- •3. Равномерное и равнопеременное движения. Координатное и графическое представления.
- •4. Криволинейное движение. Нормальное и тангенциальное ускорение.
- •5. Движение точки по окружности. Угловые перемещение, скорость, ускорение. Связь между линейными и угловыми характеристиками.
- •6. Динамика материальной точки. Сила и движение. Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона.
- •7. Фундаментальные взаимодействия. Силы различной природы (упругие, гравитационные, трения), второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
- •8. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела.
- •9. Силы сухого и вязкого трения. Движение по наклонной плоскости.
- •11. Импульс системы материальных точек. Уравнение движения центра масс. Импульс и его связь с силой. Столкновения и импульс силы. Закон сохранения импульса.
- •14. Потенциальные и непотенциальные поля. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.
- •15. Закон всемирного тяготения. Поле тяготения, его напряженность и потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.
- •16. Работа по перемещению тела в поле тяготения.
- •17. Механическая энергия и её сохранение.
- •18. Соударение тел. Абсолютно упругий и неупругий удары.
- •19. Динамика вращательного движения. Момент силы и момент инерции. Основной закон механики вращательного движения абсолютно твердого тела.
- •20. Вычисление момента инерции. Примеры. Теорема Штейнера.
- •21. Момент импульса и его сохранение. Гироскопические явления.
- •22. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела.
- •24. Математический маятник.
- •26. Энергия колебательного движения.
- •27. Векторная диаграмма. Сложение параллельных колебаний одинаковой частоты.
- •28. Биения
- •29. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •30. Статистическая физика (мкт) и термодинамика. Состояние термодинамической системы. Равновесное, неравновесное состояния. Термодинамические параметры. Процесс. Основные положения мкт.
- •31. Температура в термодинамике. Термометры. Температурные шкалы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.
- •32. Давление газа на стенку сосуда. Закон идеального газа в мкт.
- •33. Температура в мкт(31 вопрос). Средняя энергия молекул. Среднеквадратичная скорость молекул.
- •34. Число степеней свободы механической системы. Число степеней свободы молекул. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекулы.
- •35. Работа, совершаемая газом при изменениях его объема. Графическое представление работы. Работа в изотермическом процессе.
- •37.Первое начало тд. Применение первого начала к различным изопроцессам.
- •38. Теплоемкость идеального газа. Уравнение Майера.
- •39. Уравнение адиабаты идеального газа.
- •40. Политропические процессы.
- •41. Второе начало тд. Тепловые двигатели и холодильники. Формулировка Клаузиуса.
- •42. Двигатель Карно. Кпд двигателя Карно. Теорема Карно.
- •43. Энтропия.
- •44. Энтропия и второе начало тд.
- •46. Распределение молекул газа по скоростям. Распределение Максвелла.
- •48. Свободные затухающие колебания. Характеристики затухания: коэффициент затухания, время, релаксация, декремент затухания, добротность колебательной системы.
- •49. Электрический заряд. Закон Кулона. Электростатическое поле (эсп). Напряженность эсп. Принцип суперпозиции. Силовые линии эсп.
- •50.Работа по перемещению заряда в эсп. Потенциальная энергия и заряд эсп. Принцип суперпозиции. Теорема о циркуляции для эсп.
- •51. Поток вектора напряженности эсп. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету эсп. Бесконечной равномерно заряженной плоскости.
46. Распределение молекул газа по скоростям. Распределение Максвелла.
Скорости молекул газа имеют различные значения и направления, причем из-за огромного числа соударений, которые ежесекундно испытывает молекула, скорость ее постоянно изменяеться. Поэтому нельзя определить число молекул, которые обладают точно заданной скоростью v в данный момент времени, но можно подсчитать число молекул, скорости которых имеют значение, лежащие между некоторыми скоростями v1 и v2 . На основании теории вероятности Максвелл установил закономерность, по которой можно определить число молекул газа, скорости которых при данной температуре заключены в некотором интервале скоростей. Согласно распределению Максвелла, вероятное число молекул в единице объема; компоненты скоростей которых лежат в интервале от до, отдои отдо, определяются функцией распределения Максвелла
где m - масса молекулы, n - число молекул в единице объема. Отсюда следует, чтсг число молекул, абсолютные значения скоростей которых лежат в интервале от v до v + dv, имеет вид
Распределение Максвелла достигает максимума при скорости , т.е. такой скорсти, к которой близки скорости большинства молекул. Площадь заштрихованной полоски с основанием dV покажет, какая часть от общего числа молекул имеет скорости, лежащие в данном интервале. Конкретный вид функции распределения Максвелла зависит от рода газа (массы молекулы) и температуры. Давление и объем газа на распределение молекул по скоростям не влияет.
Кривая распределения Максвелла позволит найти среднюю арифметическую скорость
.Таким образом,
С Повышением температуры наиболее вероятная скорость возрастает, поэтому максимум распределения молекул по скоростям сдвигается в сторону больших скоростей, а его абсолютная величина уменьшается. Следовательно, при нагревании газа доля молекул, обладающих малыми скоростями уменьшается, а доля молекул с большими скоростями увеличивается.
47. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле тяжести. Для идеального газа, имеющего постоянную температуруT и находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёма ускорение свободного паденияg одинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:
где p — давление газа в слое, расположенном на высоте h, p0 — давление на нулевом уровне (h = h0), M — молярная массагаза,R — газовая постоянная,T — абсолютная температура. Из барометрической формулы следует, что концентрация молекулn (или плотность газа) убывает с высотой по тому же закону:
где m — масса молекулы газа, k — постоянная Больцмана.
В присутствии гравитационного поля (или, в общем случае, любого потенциального поля) на молекулы газа действует сила тяжести. В результате, концентрация молекул газа оказывается зависящей от высоты в соответствии с закономраспределения Больцмана:
n = n0exp( -mgh / kT )
где n - концентрация молекул на высоте h, n0 - концентрация молекул на начальном уровне h = 0, m - масса частиц, g - ускорение свободного падения, k - постоянная Больцмана, T - температура.
Мы можем видеть, что концентрация молекул у дна сосуда оказывается выше, чем концентрация в верхней части сосуда. Под действием теплового движения молекулы подбрасываются вверх, а затем падают вниз за счет действия сил тяжести.
Если высота сосуда много меньше чем kT/mg, то зависимостью концентрации от высоты можно пренебречь. С другой стороны, в атмосфере концентрация молекул быстро уменьшается с увеличением высоты и, поэтому, величина атмосферного давления также уменьшается. Принимая во внимание, что P = nkT, мы можем записать так называемую барометрическую формулу, описывающую изменение атмосферного давления в зависимости от высоты:
P = P0exp( -mgh / kT )
Измеряя давление за бортом самолёта, мы можем вычислить при помощи барометрической формулы приблизительную высоту полёта.