- •Механика Основы молекулярной физики и термодинамики
- •Курс лекций.
- •Оглавление
- •Глава 1. Кинематика материальной точки
- •Глава 2. Динамика материальной точки
- •Глава 3. Динамика твердого тела
- •Глава 4. Работа и энергия
- •Глава 5. Законы сохранения в механике
- •Глава 6. Механические волны
- •Глава 7. Молекулярное движение
- •Глава 8. Основы термодинамики
- •Глава 1. Кинематика материальной точки
- •1.1 Понятия и определения
- •Модуль вектора ускорения
- •Для самостоятельного изучения
- •1.2. Виды движения
- •При постоянной угловой скорости , угловой путь и угол поворота определяется из равенств:
- •Для самостоятельного изучения
- •Глава 2. Динамика материальной точки
- •2.1 Понятие силы. Равнодействующая сила.
- •2.2 Силы гравитационного взаимодействия
- •2.3 Силы трения
- •2.4 Сила вязкого трения и сопротивления среды.
- •2.5 Сила упругости. Закон Гука.
- •2.6 Законы Ньютона
- •2.7 Принцип относительности Галилея. Неинерциальные системы отсчета
- •2.8 Задачи динамики материальной точки.
- •2.9 Примеры решения типовых задач.
- •Глава 3. Динамика твердого тела
- •3.1. Поступательное движение
- •3.2. Вращательное движение
- •3.3. Колебательное движение
- •Глава 4. Работа и энергия
- •4.1. Работа. Мощность
- •4.2. Кинетическая энергия
- •И всегда положительна в любой системе отсчета.
- •4 Dr.3. Потенциальная энергия
- •4.4. Связь потенциальной энергии с силой
- •Для самостоятельного изучения
- •4.5. Потенциальная энергия тела относительно поверхности Земли
- •4.6. Работа силы тяжести
- •4.7. Потенциальная энергия пружины
- •4.8 Потенциальный барьер и яма
- •4.9. Работа и энергия при вращательном движении
- •4.10 Кинетическая энергия вращательного движения
- •4.11 Энергия колебательного движения тела
- •4.12 Добротность
- •Лекция 12
- •Глава 5. Законы сохранения в механике
- •5.1 Закон сохранения импульса
- •5.2 Закон сохранения момента импульса
- •При составлении равенства (5.5) учтено, чтои.
- •5.3 Закон сохранения энергии
- •Для самостоятельного изучения
- •5.4 Применение законов сохранения к упругому и неупругому соударению двух тел
- •5.4.1 Абсолютно упругий удар
- •5.4.2 Абсолютно неупругий удар
- •Глава 6. Механические волны
- •6.1 Продольные и поперечные волны
- •Уравнение плоской гармонической волны. Волновое уравнение.
- •Глава 7. Молекулярное движение
- •7.1 Размеры и масса молекул
- •7.2. Движение и столкновение молекул газа
- •7.3 Давление и температура.
- •7.4 Скорость и энергия молекул [распределение Максвелла]
- •7.5 Диффузия, внутреннее трение, теплопроводность.
- •7.6 Давление идеального газа на стенку
- •7.7 Уравнение состояния идеального газа
- •Глава 8. Основы термодинамики
- •8.1. Термодинамическая система. Внутренняя энергия идеального газа
- •8.2. Работа и теплопередача
- •8.3. Первое начало термодинамики, термодинамические изопроцессы.
- •8.4 Теплоемкость
- •Теплоемкость газов при постоянном объеме.
- •8.5 Обратимые и необратимые процессы. Термодинамическая вероятность. Энтропия.
- •8.6 Изменение энтропии в изопроцессах
- •8.7 Тепловая машина. Цикл Карно.
- •Для самостоятельного изучения
- •8.8 Второе начало термодинамики
- •Основные понятия в механике Кинематика
- •Динамика
- •Вес тела – сила, приложенная к опоре или подвесу, которые удерживают тело от свободного падения. При неподвижной опоре (подвесе) или при их равномерном движении вес тела равен силе тяжести.
- •Работа и энергия
- •Механические волны
- •Молекулярная физика
- •Термодинамика
- •Основные законы Механика
- •Молекулярная физика
- •Обозначения
- •Механика Основы молекулярной физики и термодинамики
Основные понятия в механике Кинематика
Система отсчетасостоит из тела отсчета, жестко связанной с ним системы координат и часов.
Материальная точка– макроскопическое тело, размерами которого пренебрегают в соответствии с условиями задачи.
Траектория движения материальной точки – совокупность всех ее последовательных положений в пространстве.
Вектор перемещения – изменение радиус-вектора в заданной системе отсчета.
Путь s– длина участка траектории материальной точки за некоторый интервал времениt.
Мгновенная скорость
– векторная величина, характеризующая быстроту изменения радиус-вектора .
Ускорение
- векторная величина, характеризующая быстроту изменения вектора скорости .
Касательное (тангенциальное) ускорение
– составляющая полного ускорения, определяющая изменение скорости по модулю и направлена по касательной к траектории.
Нормальное ускорение
– составляющая полного ускорения, направленная к центру кривизны траектории.
Равномерное прямолинейное движение –движение с постоянной скоростью.
Равнопеременное прямолинейное движение – движение с постоянным ускорением.
Криволинейное движение – движение по криволинейной траектории с изменяющимися векторами касательногои нормального ускорений.
Вращательное движение – движение м.т. по окружности, характеризующееся векторами угловой скоростии углового ускорения, модуль которых связан с линейной скоростью м. т. соотношениями
Вектор угловой скорости
определяет скорость изменения угла поворота точки.
Вектор углового ускорения
определяет изменение угловой скорости .
Угловой путь м.т.
,
где и– угол и угловая скорость приt= 0. Знак плюс соответствует
равноускоренному вращению, а минус равнозамедленном.
Динамика
Свободное тело- тело, на которое не действуют какие-либо другие тела.
Инерциальная система отсчета - система отсчета, в которой свободное тело покоится или движется прямолинейно и равномерно.
Неинерциальная система отсчета - система отсчета, в которой свободное тело движется с ускорением.
Инертность - свойство тела сохранять состояние покоя или равномерное прямолинейное движение.
Масса m – положительная скалярная величина, являющаяся мерой инертности тела,
- не зависит от скорости движения,
- равна сумме масс всех частиц, из которых оно состоит.
Сила - векторная величина, являющаяся мерой механического взаимодействия тел.
Сила реакции - сила, действующая на тело со стороны опоры, или подвеса, препятствующая его движению.
Сила тяжести
- составляющая силы, гравитационного взаимодействия тела с Землёй.
Вес тела – сила, приложенная к опоре или подвесу, которые удерживают тело от свободного падения. При неподвижной опоре (подвесе) или при их равномерном движении вес тела равен силе тяжести.
Сила трения - возникает при взаимодействии соприкасающихся поверхностей твердых тел или слоями жидкости или газа.
Сила трения покоя действует между неподвижными поверхностями взаимодействующих тел, и изменяется от нуля до максимального значения
,
где коэффициент трения покоя,N– сила реакции опоры.
Сила трения скольжения
– возникает при относительном движении соприкасающихся тел,
где - коэффициент трения скольжения.
Сила сопротивления
,
где -коэффициент сопротивления,n-показатель степени зависящий от величины скорости
Импульс тела
- векторная величина, характеризующая движение тела.
Поступательное движение
Радиус-вектор центра инерции
Скорость центра инерции
где - масса тела, состоящая изnматериальных точек.
Ускорение центра инерции
Момент силы
М =
Момент инерции
.
Момент импульса
.
Уравнение свободных колебаний
.
Уравнение затухающих колебаний
Амплитуда затухающих колебаний
.
Коэффициент затухания
Логарифмический декремент затухания
Частота свободных колебаний
Частота затухающих колебании
.
Время релаксации
Резонансная частота вынужденных колебаний
Резонансная амплитуда колебаний
.
Математический маятник – материальная точка на невесомой нити выведенная из положения равновесия.
Физический маятник – тело имеющее ось вращения выведенное из положения равновесия.