- •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
Работа и энергия
Постоянная сила F действующая на тело перемещая его на расстояние s совершает работу
где α – угол между вектором силы и направлением перемещения.
Переменная сила F(r) действующая на тело перемещая его на расстояниеs=r2–r1 совершает работу
Средняя мощность силы совершающей работу за время t
Мгновенная мощность силы действующая на тело в заданной момент времени и скорости .
Кинетическая энергия определяет движение тела массой mсо скоростью
Потенциальная энергия определяет взаимодействие тел с массами m1иm2 находящиеся на расстоянииr
Консервативные силы совершают работу, которая не зависит от формы траектории тела на которые они действуют.
Неконсервативные силы совершают работу, которая зависит от формы траектории тела на которое они действуют.
Градиент потенциальной энергии – это вектор быстрейшего возрастания потенциальной энергии
Потенциальная барьер – это резкое возрастание потенциальной энергии тела в направлении его движения.
Потенциальная яма – это резкое уменьшение потенциальной энергии тела в направлении его движения.
При действии на тело момента сил М совершается работа
где - угловой путь.
Тело с моментом инерции J вращающееся вокруг оси с угловой скоростью имеет кинетическую энергию
Тело совершая свободные колебания имеет кинетическую энергию
,
потенциальную
,
полную
Полная энергия затухающих колебаний
Добротность определяет затухание энергии за период колебаний
Система называется замкнутой, если в ней действует внутренние силы, при полной компенсации внешних.
При упругом ударе двух тел сохраняется кинетическая энергия и их импульс, которые они имели до соударения.
При неупругом ударе сохраняется импульс соударяющихся тел.
Механические волны
Поперечная волна возникает в упругой среде, в которой колебания частиц происходят вдоль направления перпендикулярного распространению волны.
Продольная волна возникает в упругой среде, в которой колебания частиц происходят вдоль направления параллельного распространению волны.
Молекулярная физика
Молярная масса - масса одного моля вещества
где m- масса одной молекулы,
- число Авагадро.
Средняя длинна пути свободного пробега молекул между соударениями
,
где N, V, n – число, объем, концентрация молекул.
Сечение столкновения молекул диаметром d
.
Вероятная скорость - скорость, с которой наибольшее число молекул в газе при заданной температуре.
Средняя скорость = 1,13.
Степень свободы i – число независимых координат которыми можно задать положение молекул в пространстве.
Диффузия — движение молекул, приводящее к переносу вещества из мест с большой концентрацией молекул в места с их меньшей концентрацией.
Внутреннее трение — взаимодействие между слоями газа, движущимися с различными скоростями, при котором импульс направленного движения молекул из быстрых слоев передается в более медленные.
Теплопроводность — процесс выравнивания температуры газа, заключающийся в направленном переносе тепла из более нагретых слоев в менее нагретые.