
- •1. Векторные и скалярные величины в физике. Сложение и умножение векторов.
- •Сложение векторов
- •2. Галилей – основоположник научного подхода к изучению природы.
- •Первый закон Ньютона
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона
- •4. Система отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразование Галилея.
- •Вид преобразований при коллинеарных осях[4]
- •Формула преобразования скоростей
- •5. Гравитационное поле. Напряжённость гравитационного поля.
- •6. Масса инертная и гравитационная.
- •Определение
- •8. Векторы моментов силы и момента импульса.
- •9. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса.
- •Оба эти условия не являются достаточными для покоя.
- •11. Иерархия научных законов. Законы сохранения в механике. Математическая формулировка законов сохранения. Закон Сохранения Импульса
- •Закон Сохранения Механической Энергии
- •12. История развития представлений о Вселенной. Законы Кеплера.
- •Средневековье Европа
- •Первый закон Кеплера (закон эллипсов)
- •Второй закон Кеплера (закон площадей)
- •Третий закон Кеплера (гармонический закон)
- •13. Взаимосвязь между свойствами Вселенной и возможностью появления в ней разумной жизни.
- •15. Понятие пространства. Измерение больших и малых расстояний.
- •16. Детерминизм Лапласа.
- •18. Распределение Максвелла.
- •19. Необратимые и обратимые процессы. Открытые, закрытые и изолированные системы.
- •20. Энтропия в изолированных и не изолированных системах.
- •21. Равновесие в системе, состоящей из большого числа частиц.
- •Для одноатомных газов
- •Для многоатомных газов
- •Для смесей газов
- •Для жидкостей
- •22. Второе начало термодинамики. Термодинамическое определение энтропии.
- •Термодинамическое определение энтропии
- •23. Статистическое определение энтропии, термодинамическая вероятность. Статистическое определение энтропии: принцип Больцмана
- •24. Стрела времени.
- •Ось времени в классической физике
- •Ось времени и теория относительности
- •25. Равновесные, слабо неравновесные и сильно неравновесные процессы.
- •26. Самоорганизация. Порядок через флуктуацию. Диссипативные системы.
- •27. Эффект Бернара как прототип явлений самоорганизации.
- •Основные характеристики
- •Принцип суперпозиции в электродинамике
- •30. Основные законы электростатики, закон Кулона, закон сохранения заряда.
- •Закон сохранения заряда в дифференциальной форме
- •31. Электрическое поле в диэлектриках и проводниках.
- •Основные уравнения и законы
- •Закон Фарадея
- •33. Магнитное поле в веществе. Магнитное поле в веществе
- •34. Движение частиц в электрическом и магнитном полях. Движение заряженных частиц
- •Однородном магнитном поле
- •Движение заряженных частиц
- •Неоднородном магнитном поле
- •Движение заряженных частиц
- •Однородном электрическом поле
- •Движение заряженных частиц
- •Неоднородном электрическом поле
- •35. Электромагнитная индукция. Токи смещения.
- •Закон Фарадея
- •Ток смещения в классической электродинамике
- •36. Теория электромагнитного поля. Уравнение Максвелла.
- •37. Электромагнитные волны.
- •38. Тепловое излучение. Квантовая гипотеза Планка.
- •Основные свойства теплового излучения
- •39. Фотоэффект.
- •Законы внешнего фотоэффекта
- •Внутренний фотоэффект
- •40. Принцип неопределённости.
- •Определение
- •41. Геометрическая оптика. Миражи.
- •Законы геометрической оптики
- •43. Когерентность. Способы получения когерентных пучков.
- •Виды когерентности
- •45. Применение явления интерференции.
- •Физические принципы
- •Источники света
- •Регистрирующие среды
- •47. Давление света.
- •48. Противоречия электродинамики и принципа относительности Галилея.
- •50. Основные постулаты специальной теории относительности.
- •Постулаты Специальной Теории Относительности (сто)
- •2 Рисунок 7.1.2.
- •51. Преобразования Лоренца.
- •Относительность промежутков времени
- •53. Сокращение длины и замедление времени.
- •55. Пространственно-временные графики и понятия «прошлое, настоящее и будущее». Пространственно-временные диаграммы
- •56. Экспериментальные подтверждения кривизны пространства и замедления времени.
- •57. Эквивалентность массы и энергии.
- •Масса покоя как вид энергии
- •Понятие релятивистской массы
- •58. Строение атома. Опыты Резерфорда.
- •Квантовые числа электронов
- •60. Корпускулярно-волновой дуализм.
- •Корпускулярно-волновая двойственность света
- •61. Роль прибора при исследовании микрообъектов.
- •62. Уравнение Шредингера.
- •Общий случай
- •63. Частица в потенциальном «ящике».
- •64. Квантовые числа и периодическая система элементов.
- •65. Радиоактивность. Период полураспада.
- •Виды лучей радиоактивного распада
- •Альфа-распад
- •Бета-распад
- •Гамма-распад (изомерный переход)
- •66. Альфа, бета и гамма распад.
- •67. Открытие нейтрона. Основные свойства нейтронов и протонов:масса, спин и магнитный момент.
- •69. Ядерные силы.
- •70. Ядерные реакции. Типы и классификация.
- •Термоядерный синтез
- •Фотоядерная реакция
- •71. Ядерные реакции под действием нейтронов.
- •По величине спина
- •По видам взаимодействий
- •Составные частицы
- •Фундаментальные (бесструктурные) частицы
- •75. Классификация элементарных частиц.
- •77. Лептоны. Закон сохранения лептонного числа.
- •Свойства
- •Лептонное число
11. Иерархия научных законов. Законы сохранения в механике. Математическая формулировка законов сохранения. Закон Сохранения Импульса
Импульсом называют векторную величину, равную произведению массы тела на ее скорость:
При взаимодействии тел замкнутой системы полный импульс системы остается неизменным:
Закон сохранения импульса есть следствие второго и третьего законов Ньютона. Пример использования закона сохранения импульса.
Рассмотрим неупругое столкновение, при котором выполняется закон сохранения импульса. Пусть при абсолютно неупругом столкновении двух тел их скорость будет общей после удара. Ее нужно определить. Напишем векторное уравнение, соответствующее закону сохранения импульса системы:
После проецирования векторов на выбранную ось получим скалярное уравнение, которое позволит определить искомую величину vобщ. Еще один пример - реактивное движение. Рассмотрим простейший случай этого движения, при котором происходит одномоментное взаимодействие - выстрел из винтовки.
До выстрела скорости винтовки и пули были равны нулю. После выстрела они имели различные скорости. Если известна скорость пули, ее масса и масса ружья, можно определить скорость, которую приобрело ружье после выстрела:
Отсюда после проецирования векторов на выбранную ось получим:
Закон Сохранения Механической Энергии
Если в замкнутой системе не действуют силы, трения и силы сопротивления, то сумма кинетической и потенциальной энергии всех тел системы остается величиной постоянной.
Рассмотрим пример проявления этого закона. Пусть тело, поднятое над Землей, обладает потенциальной энергией Е1 = mgh1 и скоростью v1 направленной вниз. В результате свободного падения тело переместилось в точку с высотой h2 (E2 = mgh2), при этом скорость его возросла от v1 до v2. Следовательно, его кинетическая энергия возросла от
Запишем уравнение кинематики:
Умножим обе части равенства на mg, получим:
После преобразования получим:
Рассмотрим ограничения, которые были сформулированы в законе сохранения полной механической энергии.
Что же происходит с механической энергией, если в системе действует сила трения?
В реальных процессах, где действуют силы трения, наблюдается отклонение от закона сохранения механической энергии. Например, при падении тела на Землю сначала кинетическая энергия тела возрастает, поскольку увеличивается скорость. Возрастает и сила сопротивления, которая увеличивается с возрастанием скорости. Со временем она будет компенсировать силу тяжести, и в дальнейшем при уменьшении потенциальной энергии относительно Земли кинетическая энергия не возрастает.
Это явление выходит за рамки механики, поскольку работа сил сопротивления приводит к изменению температуры тела. Нагревание тел при действии трения легко обнаружить, потерев ладони друг о друга.
Таким образом, в механике закон сохранения энергии имеет довольно жесткие границы.
Изменение тепловой (или внутренней) энергии возникает в результате работы сил трения или сопротивления. Оно равно изменению механической энергии. Таким образом, сумма полной энергии тел при взаимодействии есть величина постоянная (с учетом преобразования механической энергии во внутреннюю).
Энергия измеряется в тех же единицах, что и работа. В итоге отметим, что изменить механическую энергию можно только одним способом - совершить работу.