bilety_po_fizike
.rtf
-
Система единиц СИ. Основные и дополнительные единицы.
основные единицы СИ
Величина |
Единица измерения |
обозначения |
межд |
Рус |
|||
Длина |
Метр |
М |
m |
Время |
Секунда |
С |
s |
Масса |
килограмм |
кг |
kg |
Кол-во вещ-ва |
Моль |
моль |
mol |
Сила света |
Кандела |
кд |
cd |
Сила эл тока |
ампер |
А |
A |
Абсолютная температура |
кельвин |
к |
К |
Плоский угол |
радиан |
Рад |
Rad |
Телесный угол |
Стерадиан |
Ср |
sr |
Дополнительные единицы
Величина |
Единица измерения |
обозначения |
межд |
Рус |
|||
Сила |
Ньютон |
Н |
N |
Энергия |
Джоуль |
Дж |
J |
Мощность |
Ватт |
Вт |
W |
Давление |
Паскаль |
Па |
Pa |
Электрический заряд |
Кулон |
Кл |
С |
Электроёмкость |
Фарад |
Ф |
F |
Световой поток |
Люмен |
лм |
Lm |
Разность потенциалов |
Вольт |
Вт |
V |
Сопротивление |
Ом |
Ом |
Ω |
Магнитный поток |
Вебер |
Вб |
wb |
Магнитная индукция |
Тесла |
Тл |
Т |
Индуктивность |
Генри |
Гн |
Н |
-
понятие мгновенной скорости
Мгновенная скорость V=dr/dt =dS/dt*ϯ V=1 [м/c], где r- радиус-вектор материальной точки, t- время, s- расстояние вдоль траектории движения, путь, ϯ- (тао) единич вектор, касательный к траектории.
Ск наз векторная величина численно равная производной по времени от радиус – вектора точки
V=VX * i+VY * j + Vz * k
V=ФОРМУЛА, рисунок
Vx=dx/dt Vy=dy/dt VZ=dz/dt
-
понятие мгновенного ускорения.
Мгновенное ускорение a= dV/dt = d2r/dt2 [a]= 1 м/с2
a= ax * I + ay * j + az * k
ускорение в точке наз векторная величина численно равная первой производной по t от вектора скорости, или второй производной по t от радиус-вектора точки
ЗДЕСЬ формула
ax=dVx/dt ay=dVy/dt az=dVz/dt
-
вращательное движение материальной точки. Угловая скорость и угловое ускорение.
V=ω*R скорость = угловая ск* радиус
Угловая скорость ω=dᵠ/dt , где ᵠ-угловое перемещение, ω=2πV
Угловое ускорение ɛ=dω/dt
-
нормальное и тангенциальное ускорение.
Тангенциальное (касательное) ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке траектории движения. Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю при криволинейном движении. Вектор тангенциального ускорения лежит на одной оси с касательной окружности, которая является траекторией движения тела.
Нормальное ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль нормали к траектории движения в данной точке на траектории движения тела. То есть вектор нормального ускорения перпендикулярен линейной скорости движения. Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению и обозначается буквой n. Вектор нормального ускорения направлен по радиусу кривизны траектории.
Полное ускорение при криволинейном движении складывается из тангенциального и нормального ускорений по правилу сложения векторов и определяется формулой:
6. первый закон Ньютона. Масса. Сила.
Первый закон Ньютона- если на тело не действует силы или действует система уравновешенных сил, то тело движется равномерно и прямолинейно до тех пор пока силы не выведут тело из этого состояния .
Замечания:
-
____________ отсюда V=const
-
Состояние покоя и движения с постоянной скоростью является одним и тем же динамическим состоянием
Принцип относительности Галилея
Будем производить разные механические опыты в вагоне поезда, идущего равномерно по прямолинейному участку пути, а затем повторим те же опыты на стоянке или просто на земной поверхности. Будем считать, что поезд идет совершенно без толчков и что окна в поезде завешены, так что не видно, идет поезд или стоит. Пусть, например, пассажир ударит по мячу, лежащему на полу вагона, и измерит скорость, которую мяч приобретет относительно вагона, а человек, стоящий на Земле, ударит таким же образом по мячу, лежащему на Земле, и измерит скорость, полученную мячом относительно Земли. Оказывается, мячи приобретут одинаковую скорость, каждый относительно «своей» системы отсчета. Точно так же яблоко упадет с полки вагона по тому же закону относительно вагона, по которому оно падает с ветки дерева на Землю. Производя различные механические опыты в вагоне, мы не смогли бы выяснить, движется вагон относительно Земли или стоит.
Все подобные опыты и наблюдения показывают, что относительно всех инерциальных систем отсчета тела получают одинаковые ускорения при одинаковых действиях на них других тел: все инерциальные системы совершенно равноправны относительно причин ускорений.
Все законы механики (динамики) протекают одинаково во всех инерциальных системах отчета
-
первый закон можно принять за отделение инерциальной системы отчета
-
движение с постоянной скоростью есть общее св-во всех материальных тел и носит название инерции. Инерция не явл причиной движения, это св-во тел (сохран свою постоян если на него не действ силы)
масса в динамике – может рассматриваться как мера инертности тела, то есть способности сохранять неизменной до тех пор, пока него не действуют другие тела
сила – есть характеристика взаимодействия, по крайней мере двух тел, определяющая либо деформацию (статистическое проявление сил) либо ускорение (динамическое проявление сил) либо и то и другое
7. второй закон Ньютона. Закон сохранения импульса.
II закон – ускорение приобретаемое телом под действием силы прямопропорционально действующей силе (сила является причиной ускорения)
Замечания: 1) 2-ой закон устанавливает связь между динамической характеристикой взаимодействия силы F и кинематической характеристикой ускорения
2) если на тело действует неск сил, то во 2-ом законе речь идет о равнодействующей всех сил.
3) 2-ой закон справедлив для материальных точек. Если рассматривается макроскопическое тело, то ускорение считается ускорением центром масс тела
4) 2-ой закон справедлив только в ИСО
5)2-ой закон вводит понятие инертной массы. Масса – мера инертности тела [m]= 1кг
6) 2-ой закон вводит единицу измерения силы [F]= 1 кг*м/с2 = 1 ньютон
Общий вид 2-го закона
Импульс тела – явл мерой механического движения и равная произвед массы тела на его скорость. p=m*v [p]=1 кг*м/c= 1 Н*с
Закон сохранения импульса-(для точки) если на точку не действ сил, или сумма сил = 0, то импульс точки сохраняется
Закон сохранения импульса утверждает, что векторная сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.
8. третий закон Ньютона.
III. закон – если взаимодействует точка i с точкой k, то влюбой момент взаимодействия:
Замечания: 1) 3-ий закон относится к силе взаимодействия и он справедлив в любых системах отчета
2) сила взаимодействия всегда одной и той же природы (справедлив в механике)
3) 3 –ий закон не применим к силам инерции, т.к. нельзя указать тело, со стороны которого они действуют.
9. элементарная работа. Полная работа.
Элементарной работой наз величина
10 . понятие энергия. Кинетическая и потенциальная энергия.
Энергия- это количественная мера различных форм движения материи. Бывает механич форма движения материи, тогда о энергии бывает как о механической энергии
Механич энергия это сумма кинетической и потенциальной энергии системы
Кинетическая энергия- энер движения она равна работе силы приложенной к точке при переходе ее из состояния покоя в состояние с заданной скоростью
Ек явл аддитивной величиной- Ек системы точек равна алгебраической сумме энергии всех точек систем
Потенциальная энергия (не универсальна)- энер взаимодействия, зависит от взаимного расположения точек системы. Ер гравитацион взаимодействие систем – Земля.
11. полная энергия системы. Закон сохранения энергии.
Полная мех энергия- сумма кинетич и потенц энергии.
закон сохран энергии. Если система замкнута (работа внешних сил равна нулю, а все внутренние силы потенциальны), то полная энергия системы сохраняется
замечание: если система изолирована от внешних воздействий и внутренней силы потенциальна, то Ек и Ер могут меняться в системе, могут переходить от одной части к другой, но полная энергия сохраняется
14. постулаты специальной теории относительности.
СТО— теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света.
I. 1) все физ-ие процессы (законы, явления)(механические, химич, оптические) протекают одинаково во всех инерциальных системах отчета
Замечания: 1) этот постулат расширяет механ-ий принцип относительности на всеобщий принцип и носит название принцип относительности Энштейна
2) все ИСО равноправны
II. 2) ск света в вакууме одинакова во всех ИСО и не зависит от скорости движения источника и приемника сигнала. c=3*108 м/с – ск света вакууме.
Замечания: 1) этот постулат явл следствием принципа причинности. (двигаясь со ск света можно увидеть только темноту)
2) для ск света в вакууме не выполняется класс ический закон сложения скоростей
3) ск света в вакууме явл max допустимой скоростью движения материального объекта
(для нетрино 2-ой постулат нарушается т.е. нетрино двигается быстрее ск света)
15. следствия из преобразований Лоренца.
Кинематические формулы преобразований координат (xyz) и времени в СТОназ преобразованиями Лоренца.
Следствия: 1)релятивистское замедление хода часов
( - собственное время, промежуток времени между 2-мя событиями происходящих в одной точки системы K’; - промежуток времени между этими же событиями в системе K)
2) релятивистское сокращение длины объекта
( - длина объекта СО, в кот он покоится; - длина объекта СО, относительно кот он движется со ск V)
3) релятивистская масса ( - масса покоя, - масса объекта, движущегося со ск V – массы не одинаковы)
4) полная энергия релятивистской частицы
17. идеальный газ. Уравнение Клайперона-Менделеева.
Идеальный газ – сильно разреженный газ с малой плотностью
Характеристика идеального газа:
-
В идеальном газе длина свободного пробега намного больше радиуса молекул
-
Внутренняя энергия явл только кинетической
-
За время свободного пробега частицы можно считать не взаимодействующими
-
Они взаимодейст только при столкновении
-
Столкновение молекул можно считать абсолютно упругим ударом , кинетическая энергия при этом не теряется
-
Идеаль газ невозможно увеличение давления или уменьшением объема превратить в жидкость. Идеаль газ существ при t-ре выше критической
Уравнение Клайперона-Менделеева.
pV/T=m/M*R где: р- давление (Па), V – объем (м3), Т – абсолютная t-ра (К)
для одного и того же кол-ва любого газа отношение pV/T=const=R=8,31 Дж/моль*К, где R- универсальная газовая постоянная.
ʋ=m/M – одна моль содержит столько же структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г С12, где ʋ - кол-во вещества (моль), М – Mr*10-3(г/моль)
отсюда pV=ʋRT
18. понятие о степенях свободы газовых молекул. Основное ур-е состояния идеального газа.
i- число степеней свободы – это число независимых переменных полностью характеризующих состояние системы
-
Газ из одноатомных молекул:
i=3 (поступательные степени свободы)
-
Газ из двух атомных молекул с жесткой связью, такая молекула напоминает гантель
I=3+2 ( может вращаться) Ʃi=5
-
Газ из двух атомных молекул с упругой связью
i=2+3+1 ( колебательная степень свободы) Ʃ=6
-
Газ из трех атомных молекул
i=6 (связи жесткие)
Ур-е состояния идеального газа
PV=N/NA*RT , где N-число молекул, Na=6,02*1023 – постоян Авогадро
R/NA=k=1,38 * 10-23 Дж/К, где к- постоян Больцмана
Отсюда PV/T=kN
20. температура. Термодинамическая шкала.
Температура- скалярная физ величина, характеризующая интенсивность теплового движения молекул изолированной системы [T] = 1 К
Температура есть мера средне квадратичной кинетической энергии молекул газа
Смысл средней кВ скорости
Средняя кв скорость определяет температуру газа
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ шкала (Кельвина шкала) - абсолютная шкала температур, не зависящая от свойств термометрического вещества (начало отсчета - абсолютный нуль температуры). Построение термодинамической температурной шкалы основано на втором начале термодинамики и, в частности, на независимости кпд Карно цикла от природы рабочего тела. Единица термодинамической температуры - кельвин (К)
21. первое начало термодинамики.
Представ собой закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов.
Кол-во теплоты, переданное системе идет на приращение ее внутренней энергии и на совершение работы над внешними телами
Это в дифференциальной форме
Это в интегральной форме
Сдествие 1-го начал термодинамики: невозможность построения вечного двигателя (циклически работающая тепловая машина, кот могла бы работать без затрат энергии из вне – соверш работу но не получ теплоту) 1-го рода.
22. работа в термодинамике. Работа при изопроцесах в газах.
Работа в термодинамике– это изменение внутренней энергии системы, связанное с изменением ее объема и расположения ее частей относительно друг друга. Например, ударяя по куску свинца молотком, сгибая и разгибая проволоку или сжимая находящийся под поршнем в цилиндре газ, мы каждый раз совершаем над системой работу и тем самым изменяем ее внутреннюю энергию. Мерой изменения внутренней энергии при этом является величина совершенной работы. Работа газа положительна при расширении газа и отрицательна при его сжатии. На p–V-диаграмме работа газа численно совпадает (по модулю) с площадью фигуры под графиком зависимости давления от объема.
Работа при изопроцесах.
-
Изохорный . V-const Av=
-
Изобарный. p=const
-
Изотермический. T=const
23. теплоемкость. Уравнение Майера.
Тело теплоемкости - наз величина численно равная кол-ву теплоты, необходимому для изменения t-ры тела на один градус. Теплоемкость бывает:
-
Массовая – с – это теплоем одного кг данного вещ-ва [Дж/кг*К]
-
Молярная – С – это теплоем одного моль данного газа [Дж/моль*К]
Моляр теплоем в процее p=const, наз изобарный Cp, а в процессе V=const наз изохорный Cv
Удельная теплоем идеального газа зависит от харакетера процесса отвода и подвода теплоты, от атомности газа, и t-ры, теплоемкости реальных газов и от давления
Уравнение Майера
24. адиабатный процесс. Уравнение Пуассона.
Адиабат процесс- наз процесс происходящий без теплообмена с окр средой. Адиабатическим процессами можно считать все быстропротекающие процессы. Адиабатические процессы происходят в двигателях внутреннего сгорания , в холодильных установках и т. д.
25. второе начало термодинамики.
Осн формулировка- 2 закон термодинамики связан с необратимостью односторонней направленностью всех естественных в макромире
Формулировка Больцмана – природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным
Или- внутр энергия не может самопроизвольно переходить от тела с меньшей t-рой к телу с большей t-рой (вечный двигатель 2-го рода невозможен)
30. электрический заряд. Ионизация. Элементарный заряд. Закон сохранения электрического заряда.
Эл заряд – это св-во некоторых элементарных частиц притягивать или отталкивать др заряженные частицы. Наличие притяжения и отталкивания свидетельствуют о сущ-ние в природе двух зарядов. Их условно назвали полож и отриц зарядами. Одноименные заряды- отталкиваются, разноименные- притягиваются .
Элементарный заряд – наименьший заряд, он равен заряд электрона (со знаком минус) и заряду протона (со знаком плюс). q= 1,6 * 1019 Кл
Ионы – все заряженные частицы
Ионизация - образование положит. и отрицат. ионов и свободных эл-нов из электрически нейтральных атомов и молекул. Термином «И.» обозначают как элементарный акт (И. атома, молекулы), так и совокупность множества таких актов (И. газа, жидкости).
Закон сохранения эл заряда – в замкнутой электрически изолированной системе алгебраически сумма зарядов тел остается неизменной.
31. Закон Кулона.
Сила взаимодействия неподвижных точечных, заряженных тел в вакууме прямопропорциональна величине зарядов тел, обратнопропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей заряды
(точечный заряд- тело размеры которого малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел )
32. Электрическое поле. Напряженность эл-го поля.
Эл-ое поле – это материальный фактор посредством которого осуществляется электростатическое взаимодействие .
Эл поле материально, неосязаемо, распрост в вакууме со ск света, безгранично, продолжает существовать и после исчезновения заряженного тела. Осн св-во эл поля – это силовое действие на помещенный в него эл-ий заряд. Эл поле описывается 2-мя характеристиками: 1. Силовая – напряженность. 2. Энергетическая - потенциал
Напряженность эл поля – физ величина численно равная отношению сил действующей на положит-ый точечный заряд (пробный), помещенный в данную точку поля. Вектор напряженности совпадает с направление силы, действующей на полож заряд
Напряжение поля точечного заряда
33. работа эл поля по перемещению заряда. Потенциальная энергия заряженной частицы в электрическом поле.
Работа сил эл поля по перемещению зарядов. Работа по перемещению пробного заряда в эл поле, не зависит от формы траектории. Электростатические силы консервативны, поле консервативных сил – потенциальное.
34. потенциал эл роля. Разность потенциалов. Напряжение.
Потенциалом эл поля точечного заряда наз отношение потенциальной энергии пробного заряда, помещенного в данную точку поля к величине этого заряда.
Разность потенциалов – скалярная физ величина, являющаяся энергетической характеристикой эл-го поля. Разность потенциалов есть напряжение или отношение работы поля по перемещению пробного заряда между 2-мя точками к величине этого заряда:
ᵠ1-ᵠ2=U=A/q [вольт]=[Дж/Кл]
Напряжение – физ величина, равная отношению работы эл поля по перемещению эл-кого заряда на данном участке цепи к величине этого заряда:
U=A/q [Вольт]
35. типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризованность, напряженность поля в диэлектрике.
Диэлектрики – вещ-ва, проводящие эл ток в 1015 – 1020 раз хуже проводников (металлов), к ним относятся пластмассы, керамика и т.п.
Типы: 1) полярные- молекулы, у кот центр инерции полож и отриц-ых зарядов не совпадают . (вода; CO; N2O; S2O; NH; HCL). Молекулы – диполи.
2) неполярные - молекулы, у которых центы инерции пож и отриц-ых зарядов совпадают ().
Электрический дипольный момент молекулы , где q - суммарный заряд ядер или электронов; l - вектор, представляющий собой плечо эквивалентного диполя
Поляризация диэлектриков – молекулы неполярных диэлектриков поляризуются по действием эл поля. Неполяная молекула деформируется и приобретает эл момент – поляризуется
Молекулы поляр диэлек в отсутствии эл поля расположены хаотично, поэт векторная сумма эл-их моментов молекул = 0
Поляризаванность – отношение векторной суммы эл-их моментов молекул на единицу объема диэлектрика
напряженность поля в диэлектрике.
электрическое поле в диэлектрике векторно складывается из внешнего поля с напряженностью и поляризационных зарядов, кот создают поле с напряженностью . Напряженность результирующего поля внутри проводника Заряды будут индуцироваться на поверхности проводника до тех пор пока напряженность поля внутри проводника не стане = 0. Величина напряженности поля в диэлектрике меньше, чем вакууме. Другими словами, любой диэлектрик ослабляет внешнее электрическое поле.
36. проводники в электрическом поле. Конденсаторы.
Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, на которых расположены равные и противоположные по знаку заряды, и проводники разделены слоем диэлектрика. Виды по форме обкладок : плоские, сферические, цилиндрические. По типу диэлектрика: воздушные, бумажные, керамические и др.
Емкость плоского конденсатора
Последовательное соединение конденс:
Параллельное соед конденс: С=С1+С2+С3+…+СN