силы тока i = i_m·cos ω₀·t; для напряжения u =u_m · cos ω₀·t, где

q -изменение заряда, Кл (Кулон), u –изменение напряжения, В (Вольт), i - изменение силы тока, А (Ампер), q_м -амплитуда заряда, i_m - амплитуда силы тока; u_m - амплитуда напряжения; ω₀-циклическая частота, рад/с ; t –время.

Физические величины, характеризующие колебания:

1. Период- время одного полного колебания. Т, с

2. Частота- количество колебаний, совершенных за 1 секунду, Гц

3. Циклическая частота- количество колебаний, совершенных за 2 π секунд, рад/c.

Электромагнитные колебания бывают свободными и вынужденными.:

Свободные эл. магнитные колебания возникают в колебательном контуре и являются затухающими. Вынужденные эл. магнитные колебания создаются генератором.

Если э.л.м. колебания возникают в контуре из катушки индуктивности и конденсатора, то переменное магнитное поле оказывается связанным с катушкой, а переменное электрическое поле – сосредоточенным в пространстве между пластинами конденсатора. Колебательным контуром называют закрытое соединение катушки и конденсатора. Колебания в контуре протекают по гармоническому закону, а период колебаний определяется по формуле Томсона. T = 2·π·

Увеличение периода э.л.м. колебаний с ростом индуктивности и емкости объясняется тем, что при увеличении индуктивности ток медленнее нарастает со временем и медленнее падает до нуля. А чем больше ёмкость тем больше время требуется для перезарядки конденсатора.