- •Предмет физики
- •Роль физики в науке
- •Материальная точка
- •Совокупное измерение
- •Кинематическое описание движения
- •Прямолинейное движение
- •Угловое ускорение
- •Криволинейное движение
- •Динамика
- •Масса и импульс
- •Первый закон Ньютона
- •Система центра масс
- •Работа и мощность
- •Работа переменной силы в общем случае вычисляется посредством интегрирования:
- •Уравнение состояния идеального газа
- •Первое начало термодинамики
- •Второе начало термодинамики
- •Цикл Карно
- •Средняя кинетическая энергия молекул.
Совокупное измерение
Совокупное измерение — это проведение ряда измерений (чаще всего прямых, но, вообще-то, измерения из ряда могут быть любыми - вспомните, как получаются сложные функции в математике) нескольких величин одинаковой размерности в различных сочетаниях, после чего искомые значения величин находятся решением системы уравнений. Число уравнений при этом должно быть равно числу измерений.
-
измерение сопротивления резисторов, соединённых треугольником. При этом измеряется значение сопротивления между вершинами. По результатам определяются сопротивления резисторов.
-
определение масс гирь набора гирь (1, 2, 2, 5) кг с использованием одной эталонной гири 1 кг и компаратора масс ("весов", предназначенных для определения разности масс двух грузов). Компарируют, например:
- эталон с гирей 1 кг из набора; - эталон + гирю 1 кг из набора с гирей 2 кг из набора; - эталон + гирю 1 кг из набора с другой гирей 2 кг из набора; - гири 1 + 2 + 2 кг из набора с оставшейся гирей 5 кг из набора.
Кинематическое описание движения
Главной задачей кинематики является определение положения и характеристик движения точек или тел во времени. Любое движения рассматривается в определённой системе отсчёта.Положение точки (или тела) относительно заданной системы отсчёта определяется некоторым количеством взаимно независимых функций координат:
,
где n определяется количеством степеней свободы. Так как точка не может быть в нескольких местах одновременно, все функции fi(t) должны быть однозначными. Скорость движения определяется как производная координат по времени:
,
где — единичные векторы, направленные вдоль соответствующих координат.
Ускорение определяется как производная скорости по времени:
Следовательно, характер движения можно определить, зная зависимость скорости и ускорения от времени.
Прямолинейное движение
Прямолинейное движение — это движение, при котором тело (точка) за любые равные и бесконечно малые промежутки времени проходит одинаковые перемещения, её перемещение есть произведение вектора скорости на время:
.
Если направить координатную ось вдоль прямой, по которой движется точка, то зависимость координаты точки от времени является линейной:
,
где — начальная координата точки, — проекция вектора скорости на координатную ось.
Точка, рассматриваемая в инерциальной системе отсчёта, находится в состоянии равномерного прямолинейного движения, если векторная сумма всех сил, приложенных к точке, равна нулю.
Движение точки по окружности
При движении точки по окружности её траекторией является дуга. Точка движется с постоянной угловой скоростью , а зависимость угла поворота точки от времени является линейной:
φ = φ0 + ωt,
где — начальное значение угла поворота. Важной характеристикой данного движения является линейная скорость материальной точки .Нужно помнить, что равномерное движение по окружности - движение равноускоренное. Хотя модуль линейной скорости и не меняется, но меняется направление вектора линейной скорости (из-за нормального ускорения) .
Угловая скорость
Углова́я ско́рость — векторная физическая величина, характеризующая скорость вращения тела. Вектор угловой скорости по величине равен углу поворота тела в единицу времени:
,
а направлен по оси вращения согласно правилу буравчика, то есть, в ту сторону, в которую ввинчивался бы буравчик с правой резьбой, если бы вращался в ту же сторону.
Единица измерения— радианы в секунду, чаще всего в технике используют обороты в минуту .
Вектор (мгновенной) скорости любой точки (абсолютно) твердого тела, вращающегося с угловой скоростью определяется формулой:
где — радиус-вектор к данной точке из начала координат, расположенного на оси вращения тела, а квадратными скобками обозначено векторное произведение. Линейную скорость точки на определенном расстоянии (радиусе) r от оси вращения можно считать так: v = rω. Если вместо радианов применять другие единицы углов, то в двух последних формулах появится множитель, не равный единице.