1. Материя и движение. Пространство и время – всеобщие формы существования материи. Объекты, методы исследования современной физики. Роль физики в современном естествознании. Актуальные проблемы современной физики.

«Материя есть филосовская категория для обозначения обективной реальности, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя незавиимо от них» (В.И. Ленин, то что дано в учебнике)

«Материя (от лат. māteria «вещество») — объективная реальность, содержимое пространства, объект изучения физики. Нечто, существующее в пространстве и во времени, (представление, идущее от Ньютона) (пространство — вместилище вещей, время — событий); либо как нечто, само задающее свойства пространства и времени (представление, идущее от Лейбница и, в дальнейшем, нашедшее выражение в общей теории относительности Эйнштейна).» (Википедия)

Обычное (физическое) пространство - трехмерное пространство нашего повседневного мира, в котором происходит механическое движение, определяется положение физических тел и объектов а также их геометрическое перемещение.

Время - условная сравнительная мерадвижения материи, а также одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел.

Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства, строение материи и законы ее движения.

Основной задачей физики является описание свойств тех или иных видов материи и её взаимодействия. Известны два вида материи: вещество и поле. К веществу относятся атомы, молекулы и все состоящие из них тела. Поле образуют электромагнитные, гравитационные и другие поля. Различные виды материи могут превращаться друг в друга. Изменения во времени, происходящие с различными формами материи, составляют физические явления.

Основным методом исследования вфизике является опыт, т.е. наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. Опыты подтверждают гипотезы, научные предположения, выдвигаемые для объяснения какого-либо факта или явления. Проверенная и доказанная опытами гипотеза становится научной теорией или законом. Физическая теория дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения, представляет собой систему основных идей, обобщающих опытные данные и отражающие объективные закономерности природы.

+Проблемы современной физики: разработки новейших систем продавления эффекта Доплера, преодоление сверхсветого барьера, открытие кротовых дыр, гиперпространство, поиски бозона Хиггса, его нашли вроде как, и вот спорят нашли они его или нет... никто точно не знает...но фотонные двигатели важнее, выход человека за пределы земной орбиты, орбитальный лифт, изучение природы гравитации, свойства и действия нейтрино, создание материалов, которые переходят в состояние сверхпроводимости при комнатных температурах(и при этом дают малые шумы), создание термоядерных реакторов, телепортация, двигатели на навозе

2. Кинематика материальной точки. Относительность движения, системы отсчета. Описание движения в координатной и векторной форме. Перемещение, скорость и ускорение. Закон движения. Тангенциальное и нормальное ускорение. Движение по окружности искусственного спутника Земли.

Движение в широком смысле слова называется всякое изменение вообще. Простейшей формой движения является механическое движение, которое заключается в изменении с течением времени положения тел или их частей друг относительно друга.

Кинематика — раздел механики, изучающий математическое описание движения идеализированных тел, без рассмотрения причин движения.

Материальная точка – тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями до других тел.

Положение каждого тела в пространстве всегда рассматривается относительно других тел.

Система отсчёта — это совокупность неподвижных друг относительно друга тел, по отношению к которым рассматривается движение, и отсчитывающих время часов.(учебник) Или совокупность тела отсчета, связанной с ним системы координат и системы отсчёта времени, по отношению к которым рассматривается движение (или равновесие) каких-либо материальных точек или тел (Википедия) Для того чтобы иметь возможность описывать движение количественно с телами, образующими систему отсчета, связывают какую-либо, например декартову, систему координат. Тогда положение частицы можно определить, задав ее координаты x, y, z.

Существуют несколько способов описания движения.

Координатный способ. Положение точки задается с помощью координат. Если точка движется, то ее координаты изменяются с течением времени, т.е. являются функциями времени: x=x(t), y=y(t), z=z(t). Для каждого момента времени мы сможем рассчитать координаты точки, а следовательно, и ее положение относительно выбранного тела отсчета.   

Векторный способ. Положение точки задается с помощью радиус-вектора. При движении материальной точки радиус-вектор, определяющий ее положение, с течением времени изменяется, т. е. является функцией времени: .Для любого момента времени рассчитать радиус-вектор точки, а значит, определить ее положение.

Закон движения — математическая формулировка того, как движется тело или как происходит движение более общего вида или набор зависимостей, которые выявляют все данные о движении точки.

В классической механике материальной точки закон движения представляет собой три зависимости трёх пространственных координат от времени, либо зависимость одной векторной величины (радиус-вектора) от времени, вида

Линия, по которой движется точка в пространстве, называется траекторией.В зависимости от формы траектории все движения точки делятся на прямолинейные и криволинейные. Если траекторией является прямая линия, движение точки называется прямолинейным, а если кривая -криволинейным. Перемещение –вектор, соединяющий положения движущейся точки в начале и в конце некоторого промежутка времени.

С корость -  векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта. Ускорение - производная скорости по времени, векторная величина, показывающая, на сколько изменяется вектор скорости точки при её движении за единицу времени. Ускорение можно разложить на сумму, , тангенциального (т.е. касательного к траектории, обусловленного изменением модуля скорости, , где ) и нормального (ценростремительного) (т.е. перпендикулярного траектории, обусловленного изменением направления скорости, ).

Движение по окружности искусственного спутника Земли.

3. Динамика материальной точки. Взаимодействия тел. Законы Ньютона. Понятия сил, массы, количества движения.

Д инамика — раздел механики, в котором изучаются причины возникновения механического движения. Динамика оперирует такими понятиями, как масса, сила, импульс, энергия. Динамика, базирующаяся на законах Ньютона, называется классической динамикой. Классическая динамика основана на трёх основных законах Ньютона:

1-й: Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых материальная точка сохраняет свою скорость постоянной, если на нее не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.

2 -й: В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

В случае, когда масса материальной точки меняется со временем, второй закон Ньютона формулируется с использованием понятия импульс: В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна равнодействующей всех приложенных к ней сил. , где   — импульс тела. Таким образом, сила характеризует быстроту изменения импульса.

3 -й: Материальные точки  взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению:

Д ействия тел друг на друга всегда носят характер взаимодействия. В простейших случаях взаимодействия количественной характеристикой является сила.

Сила – векторная физическая величина, характеризующая воздействие на данное телосо стороны других тел. Модуль этой величины определяет «интенсивность» воздействия, а направление совпадает с направлением ускорения, сообщаемому телу данным воздействием.

Масса — скалярная физическая величина, мера инертности тела. Под инертностью понимают свойство тела противиться изменению скорости под воздействием силы.

Количество движения (импульс) — векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела. В классической механике импульс тела равен произведению массы m этого тела на его скорость v, направление импульса совпадает с направлением вектора скорости: . ( )

4 билет. Основные фундаментальные взаимодействия в природе.Их проявления и сравнительные характеристики.Силовыеполя.Виды сил в механике.Гравитационныесилы.Движение космических тел. Силы упругости,силы трения.

1)Фундамента́льныевзаимоде́йствия — качественно различающиеся типы взаимодействия элементарных частиц и составленных из них тел.

На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:

• гравитационного( универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. Гравитация является самым слабым из четырёх типов фундаментальных взаимодействий.)

• электромагнитного (существует между частицами, обладающими электрическим зарядом^[1]. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля.)

• сильного (участвуют кварки и глюоны и составленные из них частицы, называемые адронами (барионы и мезоны).Оно действует в масштабах порядка размера атомного ядра и менее)

• слабого (ответственно, в частности, за бета-распад ядра. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия, значимые для ядерной физики (сильное и электромагнитное), характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако оно значительно сильнее гравитационного. 

2)Силово́епо́ле в физике — это векторное поле в пространстве, в каждой точке которого на пробную частицу действует определённая по величине и направлению сила (вектор силы).

Технически различают (как это делается и для других видов полей)

• стационарные поля, величина и направление которых могут зависеть исключительно от точки пространства (координат x, у, z), и

• нестационарные силовые поля, зависящие также от момента времени t.

Также

• однородное силовое поле, для которого сила, действующая на пробную частицу, одинакова во всех точках пространства и

• неоднородное силовое поле, не обладающее таким свойством.

Наиболее простым для исследования является стационарное однородное силовое поле, но оно же представляет собой и наименее общий случай.

Потенциальные поля

Е сли работа сил поля, действующих на перемещающуюся в нём пробную частицу, не зависит от траектории частицы, и определяется только её начальным и конечным положениями, то такое поле называется потенциальным. Для него можно ввести понятие потенциальной энергии частицы — некоторой функции координат частиц такой, что разность её значений в точках 1 и 2 равна работе, совершаемой полем при перемещении частицы из точки 1 в точку 2.

Сила в потенциальном поле выражается через потенциальную энергию как ее градиент:

П римеры потенциальных силовых полей:

• Ньютоново поле тяготения. Для поля материальной точки справедливо:

г де   — напряженность поля (ускорение свободного падения),   - потенциальная энергия, M — масса материальной точки,   — радиус-вектор, проведённый от материальной точки в точку наблюдения, r — длина этого радиуса-вектора,m — масса пробной частицы, G — некая константа (называемая гравитационной постоянной), численное значение которой зависит от выбранной системы единиц измерен

3)Виды сил в механике.

В механике обычно имеют дело с тремя основными видами сил: силой тяжести, силой упругости и силой трения.

А) Одним из проявлений закона всемирного тяготения является сила тяжести. Сила тяжести направлена к центру Земли и на поверхности Земли равна: F = mg

Б ) Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна удлинению тела и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела относительно других частиц при деформации. В простейшем случае одномерных малых упругих деформаций формула для силы упругости имеет вид:

В)Тре́ние — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде.