13. Охарактеризувати види руху та навести відповідні рівняння

Види руху

У фізиці розглядають різні види руху:

поступальний - рух тіла, при якому всі точки тіла або системи матеріальних точок переміщуються паралельними траєкторіями.

В класичній механіці поступальний рух задовільняє рівнянню

,

Де

Надалі знаки векторів можна не записувати, оскільки рух одновимірний. Тіло вважатимемо матеріальною точкою з масою m. У нашому випадку діє єдина сила — пружна повертаюча сила F_пр. Згідно із законами Гука при малих зміщеннях сила пружності прямо пропорційна до зміщення: F_пр = -kx

Знак «мінус» означає, що сила направлена в бік, протилежний зміщенню. Коефіцієнт пропорційності k називається коефіцієнтом жорсткості пружного елемента. Маса m стала, і тому

або

Поділивши обидві частини рівняння на масу m і позначивши

дістанемо диференціальне рівняння вільних незгасаючих коливань

.

Загальний розв'язок цього лінійного диференційного рівняння другого порядку відомий:

x = A cos (ω₀t + φ₀)

коливальний-рух, при якому тіло повертається до початкового стану(Якщо це відбувається через однаковий проміжок часу — період Т, то коливання називають періодичними.)

Рівняння коливань, тобто рівняння, що описує залежність зміщення х від часу t, можна, знайти використовуючи закони механіки. За другим законом динаміки швидкість зміни імпульсу дорівнює сумі всіх сил, які діють на тіло:

обертальний- рух по будь-якій криволінійній траєкторії

Приклад такого руху - обертання тягарця на мотузці. Траєкторія точки лежить в площині, яку називають площиною обертання. Якщо v - швидкість матеріальної точки, то вона рухається з прискоренням

.

Звідси можна знайти зв'язок між швидкістю й прикладеною силою

.

При такому обертанні миттєва швидкість матеріальної точки завжди направлена вздовж дотичної до траєкторії.

Якщо розглядати матеріальну точку і в'язь, яка сполучає її з центром обертання, як єдину механічну систему, то можна ввести кутову швидкість обертання.

.

Кутова швидкість загалом є вектором, направленим вздовж перпендикуляра до площини обертання. Цей напрям задає вісь обертання. Рівняння руху записується через кутову швидкість у вигляді

.

Енергія матеріальної точки, що рухається по колу,

де  - момент інерції матеріальної точки. Сила, під дією якої точка рухається по колу направлена перпендикулярно до швидкості і не виконує роботи.

Момент інерції матеріальної точки направлений вздовж вектора кутової швидкості

.

14.Фізичні властивості рідин і твердих тіл.

Фізичні властивості рідин

• Випаровування є процесом переходу рідини в газоподібний стан. Цей процес обумовлений проривом молекул рідини крізь вільну поверхню та розповсюдженням їх в оточуючому просторі. Якщо об'єм цього простору достатньо великий, випаровування триває до зникнення рідини, хоча частина молекул, що випарувались, повертається в рідину — конденсується. Якщо об'єм недостатньо великий, випаровування триває до настання динамічної рівноваги, коли кількість випаруваних і кількість молекул, що конденсуються за деякий час, вирівнюються. При цьому в оточуючому просторі встановлюється тиск, що називається тиском насиченої пари р_н.пабо пружністю насиченої пари. Величина цього тиску залежить від температури.

• Розчинення газів в рідинах є процесом проникнення молекул газу з навколишнього середовища через вільну поверхню всередину рідини.

• Кипіння — процес зростання пухирців пару всередині рідини з подальшим їх проривом крізь вільну поверхню в навколишнє середовище.

• Теплове розширення — здатність рідин змінювати об'єм при зміні температури. Характеризується коефіцієнтом теплового розширення. Він рівний відносній зміні об'єму W при зміні температури t на один градус при постійному тиску.

• Стисливість — здатність рідин зменшувати об'єм при збільшенні тиску .Характеризується коефіцієнтом стисливості вр, який рівний відносній зміні об'єму W при зміні тиску р на одиницю.

• В'язкість — властивість рідин чинити опір відносному зсуву шарів, що викликаний деформацію зсуву.

• Текучість- властивість тіл пластично або в'язко деформуватися під дією напруги.

Фізичні властивості твердих тіл:

Механічні властивості

При пружній деформації тіло повертає собі початкову форму після зняття прикладених сил. Відклик твердого тіла на прикладене зусилля описується модулями пружності. Відмінною рисою твердого тіла в порівнянні з рідинами та газами є те, що воно чинить опір не тільки розтягу та стисканню, а також зсуву, згину й крученню.

При пластичній деформації початкова форма не зберігається. Тверде тіло може деформуватися пластично, якщо зовнішні сили діють тривалий час. Така поведінка називається повзучістю. Однією з характеристик деформації є твердість тіла - здатність опиратися проникненню в нього інших тіл.

Кожне тверде тіло має властивий йому поріг деформації, після якої наступає руйнування. Властивість твердого тіла опиратися руйнуванню характеризується міцністю. При руйнуванні в твердому тілі з'являються і розповсюджуються тріщини, які врешті-решт призводять до розлому.

До механічних властивостей твердого тіла належить також його здатність проводити звук, який є хвилею, що переносить локальну деформацію з одного місця в інше. Розповсюдження поперечних хвиль. Швидкість звуку в твердих тілах загалом вища, ніж у газах, зокрема в повітрі, оскільки міжатомна взаємодія набагато сильніша.

Пласти́чність — здатність матеріалу незворотно змінювати свою форму й розміри при деформації.

Теплові властивості

Температура плавлення - температура, при якій відбувається перехід у рідкий стан

Зміна температури викликає деформацію твердого тіла, здебільшого підвищення температури призводить до розширення. Кількісно вона характеризується коефіцієнтом теплового розширення.

Електричні та магнітні властивості

В залежності від величини питомого опору тверді тіла поділяються на провідники та діелектрики, проміжне положення між якими займають напівпровідники. Напівпровідники мають малу електропровідність, однак для них характерне її зростання з температурою.

При низьких температурах для деяких твердих тіл властива надпровідність — здатність проводити електричний струм без опору.

Існує клас твердих тіл, які можуть мати спонтанну поляризацію — піроелектрики.

Феромагнетикам властиве існування спонтанного магнітного моменту.

Оптичні властивості твердих тіл дуже різноманітні. Метали здебільшого мають високий коефіцієнт відбиття світла у видимій області спектру, багато діелектриків прозорі, як, наприклад, скло. Часто колір того чи іншого твердого тіла зумовлений погинанням світла домішками. Для напівпровідників та діелектриків характерна фотопровідність — збільшення електропровідності при освітленні.