- •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.
48. Свободные затухающие колебания. Характеристики затухания: коэффициент затухания, время, релаксация, декремент затухания, добротность колебательной системы.
Затуханием колебаний называется постепенное ослабление колебаний с течением времени, обусловленное потерей энергии колебательной системой. Закон затухания колебаний зависит от свойств колебательной системы. Система называется линейной, если параметры, характеризующие существенные в рассматриваемом процессе физические свойства системы, не изменяются в ходе процесса. Свободные затухающие колебания линейной системы описываются уравнением:
где - коэффициент затухания, - собственная частота системы, т.е. частота, с которой совершались бы колебания в отсутствии затухания. Выражение коэффициента затухания через параметры системы зависит от вида колебательной системы.
Для решения уравнения
производится подстановка .Эта подстановка приводит к характеристическому уравнению:
которое имеет два корня:
При не слишком большом затухании (при) подкоренное выражение будет отрицательным. Если его представить в видегде- вещественная положительная величина, называемая циклической частотой затухающих колебаний и равная
то корни уравнения запишутся в виде:
Общим решением уравнения будет функция:
которую можно представить в виде:
Здесьи- произвольные постоянные.
движение системы можно условно рассматривать как гармоническое колебание частоты w с амплитудой, изменяющейся по закону:
Период затухающих колебаний определяется формулой:
При незначительном затухании период колебаний практически равен
Такое отношение амплитуд называется декрементом затухания, а его натуральный логарифм - логарифмическим декрементом затухания:
Логарифмический декремент затухания обратен по величине числу колебаний, совершаемых за то время, за которое амплитуда уменьшается в «e» раз.
Помимо рассмотренных величин для характеристики колебательной системы употребляется величина
называемаядобротностью колебательной системы. Добротность пропорциональна числу колебаний, совершаемых системой за то время, за которое амплитуда колебаний уменьшается в «e» раз.
время релаксации — время, за которое амплитуда колебаний уменьшится в e раз.
49. Электрический заряд. Закон Кулона. Электростатическое поле (эсп). Напряженность эсп. Принцип суперпозиции. Силовые линии эсп.
Объяснение электризации было осуществлено в 1881 году Гельмгольцем, который выдвинул гипотезу о существовании электрически заряженных элементарных частиц. Впоследствии эта гипотеза подтвердилась открытием в 1897 году Томсоном электрона. Электрон имеет электрический заряд равный Кл., который называется элементарным. Величина любого заряда q, кратна элементарному, т.е. q=ne (где n – целое число). Тела, в которых электрические заряды могут свободно перемещаться, называются проводниками, например, все металлы являются хорошими проводниками. Тела, в которых возможность перемещения зарядов весьма ограничена, называются диэлектриками или изоляторами, заряды в таких телах называются связанными или поляризационными. Промежуточные положение занимают полупроводники. Их электропроводность в значительной мере зависит от внешних условий, главным образом от температуры.
В изолированной системе алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной. Это утверждение носит название закона сохранения заряда. Наличие у тела электрического заряда проявляется в том, что такое тело взаимодействует с другими заряженными телами. Тела, несущие заряды одинакового знака, отталкиваются друг от друга. Тела, заряженные разноименно, притягиваются друг к другу. Закон, которому подчиняются силы взаимодействия так называемых точечных зарядов, был установлен в 1775 году Кулоном, согласно которому сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямопропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними
(13.1) |
где - электрическая постоянная,- относительная диэлектрическая проницаемость.
В случае одноименных зарядов сила оказывается положительной, (что соответствует отталкиванию между зарядами). В случае разноименных зарядов сила отрицательна, что соответствует притягиванию зарядов.
Совокупность двух равных по величине разноименных точечных зарядов q, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, малом по сравнению с расстоянием до рассматриваемой точки поля называется электрическим диполем.(рис.13.1)
Произведение называется моментом диполя. Прямая линия, соединяющая заряды называется осью диполя. Обычно момент диполя считается направленным по оси диполя в сторону положительного заряда.
Взаимодействие между зарядами осуществляется через электрическое поле. Электрическое поле покоящихся зарядов называется электростатическим. Электростатическое поле отдельного заряда можно обнаружить, если внести в это поле другой заряд, на который в соответствии с законом Кулона будет действовать определенная сила. Внесем в электрическое поле, созданное зарядом q, точечный положительный заряд, называемый пробным . На этот заряд, по закону Кулона, будет действовать сила
Если в одну и туже точку помещать разные пробные заряды ,и т.д., то на них будут действовать различные силы, пропорциональные этим зарядам. Отношениедля всех зарядов, вносимых в поле, будет одинаковым и будет зависеть лишь от q и r, определяющих электрическое поле в данной точке. Эта величина является силовой характеристикой электрического поля и называется напряженностью (E). Итак
,
т.е. напряженность данной точки электрического поля это сила действующая на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку.
Учитывая закон Кулона (13.1) нетрудно получить выражение для напряженности поля создаваемого точечным зарядом q
или в векторной форме
(13.2) |
За единицу напряженности принимается напряженность в такой точке поля, в которой на единицу заряда действует единица силы.
Электрическое поле наглядно изображается с помощью силовых линий. Силовой линией электрического поля называется линия, в каждой точке которой касательная совпадает с вектором напряженности поля. Силовые линии проводятся с такой густотой, чтобы число линий, пронизывающих воображаемую площадку 1м2, перпендикулярную полю, равнялось величине напряженности поля в данном месте. Тогда по изображению электрического поля можно судить не только о направлении, но и о величине напряженности поля. Электрическое поле называется однородным, если во всех его точках напряженность Е одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.
При положительном заряде, образующем поле, вектор напряженности направлен вдоль радиуса от заряда, при отрицательном - вдоль радиуса по направлению к заряду. Исходя из положительного заряда (или входя в отрицательный заряд) силовые линии теоретически простираются до бесконечности.
Если поле образовано не одним зарядом, а несколькими, то силы, действующие на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов. Поэтому и напряженность системы зарядов в данной точке, поля равна векторной сумме напряженностей полей от каждого заряда в отдельности.
(13.3) |
Согласно принципу суперпозиции электрических полей можно найти напряженность в любой точке А поля двух точечных зарядов и(рис. 13.1). Сложение векторовипроизводится по правилу параллелограмма. Направление результирующего векторанаходится построением, а его абсолютная величина может быть подсчитана по формуле