1. Механикалық қозғалыс. Кеңістік және уақыт Санақ жүйесі. Траектория, жол, орын ауыстыру векторы. Түзу сызықты қозғалыс. Орташа және лездік жылдамдық. Үдеу. Қисық сызықты қозғалыс. Нормаль және тангенциал үдеулер.

Механика – физиканың бөлімі, механикалық қозғалыстың себептері заңдылықтары қарастырылады. Механикалық қозғалыс механизмдер мен машиналардың транспорт қозғалысының негізі.

Физикалық әлемнің негізгі модельдері: 1) классикалық механика; 2) релятивистік механика; 3) кванттық механика. Классикалық механикада жылдамдықтары жарық жылдамдығынан көп есе аз макроскопиялық денелер қозғалысы қарастырылады. Релятивистік механикада жарық жылдамдығына жуық денелер қозғалысы, кванттық механика атомдар мен элементер бөлшектер қозғалыс заңдарын қарастырады.

Механиканың бөлімдері.

Кинематика – қозғалыс геометриясын оның себептерінсіз қарастырады.

Динамика – денелердің басқа денелермен әсерлесу кезіндегі қозғалысын қарастырады.

Статика – денелер жүйесінің тепе-теңдік заңдылықтарын қарастырады

Механиканың физикалық модельдері:

материалдық нүкте – берілген жағдайда өлшемдерімен формасын ескермеуге болатын массасы бар дене

абсолют қатты дене – кез-келген екі нүктесінің арасындағы ара қашықтық өзгермей қалатын дене (материалық нүктелер жүйесі)

абсолют серпімді дене – деформациясы оны тудыратын күштерге пропорционал Гук заңына бағынатын дене

Кез-келген қозғалысты ілгерілемелі және айналмалы қозғалыс қосындысы ретінде қарастыруға болады.

Ілгерілемелі қозғалыс – денемен байланысқан кез-келген түзу өзінің бастапқы қалпына паралель болып қалатын дене қозғалысы.

Айналмалы қозғалыс – айналу осіне қатысты барлық нүктелері шеңбер борйымен қозғалатын дене қозғалысы.

Материяның қозғалыс формалары: механикалық, электромагниттік, жылулық, т.б. Материаның қозғалыс формасының ең қарапайым түрі механикалық қозғалыс формасы.

Кинематика механиканың қозғалысты оның себептерін із қозғалысты қарастырады. Ол үшін алынған модельдер шеңберінде математикалық өрнек және физикалық тұжырымдар маңызды.

Механикалық жүйелердің модельдерін құру барысында материялдық нүкте ұғымы маңызды ролль атқарады.

Әрбір қозғалыс кезінде кем дегенде екі дене қатысады, олардың біреуін санақ денесі ретінде алуға болады. Ол кез-келген дене болуы мүмкін. Санақ денемсімен байланысқан координат жүйесін санақ жүйесі деп атайды. Кез-келген дененің кеңістіктегі орны үш координатамен анықталады.

Радиус-вектор.

Материалдық нүктенің қозғалысын сипаттау дегеніміз ке-келген уақыт мезетіндегі оның кеңістіктегі орынын көрсету деген сөз. Ол өзінің қозғалысы кезінде үздіксіз нүктелер жиынтығын траекторияны қалдырады.

Санақ жүйесіндегі нүктенің орнын әр түрлі әдіспен беруге болады.

Қозғалысты координаталық формада беру. Қозғалыс кезінде оның координаталары (x₁=x, x₂=y, x₃=z) уақыт бойынша өзгереді, яғни уақыттың функциясы болып табылады. Қозғалысты беру –осы функцияларды көрсету:

x₁=x₁(t), x₂=x₂(t), x₃=x₃(t)

Қозғалысты векторлық формада беру.Қозғалыс кезінде оның радиус-векторы үнемі өзгеріп отырады. Қозғалыс мынандай түрде беріледі:

= (t) (1.1)

Қозғалысты траектория параметрлері арқылы беру. Егер траектория берілсе, онда қозғалыс заңдары оның айналасында анықталады. Траекторияның қайсы бір нүктесі қозғалыс басы ретінде алынады, ал одан S ара қашықтағы нүкте:

S = S(t). (1.2)

Орын ауыстыру векторы. Орын ауыстыру векторы = (t+ t) – (t) бастапқы және соңғы нүтелерді қосатын бағытталған кесіндімен анықталады. Ол кесінділердің орыны t және t+ t. Уақыт мезеттеріне сәйкес келеді.

Сурет. 1.1

Жылдамдық. Орташа жылдамдық векторы мынаған тең:

(1.3)

Лездік жылдамдық.

(1.4)

Декарттық координат жүйесінде:

= = + + ,

мұндағы , , - бірлік өлшем бірліксіз векторлар, x, y, z остері бағыттарымен бағытталған.

Траекторияға жанама бойымен бағытталған лездік жылдамдық(сурет. 1):

= v,

мұндағы – траекторияға жанама бірлік вектор

Үдеу. t уақыттағы орташа үдеу мынаған тең:

(t, t+ t) = (1.5)

жылдамдық годографы (сурет. 2):

сурет. 2.2

t 0 кезде, үдеу:

= = (1.6)

Декарттық координат жүйесінде:

= + + .

Толық үдеу. өзара перпендикуляр екі құраушыдан тұрады: тангенциальдық үдеу

( ) = және нормаль үдеу = :

= + ( ) (1.7)

Толық үдеу модулі:

(1.8)

Айналмалы қозғалыс. Бұрыштық жылдамдық векторы. Қатты дененің айналмалы қозғалысы бұрыштық жылдамдық шамасымен анықталады. Модулі бойынша ол w= және сызықтық жылдамдық жанама бойынша бағытталатындай бағытта бағытталған:

= , (1.9)

Сурет. 2.3.

Элементар бұрыштық орын ауыстыру векторы. Элеменртар бұрыштық орын ауыстыру векторы: . Соондықтан бұрыштық жылдамдық:

= (1.10)

Бұрыштық үдеу. Бұрыштық жылдамдық уақыт бойынша туындысы бұрыштық үдеу деп аталады:

= (1.11)

Бұрыштық жылдамдық пен бұрыштық үдеудің өлшем-бірліктері – рад / с и рад / с² .

2. Термодинамиканың екінші бастамасы. Энтропия. Қайтымды және қайтымсыз процесстер. Айналмалы циклдің пәк-і.

Термодинамиканың екінші бастамасының кейбір тұжырымдамалары

1. Тұйық жүйелерде өтетін қайтымсыз процестерде жүйенің энтропиясы ұлғаяды.

2. Нәтижесі тек қыздырғыштан алынған жылуды оған эквивалентті жұмысқа түрлендіруде ғана болатын дөңгелек процестің өтуі мүмкін емес (Кельвин).

3. Нәтижесі тек салқын денеден ыстық денеге жылудың берілуінде ғана болатын процестің өтуі мүмкін емес (Клаузиус).

Термодинамиканың екінші бастамасы — статистикалық нысандардың (мысалы, атом, молекулалардың) үлкен санынан тұратын жүйелердің өз бетінше ықтималдығы аздау күйден ықтималдығы молырақ күйге ауысу процесін сипаттайтын табиғаттың түбегейлі заңы

Энтропия (гр. еntropіa – бұрылыс, айналу) – тұйық термодинамикалық жүйедегі өздігінен жүретін процестің өту бағытын сипаттайтын күй функциясы. Энтропияның күй функциясы екендігі термодинамиканың екінші бастамасында тұжырымдалады. Энтропия ұғымын термодинамикаға 1865 ж. Р.Клаузиус енгізген

Энтропия. Жылулық қозғалтқыштар.

Процестің шексіз кішкентай бөлігіндегі денеге берілетін келтірілген жылу мөлшері -ға тең.

Кез келген қайтымды дөңгелек процесс кезінде денеге берілетін келтірілген жылу мөлшері нолге тең

(13.1)

Интегралдың нолге тең болуы кейбір функцияның толық дифференциал екенін қөрсетеді. Яғни сол функция тек жүйенің күйімен ғана анықталадыда жүйе сол күйге келген жолға тәуелсіз болады.

, (13.2)

мұндағы күй функциясы энтропия деп аталады.

Қайтымды процестер үшін энтропияның өзгерісі:

.

Қайтымсыз процестер үшін жүйенің энтропиясы өсіп отырады:

> . (13.3)

Бұл өрнектер тек тұйық жүйелер үшін орындалады. Жүйе сыртқы ортамен жылу алмасатын болса, онда оның энтропиясы кез келген жолмен өзгереді.

Клаузиус теңсіздігі: тұйық жүйенің энтропиясы немесе өседі (қайтымсыз процестер үшін), немесе тұрақты болып қалады (қайтымды процестер үшін).

.

Егер жүйе 1-ші күйден 2-ші күйге қайтымды процесс жасай ауысатын болса, онда энтропияның өзгерісі:

. (13.4)

Бұл формула көмегімен энтропияны аддитивті тұрақтыға дейінгі дәлдікпен анықтауға болады. Энтропияның өзінің физикалық мағынасы жоқ, физикалық мағына тек энтропияның айырмасында болады.

. (13.5)

Изотермиялық процесте:

. (13.6)

Изохорлық процесте:

(13.7)

Энтропия аддитивтік қасиетке ие болады: жүйенің энтропиясы, жүйеге кіретін денелер энтропияларының қосындысына тең.

Энтропия жүйе күйінің термодинамикалық ықтималдылығымен байланысқан.

Жүйе күйінің термодинамикалық ықтималдылығы деп берілген макрокүйді жүзеге асыратын микрокүйлердің санын атайды.

.

Больцман теңдеуіне сәйкес: (13.8)

_{Нақты газдар, сұйықтар, қатты денелер.}

Егер газ идеалдық шарттарға бағынбаса оны нақты газ деп атайды. Нақты газдың күй теңдеуін алу үшін Голландия физигі Ван-дер-Ваальс Менделеев-Клапейрон теңдеуіне молекула өлшемдері мен олардың өзара тартылу күштерін ескеретін түзетулерді еңгізді.

Қайтымды процесс кері бағытта өткізуге болатын процесті тура бағытта өткізгенде жүйе қандай күйлерден өтсе, кері бағытта сондай тізбегінен өтетін процесті айтады. Қайтымды процеске тек тепе тең процестер жатады. Қайтымды процесте жүйені қоршаған денелерде ешқандай өзгеріс болмайды.

Қайтымсыз процестер өздігінен бір бағытта өтетін процес. Нақты процестер қайтымсыз процестер болады. Олар мейлінше баяу өте отырып, қайтымды процестерге тек жуықтай алады. Қайтымды процеске мысал ретінде вакумдегі абсолют серпімді серіппеге ілінген дененің өлшейтің тербелісің алуға болады.

Пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) – жүйенің (механизмнің) энергияны түрлендіру немесе басқа денеге беру тиімділігін сипаттайтын шама.