13.Вес тела. Невесомость. Перегрузки.

13.Вес тела. Невесомость. Перегрузки.

Вес тела – суммарная сила упругости тела, действующая при наличии силы тяжести на все опоры. Вес тела, находящегося в покое или движущегося равномерно и прямолинейно, равен силе тяжести. Вес тела меньше силы тяжести, когда на тело кроме силы тяжести действуют силы, имеющие составляющую, направленную противоположно силе тяжести. Вес тела на экваторе меньше, чем на полюсах земли, (т.к. вследствие вращения Земли вокруг оси тело на экваторе движется с центростремительным ускорением.). Количество возрастание веса характеризуется коэффициентом перегрузки, определяемым отношением ускорения тела к ускорению свободного падения. Невесомость – состояние, при котором тело движется только под действием силы тяжести.

P- Вес тела – это сила упругости.

Т

y

ело не подвижно или движется равномерно. а) a=0 б) k- коэфф. Перегрузки.

| |=| | | |=| |

-m =0 -m =m N-mg=0 N-mg=ma

N=mg N=m(g+a)

m

m

m

m

R

P=mg P=m(g+a) k= k= в) | |=| | г) если a=g +m =m P=m(g-g) N-mg=-ma p=0 – невесомость. N=m(g-a) P=m(g-a) д) +m =m N-gm=-ma N=m(g-a) P=m(g-a) a=

Билет №14 Сила трения. Природа силы трения. Сила трения скольжения, качения, покоя. Сила сопротивления в жидкостях и газах.

Процесс передачи энергии, происходящий при контакте горячего и холодного тела и сопровождающийся изменениями ряда физических параметров, называется температурой.

Самый распространённый способ изменения температуры с помощью жидкого термометра (в молекулярку стр81, читайте как работает)

Газовый термометр (стр 82)

Температуру измеряют шкалой.

Первая изобретенная шкала называется школой Кельвина

Когда два тела контактируют друг с другом и одно передает температуру другому, наступает такой момент, когда передача энергии заканчивается, и температуры тел выравниваются, это называется тепловым равновесием.

n=N/V=(m/MV)*Na=pNa/M p/n=kT

Абсолютный нуль – это предельно низкая температура. Никаким экспериментальным путем достичь абсолютного нуля не возможно.

Б илет№15 Импульс. Импульс тела, силы изменение импульса. Закон сохранения импульса. Импульс - физическая величина равная произведению массы на скорость. P=mV [кг*м/с] Изменение импульса.

∆ P= -

И мпульс силы F=ma a=

F=m

F t=mV-m -импульс силы

И мпульс силы равен изменению импульса тела

F t=∆P

З акон сохранения импульса m1 V1 m2 V2 m1 V0 m2V0

Билет№16 Работа силы. Теорема о кинетической энергии

А-мех. Работа

A=F*S*cosa

Мех. работа называется физическая величина равная произведению силы на перемещения и на косинус угла между ними.

A=Н*м=Дж

1. а=0 cos0=1 A=F*S

2. 0<a<90 cosa>0 A>0 A=F*S*cosa

3. a=90 cos90=0 A=0

4. 90<a<180 cosa<0 A<0

5. A=180 cos180=-1 A=-F*S

Теорема о кин. энергии

A=F*S F=ma S=(v^2-v0^2)/2a

A=ma(v^2-v1^2)/2a A=(mv^2/2)-(mv0^2)/2

Eк=mv^2/2 Кинетическая энергией называется прооизведения массы на скорость в квадрате и деленное пополам.

ΔEк=А=Дж Работа равна изменению кинетической энергии.

Билет№17 Работа силы тяжести. Графическое определение работы. Работа силы упрогости.

Работа силы тяжести, ее графическое определение, работа силы упругости.

1) Работа силы тяжести: сила тяжести равно произведению массы на ускорение свободного падения; Fт.=mg

Рисунок работы силы тяжести

A=mg(h1-h2)

Работа силы тяжести равна произведению массы на ускорение свободного падения, умноженное на разность высот.

Е

A=mgh

сли тело направлено вертикально вверх, то работа сила тяжести будет равна произведенеию массы на ускорение свободного падения и на высоту от земли.

Н

A=-mgh

о если оно направлено вниз,то работа сила тяжести будет принимать ту же формулу с отрицательным знаком.

А=mgscosa

Cosa=h/s

Если тело движется на наклонной плоскости,то работа силы тяжести будет равна произведению массы на ускорение свободного падения на S и косинус альфа.

Отсюда косинус альфа ровняется изменению высоты на расстояние.

Работа силы упругости.

Сила упругости ровняется произведение жесткости пружины на ее расстояние с отрицательным знаком.

Р

Fупр.=-kx

абота силы упругости равна половине произведения жесткости упругого тела на разность квадратов его начального и конечного удлинений.

Р

A=kx²/2

абота как силы упругости, так и силы тяжести зависит не от формы, или длины пути, а только от начального и конечного положений движущегося тела.

Билет№18 Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения энергии. Мощность и кпд.

A=mg(H1-H2)

F=-∆Eп.

A=kx1²/2-kx2²/2

A=-∆Eп.

Силы,которые зависят от положения тела,называются консервативными.

Система называется замкнутой,если в ней действуют только консервативные силы.

A=mv1²/2-mv2²/2

A=∆Eк

∆Eк=-∆Eп.

∆Eк+∆Eп.=0

∆( Eк+Eп)=0

Eк+Eп=const

A=mgH1-mgH2

A=mv1²/2-mv2²/2

mv1²/2-mv2²/2=mgH1-mgH2

mgH1+ mv1²/2=mgH2+ mv2²/2

Eк1+Eп1= Eк2+Eп2

Закон: в замкнутой системе полная механическая энергия остается без изменений

Е1=Е2

А если система не замкнута:

Е1>E2

E1-E2=Aтр

Ŋ-(это) КП

Ŋ=(Апол./Азатр.)*100%

Ŋ=(Nпол./Nзатр.)

Fa=pmgv

mg=pgv

Билет №19. «Равновесие тел. Условия равновесия тел. Плечо силы. Момент силы. Виды равновесия. Устойчивость равновесия тел.»

Условия равновесия тел:

1.Тело находится в равновесии, если геометрическая сумма всех сил равна нулю.

₁+ ₂+ ₃+…=0

2.Если тело имеет ось вращения, то алгебраическая сумма моментов сил равна нулю.

М₁+М₂+М₃+…=0

F₁ 0 F₂

d₁ d₂

d₁,d₂- плечо

Плечом силы называются кротчайшие расстояния от оси вращения до линии, вдоль которой движется тело.

М₁=F₁*d₁

M₂=F₂*d₂

[M]- H*м- момент силы

Момент силы- произведение силы на плечо.

Момент сил берется со знаком «+», если тело вращается по часовой стрелке, если против часовой - знак «-».

Правило рычага:

Рычаг- твердое тело, имеющее ось вращения.

L₂ L₁ F₁=m₁g F₂=m₂g

M₁=M₂

Виды равновесия тел:

1. Виды равновесия тела с закрепленной осью вращения:

а) если ось проходит центр масс, то тело находится в безразличном равновесии при любом положении тела.

б) ось выше точки центра тяжести - устойчивое равновесие.

в) ось ниже точки центра тяжести - неустойчивое равновесие.

2. Виды равновесия тела, имеющего точку опоры:

а) если равнодействующая всех сил направлена к положению равновесия, то тело находится в устойчивом положении.

б) если равнодействующая всех сил направлена от положения равновесия, то тело находится в неустойчивом равновесии.

в) если Ʃ =0- равновесие безразличное.

3. Виды равновесия тела, имеющего площадь опоры.

Если вертикаль, проведенная через центр тяжести тела, пересекает площадь его опоры, то равновесие тела устойчивое. Если не пересекает, то тело падает- равновесие неустойчивое.

Билет №20 Механические свойства твердых тел. Деформация. Виды деформации. Диаграмма растяжения. Закон Гука.

Недеформируемых тел не существует. Существует 5 основных видов деформации: растяжение, сжатие сдвиг, кручение, изгиб.

Деформация сжатия и растяжения.

При этих деформациях, молекулы параллельны и расстояния между ними увеличивается на одну и ту же величину. Подъёмные краны, струны; стены и фундаменты.

Деформация сдвига

Получается если верхний слой молекул сместить параллельно самой себе и удерживать нижнюю неподвижной. Расстояние между молекулами не изменяется.

Примеры: Заклёпки и болты, разрезание ножницами листового железа и тп.

Деформация кручения

Это вращение молекул вокруг вертикальной оси. Расстояние между молекулами не изменяется, но молекулы лежащие на одной прямой смещаются в сторону.

Примеры: Завинчивание гаек, работа валов автомобилей.

Деформация изгиба

Наблюдается если закрепить один конец балки, а к другому подвесить груз.

Здесь деформация изгиба сводится к деформации сжатия и растяжения, различной в разных частях тела. Нейтральный слой – он существует в середине бруска и он не подвергается ни растяжению, ни сжатию.

Деформация и напряжение

Деформация сжатия и растяжения- это абсолютное удлинение .

Где - абсолютное удлинение, – образец после растяжения, – до растяжения.

Относительное удлинение

Механическим напряжением называется физ. величина, равная отношению модуля силы упругости , возникающей при деформации, к площади сечения S образца.

Единица мех. Напряжения в СИ-паскаль: 1Па=1 H/

Модуль упругости

Деформация называется упругой, если после прекращения действия силы размеры форма тела восстанавливается . Неупругая деформация называется пластической.

Модуль упругости

Диаграмма растяжения

Макс. напряжение , при котором деформация ещё остаётся упругой называется пределом пропорциональности.

При небольших нелинейных деформациях после снятия нагрузки форма и размеры восстанавливаются (участок AB диаграммы ). Макс. напряжение, при котором ещё не возникают заметные остаточные деформации называется пределом упругости .

При напряжениях, превышающих предел упругости , образец после снятия нагрузки не восстанавливает свою форму или первоначальные размеры-это остаточные или пластические деформации. Напряжение при котором материал течёт называют пределом текучести. Разгрузка изображается пунктирной кривой на диаграмме рисунка. У тела сохраняется остаточная деформация .

Запас прочности

Коэффициентом безопасности называется отношение предела пропорциональности данного материала к максимальному напряжению , которое испытывает деталь конструкции в работе

Закон Гука

Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению тела и обратно пропорционально направлению перемещения других частиц при деформации.

k-коэффициент упругости

Билет№ 21 Атомы и молекулы. Массы и размеры молекул

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц-млоекул(атомов). 2. Все частицы находятся в постоянном(хаотичном) движении. 3. Частицы взаимодействуют друг с другом. m₀- масса одной молекулы M_r = M- молярная масса (масса одного моля вещества). M_r = M_r * 10^-3 Na = 6*10²³ моль^-1 . В одном моле любого вещества содержится одинаковое кол-во молекул. Количество веществ [ моль ] = N= * Na = * Na

Билет №22. Основные положения МКТ и их опытное обоснование.

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.

2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Наиболее ярким экспериментальным подтверждением представлений молекулярно-кинетической теории о беспорядочном движении атомов и молекул является броуновское движение. Это тепловое движение мельчайших микроскопических частиц, взвешенных в жидкости или газе. Оно было открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г. Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. В результате скорость броуновской частицы беспорядочно меняется по модулю и направлению, а ее траектория представляет собой сложную зигзагообразную кривую.

Теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в 1905 г. Экспериментально теория Эйнштейна была подтверждена в опытах французского физика Ж. Перрена, проведенных в 1908–1911 гг.

Главный вывод теории А. Эйнштейна состоит в том, что квадрат смещения <∆x²> броуновской частицы от начального положения, усредненный по многим броуновским частицам, пропорционален времени наблюдения t. ∆x²= ,

Где b- постоянная, зависящая от формы и размеров броуновской частицы, Nа- постоянная Авогадро, T- абсолютная температура, ∆t- время смещений. Развитию МКТ газов способствовала работа английского физика Дж. Масквелла (1860).

В этой работе он пришел к фундаментальному выводу: молекулы газа движутся с различными скоростями. При столкновении молекул направления и модули векторов их скоростей измеряются, но распределение молекул по возможным значениям скоростей остается неизменным. Он пришел к тому, что с понижением температуры число быстро движущихся молекул уменьшается, а число медленно движущихся возрастает.

Билет №23Свойства газов. Вывод основного уравнения МКТ.

Свойства газов:

1. Газы способны неограниченно расширяться и занимать любой предоставленный им объем

2. Смесь газов оказывает на стенки сосуда давление, равное сумме давлений каждого из газов, взятых в отдельности

3. При постоянной температуре давление данной массы газа обратно пропорционально его объему ( закон Бойля-Мариотта)

4. При постоянной объеме давление данной массы газа линейно зависит от температуры ( закон Шарля)

5. При постоянном давлении объемом данной массы газа линейно зависит от температуры (закон Гей-Люссака)

Идеальный газ-это газ который удовлетворяет следующие условия:

1. Объемом всех молекул газа можно пренебречь по сравнению с объемом сосуда, в котором этот газ находится

2. Время столкновения молекул друг с другом пренебрежимо мало по сравнению со временем между двумя столкновениями( т.е. временем свободного пробега молекулы)

3. Молекулы взаимодействуют между собой только при непосредственном соприкосновении, при этом они отталкиваются

4. Силы притяжения между молекулами идеального газа ничтожно мало и им можно пренебречь

Вывод основного уравнения МКТ

S-площадь стенки

m0 -масса одной молекулы

mv- импульс молекулы

F Δt= Δ(mv)

Fx Δ t=-2m0vx

N-число молекул, движущихся к стенке

n-концентрация молекул n=

число молекул:

=

FxΔ t=

Fx Δt=-m0 ns Δt

Fx=m0 ns

P= ; p=m0n

______________________________________________

P=

=

Давление производимое газом прямо пропорционально концентрации массы одной молекулы и среднему значению квадрату скорости.

P=

P= p(плотность)

Ek=

Билет№24 Температура и способы ее измерения

Процесс передачи энергии, происходящий при контакте горячего и холодного тела и сопровождающийся изменениями ряда физических параметров, называется температурой.

Самый распространённый способ изменения температуры с помощью жидкого термометра (в молекулярку стр81, читайте как работает)

Газовый термометр (стр 82)

Температуру измеряют шкалой.

Первая изобретенная шкала называется школой Кельвина

Когда два тела контактируют друг с другом и одно передает температуру другому, наступает такой момент, когда передача энергии заканчивается, и температуры тел выравниваются, это называется тепловым равновесием.

n=N/V=(m/MV)*Na=pNa/M p/n=kT

Абсолютный нуль – это предельно низкая температура. Никаким экспериментальным путем достичь абсолютного нуля не возможно.

Билет№ 25 Уравнение состояния идеального газа

N=N/V N=vNa pV-vNakT R=kNa=8,31Дж/моль*К

pV=mRT/M –уравнение Менделеева - Клапирона

Опр. Произведение давление на объем равная масса деленная на молекулярную массу и умноженная на R u T.

Произведение давление на объем и деленное на температуру, есть величина постоянная.

pV/T=const

Билет№ 26 Изопроцесы в газах

Изопроцессы — термодинамические процессы, во время которых количество вещества и ещё одна из физических величин — параметров состояния: давление, объём или температура — остаются неизменными. Так, неизменному давлению соответствует изобарный процесс, объёму — изохорный, температуре — изотермический, энтропии — изоэнтропийный (например, обратимый адиабатический процесс). Линии, изображающие данные процессы на какой-либо термодинамической диаграмме, называются изобара, изохора, изотерма и адиабата соответственно. Изопроцессы являются частными случаями политропного процесса.

Изобарный процесс (др.-греч. ισος, isos — «одинаковый» + βαρος, baros — «вес») — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении (P=const)

Зависимость объёма газа от температуры при неизменном давлении была экспериментально исследована в 1802 году Жозефом Луи Гей-Люссаком. Закон Гей-Люссака: При постоянном давлении и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, отношение объёма газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: V/T = const.

Изохорный процесс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме (V=const). Для идеальных газов изохорический процесс описывается законом Шарля: для данной массы газа при постоянном объёме, давление прямо пропорционально температуре:

Линия, изображающая изохорный процесс на диаграмме, называется изохорой.

Ещё стоит указать что поданная к газу энергия расходуется на изменение внутренней энергии то есть Q = 3* ν*R*T/2=3*V*ΔP, где R — универсальная газовая постоянная, ν количество молей в газе, T температура в Кельвинах, V объём газа, ΔP приращение изменения давления, а линию, изображающая изохорный процесс на диаграмме, в осях Р(Т), стоит продлить и пунктиром соединить с началом координат, так как может возникнуть недопонимание.

Изотермический процесс (от греч. «термос» — тёплый, горячий) — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре ()(). Изотермический процесс описывается законом Бойля — Мариотта:

T=const

При постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным: PV = const.

Билет№ 27 Влажность воздуха. Измерение влажности. Кипение. Испарение. Насыщенные и ненасыщенные пары.

Абсолютная влажность характеризуется плотностью или давлением.

F(фи)-относительная влажность

F= F=

Влажность воздуха - отношение давления паров к давлению насыщенного пара и умноженное на 100%

Насыщенный пар – вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью или твердыми телами

Ненасыщенный пар- пар, давление которого ниже давления насыщенного пара при данной температуре.

Кипение - процесс испарения, проходящий по всему объёму жидкости

Испарение – процесс перехода вещества из жидкого в газообразное состояние, проходящий на поверхности жидкости

При нормальном атмосферном давлении температура кипения воды равна 100 C .

Давление насыщенного водяного пара равно нормальному атмосферному давлению.

Билет №28 Свойства поверхностей жидкостей. Капиллярные явления.

= S

= - [ ]

A= x

A= = S= xl

x= xl

=

Сила поверхностного натяжения – сила направленная вдоль поверхности жидкости и перпендикулярна участку периметра.

= - [ ]

A=- x

= S= l x

Поверхностное натяжение – отношение модуля сил поверхностного натяжении к длине периметра.

С

мачивание и не смачивание. Капиллярное явление. а) если < - жидкость смачивает поверхность.

F

б)

F

если > - жидкость не смачивает поверхность.

Капиллярный сосуд малого размера. Вода ртуть

В капиллярных сосудах разного радиуса высота уровня жидкости будет разная.

Е

mg

h

сли жидкость смачивает поверхность. =mg

= h g

h=

Высота зависит от поверхностного натяжения и прямо пропорциональна и обратно пропорциональна плотности и радиусу.

И

P= + P

P= - P

збыточное давление.

P= h=

Билет №29Молекулы в твердых телах колеблются. У твердых тел есть своя форма и объем. Но все они деформируются.

Деформации бывают несколько видов: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб.

Деформацию сжатие и растяжение можно характеризовать абсолютным удлинением Δl

Δl=l-l0 E=Δl/l0 – относительное удлинение

(авогадро)=F/S – механическое напряжение

Деформация называется упругой, если после прекращения деформации, размеры и формы тела восстанавливаются. Е – модуль упругости E=(авогадро)/E=F*l0/ Δl*S

У каждого тела, есть свой запас прочности или коэффициент безопасности – n

Билет№ 30 Внутренняя энергия и способы ее измерения.

Внутренняя энергия-это кинетическая и потенциальная энергия молекул и атомов, из которых состоит тело.

U-внутренняя энергия

(Дж)-U

Eк+Eп=U

Uид.г.=Eк.

Ек1=(3/2)kT

N=m/M Na

U=N* Ек1

U=(3/2)kT (m/M) Na

Na*k=R

U=(3/2)(m/M)RT-для одноатомного газа

U=(5/2)(m/M)RT-для двухатомного газа

U=(6/2)(m/M)RT-для многоатомного газа

U=(L/2)(m/M)RT L-степень свободы

Билет№31Первый закон термодинамики.

Закон сохранения энергии: при любых взаимодействиях тел энергия не исчезает бесследно и не возникает из ничего. Энергия только передается от одного тела к другому или превращается из одной формы в другую. Внутренняя энергия U системы, изолированной от любых взаимодействий с внешней средой, не изменяется при любых взаимодействиях внутри системы.

U=const, ΔU=0

Первый закон термодинамики.

В термодинамической системе изменение внутренней энергии ΔU равно сумме количества переданной теплоты Q и работы A внешних сил:

ΔU=Q+A

Изменение внутренней энергии термодинамической системы равно разности полученного количества теплоты Q и работы A, совершенной системой.

ΔU=Q-A

ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.

Машина с вечным двигателем первого рода-это машина, способная совершать полезную работу

Без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины.

A=Q- ΔU

Любая машина может совершать работу над внешними телами только за счёт получения извне некоторого количества теплоты или уменьшения её внутренней энергии.

Билет№32 Работа при изменении объема газа.

Сила давления газа совершает работу при его расширении ,т.е. при измени объема.

Опыт с газом в цилиндре.

Если газ, расширяясь при постоянном давлении, сместил поршень на расстояние ΔL то работа, совершенная при этом силой давления F ,будет равна:

А=FΔL

Или

А=pSΔL

Где S –площадь поверхности поршня, p – давление газа, произведение SΔL равно изменению объема газа от его первоначального значения V1 до конечного значения V2, т.е. SΔL=V2-v1=ΔV, следовательно,

А=p(V2-V1), или

A=pΔV.

Работа расширения газа в изобарном процессе равна произведению давления газа на изменение его объема. Работа положительна при расширении газа , поскольку сила давления газа и перемещение поршня направлены одинаково. Если же газ сжимается, то работа силы, с которой газ действует на поршень отрицательна (так как ΔV<0), а работа внешней силы сжимающей газ, будет при этом положительной: А’=-A, т.е. А’>0.

Формула относится к случаю, когда давление газа при его расширении или сжатии остается постоянным. Из формулы следует, что работа при изобарном расширении численно равна площади фигуры.

При изменении объема газа часто изменяется и его давление.

Так как работа внешних сил при сжатии газа положительна, внутренняя энергия газа увеличивается, его температура повышается.

При адиабатном расширении газ, совершает работу А за счет уменьшения внутренней энергии:

ΔU=-A

Билет№33 Применение первого закона к изопроцессам

ΔU=Q-Aгаза

1)Изотермический процесс:

T=const; ΔT= 0

U=0; Q=Aгаза

2)Изохорный процесс:

Aгаза=0; ΔU= Q

3)Изобарный процесс:

P=const

Aгаза=P ΔV ; ΔU=Q-P ΔV

A= R ΔT