Билет № 10

1. Колебательное движение. Гармонические колебания, амплитуда, период, частота, фаза колебания.

Колебательное движение или колебательный процесс – это движение (процесс ) которое повторяется полностью через равные или почти равные промежутки времени.

Колебательную систему называют осциллятор или вибратор, если говорят о механических колебаниях, то колебательную систему называют ещё маятником.

Полное колебание – один законченный цикл, после которого движение повторяется в том же порядке. Для любой колебательной системы характерно существование некоторого положения устойчивого равновесия, в котором тело находится до тех пор пока внешняя сила не выведет тело из этого состояния. Колебание в данной системе возникнут, если при выведении тела из положения равновесия возникает сила, направленная к положению равновесия и стремящаяся вернуть тело в положение равновесия, при этом трение в системе должно быть небольшим.

Различают свободные (собственные ) колебания и вынужденные колебания. Свободными называют колебания тела, выведенного из положения равновесия и предоставленного самому себе, т. е. это колебания под действием внутренних сил системы, после выведения системы из положения равновесия.

Любое колебательное движение характеризуется следующими величинами:

Мгновенное значение изменяющейся величины, т е. значение величины в данный момент времени, для механических колебаний эту величину обозначают х и называют смещением колеблющейся точки от положения равновесия;

Амплитуда колебания – максимальное значение изменяющейся величины, А ( для механического колебания );

Период Т – время одного полного колебания, измеряется в секундах;

Частота ν – число полных колебаний за одну секунду, измеряется в герцах- Гц, 1 Гц – это одно колебание в секунду, т. е. Гц=с^-1; частота и период обратные величины, т. е.

Т·ν=1;

Циклическая ( круговая ) частота ω – число колебаний за 2π секунд, т. е. ω=2πν или

, измеряется рад/с; Фаза колебания φ=2πνt+φ₀ ,где φ₀- начальная фаза колебания, фаза показывает какая часть периода прошла от момента начала колебания.

Гармоническое колебание – колебание в системе, где отсутствуют силы трения.

Это колебания, форма которых не изменяется при их воспроизведении. Любое сложное колебание можно представить как сумму гармонических колебаний.

2. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

Источник тока - устройство, которое создает и поддерживает постоянную разность потенциалов в электрической цепи. В источнике тока происходит разделение связанных зарядов на положительные и отрицательные под действием сторонних сил и накопление этих зарядов на полюсах источника тока. Роль сторонних сил могут играть силы любой природы, кроме электростатической. В гальванических элементах сторонние силы имеют химическую природу, в генераторах - магнитную природу. Под действием сторонних сил электрические заряды внутри источника движутся в направлении противоположном действию сил электрического поля, поэтому на полюсах источника поддерживается постоянная разность потенциалов.

Основная количественная характеристика источника тока - электродвижущая сила.

Э Д С численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль всей цепи ε = А_ст/Q. Единица измерения ЭДС- Дж/Кл=В (вольт)

Закон Ома для полной цепи является следствием закона сохранения энергии. Сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи (сумме сопротивлений потребителей тока и сопротивления источника) , R-сопротивление потребителя тока (потребителей),

r-внутреннее сопротивление источника .

I·R = Uвнеш –падение напряжения во внешней части цепи,

I·r = U_внутр –падение напряжения внутри источника тока

- ЭДС источника равна сумме падений напряжений во внешний цепи и внутри источника.

3. Задача.

а) Газ при адиабатном процессе совершил работу 200 МДж. Как изменилась внутренняя энергия газа? Что произошло с газом: нагрелся он или охладился?

Решение: Адиабатный процесс – процесс без теплообмена с окружающей средой (Q=0)/. Первое начало термодинамики Q =A+∆U для адиабатного процесса принимает вид

А= - ∆U т.е. Внутренняя энергия газа уменьшилась на 200 Дж, газ охладился.

б) При изохорном нагревании газу было передано от нагревателя 250 Дж теплоты. Какую работу выполнил газ? Чему равно изменение внутренней энергии газа?

Решение: Изохорный процесс – процесс при постоянном объёме (V =const). Первое начало термодинамики Q =A+∆U для изохорного процесса принимает вид Q = ∆U (т.к. A=p·∆V =0). Т.е работа газа равна 0, а внутренняя энергия газа увеличилась на 250 Дж.