БыбыВопросы к экзамену по дисциплине «Физика»

1 Курс 2 семестр

1. Дать определение: механического движения, системы отсчета,

материальной точки, траектории, пути, перемещения. Привести примеры относительности движения. Записать кинематические уравнения равномерного движения.

Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.

Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, системы координат и системы отсчёта времени, связанных с этим телом, по отношению к которому изучается движение (или равновесие) каких-либо других материальных точек или тел

Материа́льная то́чка — тело, размеры которого пренебрежимо малы по отношению к остальным объектам исследуемой задачи

Траектория — кривая той или иной формы, характеризующая движение метательной точки в трёхмерном пространстве

Путь —длина участка траектории материальной точки, пройденного ею за определённое время.

Перемеще́ние — изменение местоположения физического тела в пространстве относительно выбранной системы отсчёта. Также перемещением называют вектор, характеризующий это изменение

Относительность движения: Движущиеся тела изменяют своё положение относительно других тел. Положение автомобиля, мчащегося по шоссе, изменяется относительно указателей на километровых столбах, положение корабля, плывущего в море недалеко от берега, меняется относительно береговой линии, а о движении самолёта, летящего над землей, можно судить по изменению его положения относительно поверхности Земли

Ф ???

2. Дайте определение: равноускоренного движения, мгновенной скорости, ускорения. Приведите примеры равноускоренного движения. Запишите кинематические уравнения равноускоренного движения.

Равноускоренное движение — движение, при котором вектор ускорения остаётся неизменным по модулю и направлению.

Примером равноускоренного движения является движение тела, брошенного под углом α к горизонту в однородном поле — тело движется с постоянным ускорением, направленным вертикально вниз.

v(t) = v₀ + at

Мгновенная скорость-есть векторная величина, которая равна первой производной радиуса-вектора движущейся точки по времени.

Ускоре́ние— векторная величина, показывающая, насколько изменяется вектор скорости точки при её движении за единицу времени.

3. Дайте определение силы, массы. Сформулируйте законы динамики Ньютона.

Сила – это количественная мера взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела. В механике Ньютона силы могут иметь различную физическую причину: сила трения, сила тяжести, упругая сила и т. д. Сила является векторной величиной. Векторная сумма всех сил, действующих на тело, называется равнодействующей силой.

Масса – это свойство тела, характеризующее его инертность. При одинаковом воздействии со стороны окружающих тел одно тело может быстро изменять свою скорость, а другое в тех же условиях – значительно медленнее. Принято говорить, что второе из этих двух тел обладает большей инертностью, или, другими словами, второе тело обладает большей массой. Связь энергии и массы описывается известным уравнением Эйнштейна: E=mc², где с - скорость света.

1 Закон Ньютона: Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых свободная материальная точка сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.

2 Закон Ньютона: В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

3 Закон Ньютона: Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению

4. Сформулируйте закон всемирного тяготения. Сила тяжести, вес тела, невесомость ( определение, направление и точка приложения, природа силы, зависимость веса от характера движения тела.)

Закон всемирного тяготения: Он гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m₁ и m₂, разделёнными расстоянием R, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними — то есть:

Здесь G — гравитационная постоянная, равная м³/(кг с²).

Сила тяжести- это сила Р, действующая на любую материальную частицу, находящуюся вблизи земной поверхности, и определяемая как геом. сумма силы притяжения Земли F (рис.) и переносной силы инерции Jпер, учитывающей эффект суточного вращения Земли (аналогично определяется понятие «С. т.» на др. небесных телах). В данной точке земной поверхности С. т. направлена вертикально, а перпендикулярная к ней плоскость является горизонт. плоскостью; углы l и j определяют соответственно геоцентрич. и астрономич. широты.

Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или подвес в результате гравитационного притяжения к планете (рис. 6). Вес тела обозначается Р. Единица веса — Н.

5. Дать понятие движения по окружности с постоянной по модулю скоростью. Угловая скорость, ее связь с линейной скоростью, центростремительное ускорение.

Кругово́е движе́ние — это вращение по кругу, т. е. это круговой путь по круговой орбите.

Углова́я ско́рость — векторная величина, характеризующая скорость вращения тела. Вектор угловой скорости по величине равен углу поворота тела в единицу времени.

Угловая скорость - радиан/сек. Переход к линейной тривиален - углу в 1 радиан соответствует дуга окружности равная радиусу, соответственно,

Центростремительное ускорение - часть полного ускорения точки, обусловленного кривизной траектории и скоростью движения по ней материальной точки. Такое ускорение направлено к центру кривизны траектории,

6. Дайте определение и запишите формулы: импульса тела, закона сохранения импульса. Приведите примеры проявления закона сохранения импульса в природе и его использование в технике.

  Импульсом тела-называют векторную физическую величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается р. Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость: р = mv. Направление вектора импульса р совпадает с направлением вектора скорости тела 0. Единица измерения импульса — кг • м/с.     Для импульса системы тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем. В общем случае замкнутой называют систему, которая не обменивается энергией и массой с телами и полями, не входящими в нее.

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения. Реактивное движение — это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.В основном этот закон используют в конструкции ракет и шатлов.

В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип.     

7. Дать понятие работы силы. Вычисление работы силы, от чего зависит работа силы по перемещению тела. Работа силы трения, силы тяжести, силы упругости. Понятие мощности, записать формулы для определения мощности, единицы измерения работы и мощности.

Работа силы имеет смысл энергии, которая затрачивается источником силы на своё влияние на процесс

Механическая работа — это физическая величина, являющаяся количественной характеристикой действия силы F на процесс γ(t), зависящая от численной величины, направления силы и от перемещения точки её приложения^[1].

Мо́щность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

— средняя мощность

— мгновенная мощность

При прямолинейном движении и постоянном значении силы работа равна произведению величины проекции вектора силы на направление движения и величины пройденного пути^[2]:

8. Механическая энергия, виды энергии. Дать понятие кинетической и потенциальной энергий, записать формулы для определения этих энергий. Закон сохранения энергии.

Механическая энергия - энергия механического движения и взаимодействия тел системы или их частей. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергии механической системы.

Потенциальная энергия  — скалярная физическая величина, характеризующая способность некоего тела (или материальной точки) совершать работу за счет его нахождения в поле действия сил.

Кинети́ческая эне́ргия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения.

Единица измерения в системе СИ — Джоуль.

Рассмотрим систему, состоящую из одной частицы, и запишем второй закон Ньютона:

 — есть результирующая всех сил, действующих на тело. Скалярно умножим уравнение на перемещение частицы . Учитывая, что , Получим:

Если система замкнута, то есть , то , а величина

остаётся постоянной. Эта величина называется кинетической энергией частицы. Если система изолирована, то кинетическая энергия является интегралом движения.

Для абсолютно твёрдого тела полную кинетическую энергию можно записать в виде суммы кинетической энергии поступательного и вращательного движения:

где:

 — масса тела

 — скорость центра масс тела

 — момент инерции тела

 — угловая скорость тела.