Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

Неинерциальная система отсчёта — система отсчёта, к которой не применим закон инерции (говорящий о том, что каждое тело, в отсутствие действующих на него сил, движется по прямой и с постоянной скоростью), и поэтому для согласования сил и ускорений в которой приходится вводить фиктивные силы инерции. Всякая система отсчета, движущаяся с ускорением относительно инерциальной, является неинерциальной.

Силы инерции — силы, обусловленные ускоренным движением неинерциальной системы отсчета (НСО) относительно инерциальной системы отсчета (ИСО). Основной закон динамики для неинерциальных систем отсчета:  , где   — сила, действующая на тело со стороны других тел;

  — сила инерции, действующая на тело относительно поступательно движущейся НСО.   — ускорение НСО относительно ИСО. Она появляется, например, в самолете при разгоне на взлетной полосе;

  — центробежная сила инерции, действующая на тело относительно вращающейся НСО.   — угловая скорость НСО относительно ИСО,   — расстояние от тела до центра вращения;

  — кориолисова сила инерции, действующая на тело, движущееся со скоростью   относительно вращающейся НСО.    — угловая скорость НСО относительно ИСО (вектор направлен вдоль оси вращения в соответствии с правилом правого винта).

Динамика вращательного движения ATT. Момент силы относительно оси. Момент инерции материальной точки и твердого тела. Момент инерции простых тел относительно оси, проходящий через центр масс. Теорема Штейнера.

Вращательное движение – все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на прямой (прямая – ось вращения)

Момент силы — векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора на вектор этой силы

Момент инерции – произведение массы на квадрат расстояние от точки до оси.

ВСТАВИТЬ СЮДА ИНФУ ИЛИ ФОРМУЛЫ

Теорема Штейнера - момент инерции тела относительно произвольной оси равен сумме момента инерции этого тела относительно параллельной ей оси, проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела на квадрат расстояния  между осями.

Момент импульса силы. Момент импульса вращающегося тела относи­тельно оси и закон его сохранения. Основное уравнение динамики враща­тельного движения

Закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы тел относительно любой неподвижной точки не изменяется с течением времени. 

Момент импульса – скалярная величина равная проекции на эту ось вектора момента инерции определенного относительно точки О данной оси

Момент импульса твердого тела относительно оси есть сумма моментов импульса отдельных частиц, из которых состоит тело относительно оси. 

Момент силы равен произведению момента инерции на угловую скорость и деление на время (произведение момента инерции на угловое ускорение)

Работа и мощность при вращении. Кинетическая энергия вращающего­ся тела. Аналогия между поступательным и вращательным движениями.

Работа вращающего момента равна произведению момента на угол поворота.

Мощность при вращательном движении тела равна произведению вращающего момента (момента пары) на угловую скорость

Кинетическая энергия вращающегося тела равна произведению момента инерции на угловую скорость в квадрате и разделить на двушечку

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов. Тепловое движе­ние. Макроскопические параметры. Уравнение состояния. Внутренняя энер­гия.

Согласно МКТ любое тело твердое, жидкое, газ состоит из молекул, эти частицы находятся в хаотическом движении, интенсивность движения зависит от температуры тела

Макроскопическими параметрами состояния являются давление, объем, температура

Уравнения состояния идеального газа – Уравнение Клапейрона-Менделеева PV=MRT

Внутренняя энергия реального газа складывается из кинетической энергии теплового движения его молекул и потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия

Давление и температура газа с точки зрения молекулярно­кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической тео­рии. Опытные газовые законы идеального газа. Уравнение Клапейрона- Менделеева.

Давление газа - результат ударов его молекул о стенки сосуда, при этом в одних местах поверхности стенок молекулы ударяются о них, в то время как в других местах удары отсутствуют (эта картина меняется все время беспорядочным образом)

Температура – степень нагретости тела.

При нагревание на n приращение давление будет в n раз больше те приращение давления пропорционально приращению температуры

Давление некоторой массы газа при нагревании на 1С при неизменном объеме увеличивается на 1/273 часть давления, которое эта масса газа имела при 0C

З-н Бойля-Мариотта – давление некоторой массы газа при постоянной температуре обратно пропорционально объему газа (p1/p2=v2/v1)

З-н Гей-Люссака – при нагревании на 1 градус цельсия при постоянном давлении увеличивается на 1/273 часть объема который эта масса газа имела при 0C (V/T=const P/T=const)

Уравнение Клапейрона-Менделеева PV=MRT

Основы статистической физики. Вероятность флуктуации. Распределе­ние Максвелла. Распределение молекул по скоростям, импульсам и энергиям. Средняя кинетическая энергия молекулы. Скорости теплового движения молекулы.

Статистической физикой называется раздел физики, посвященный изучению свойств макросистем, исходя из свойств частиц, образующих эти системы, и взаимодействий между ними. Она истолковывает физические свойства макросистем, непосредственно наблюдаемые на опыте и проявляющиеся как суммарный, усредненный результат действия отдельных частиц. Статистическая физика базируется на основных положениях молекулярно кинетической теории и изучает те свойства тел, которые наблюдаются на опыте (давление, температура и т.д.).

Необходимо отметить, что движение каждой частицы может быть описано законами классической механики. Однако число частиц в макросистеме велико, а направление и величина скорости каждой из них в данный момент случайны.

Флуктуация - термин, характеризующий любое колебание или любое периодическое изменение. В квантовой механике — случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц; вызываются тепловым движением частиц

Примером термодинамических флуктуаций являются флуктуации плотности вещества в окрестностях критических точек, приводящих, в частности, к сильному рассеянию света веществом и потере прозрачности

Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Среднее число столкновений. Средняя длина свободного пробега молекул Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

Распределение Больцмана определяет распределение частиц в силовом поле в условиях теплового равновесия. С уменьшением температуры число молекул на высотах, отличных от нуля, убывает. При T = 0 тепловое движение прекращается, все молекулы расположились бы на земной поверхности. При высоких температурах, наоборот, молекулы оказываются распределёнными по высоте почти равномерно, а плотность молекул медленно убывает с высотой. Так как mgh – это потенциальная энергия U, то на разных высотах U = mgh – различна. Следовательно, характеризует распределение частиц по значениям потенциальной энергии – это закон распределения частиц по потенциальным энергиям – распределение Больцмана.

Число степеней свободы – число независимых переменных (координат) полностью определяющих положение системы в пространстве

Для одноатомного газа приписывают три степени свободы поступательного движения, для двухатомного – три степени свободы поступательного движения и две степени свободы вращательного движения, трехатомные и многоатомные не линейные молекулы имеют шесть степеней свободы

З-н равномерного распределения энергии по степеням свободы – на каждую поступательную и вращательную степеней свободы приходится kT/2 энергии, на каждую колебательную kT, таким образом средняя энергия молекулы равна произведению степеней свободы на kT/2