- •1.Предмет физики. Что такое физика, материя, опыт, законы, гипотеза.
- •2.Связь физики с другими науками.
- •3.Механика и ее структура (механическое движение, квант, классической релятивистской механики).
- •4.Модели механики (материальная точка, абсолютно твердые упругие и неупругие тела)
- •5.Кинематическое уравнения движения материальной точки (тело отсчета, система координат, уравнение движения).
- •6.Скорость (средняя. Ее модуль, мгновенная скорость и ее модуль). Путь, траектория, вектор перемещения, длинна пути.
- •7. Ускорение и его составляющее (среднее, мгновенное, нормальное, тангинцеальное, полное ускорение при криволинейном движении)
- •9.Угловое ускорение (направление его, связь, между линейной и угловой величиной псевдо векторы)
- •10.Первый закон Ньютона.
- •21. Графическое представление энергии
- •25. Момент силы относительно точки и оси.
- •26. Кинетическая энергия вращения, уравнение динамики вращательного движения.
- •27. Гироскоп
- •28. Момент импульса и закон его сохранения.
- •31. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость.
- •33. Связь между потенциалом поля тяготения и его напряженностью. Космические скорости.
- •34. Силы инерции. Закон Ньютона для неинерциальных систем отсчета. Проявление сил инерции.
- •35. Давление жидкости. Закон Паскаля, Архимеда. Несжимаемая жидкость. Гидростатическое давление.
- •38. Некоторые применения ур-я Бернулли. Монометры и скорость истечения жидкости через малое отверстие в стенке сосуда.
- •39. Вязкость жидкости. Сила внутреннего трения. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.
- •40. Преобразования Галилея. Правило сложения скоростей в классической механике.
- •41.Постулаты специальной теории относительности, постулаты Эйнштейна и преобразования Лоренца.
- •42.Следствие из преобразования Лоренца. Относительное одновременное и длительность событий в разных системах отсчета.
- •43.Длинна тела в разных системах отсчета и релятивистский закон сложения скоростей.
- •44.Интервал между событиями. Доказательство инвариантности, преобразования координат.
- •45.Основной закон релятивисткой динамики (релятивистский импульс, и закон его сохранения)
- •45.Энергия в релятивисткой динамике, полная энергия релятивисткой частицы, энергия покоя, закон сохранения энергии связь между энергией и импульсом.
- •48.Закон Бойля-Мариотта, закон Авогадро, количество вещества и закон Дальтона.
- •49.Закон Гей-Люссака.
- •50.Уравнение Менделеева-Клаперона
- •51.Основное уравнение мкт. Средняя квадратичная скорость молекул, средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа.
- •52.Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям.
- •53. Барометрическая формула. Постоянная Больцмана.
- •54.Опыты подтверждающие мкт. Средняя длина свободного пробега, эффективный диаметр, брауновское движение Опыт Штерна.
- •55.Явление переноса. Теплопроводность (Закон Фурье) диффузиии (Фика) внутреннее трение (Ньютона).
- •56.Внутренняя энергия. Число степеней свободы.
- •60. Теплоемкость, удельная и молярная теплоемкость Ср и Сv, уравнение Майера.
- •61.Изопроцессы, физический смысл газовой постоянной.
- •62.Изохорный и изотермический процесс. Адиабатический. Уравнение Пуассона, адиабата и работа газа в адиабатном процессе.
- •63.Обратимые и необратимые процессы прямой и обратный цикл. Термический кпд для круговых процессов.
- •64.Энтропия. Неравенство Клаудиусса. Изменение энтропии.
- •65.Термодинамическая вероятность составляющей и формула Больцмана.
- •66.Второе начало термодинамики 2 формулировки по (Кельвину и Клаудису). Статистическое толкование.
- •67.Тепловой двигатель, принцип работы и принцип карно.
- •68.Холодильные машины.
- •69.Цикл. Карно. Работа за цикл и термический кпд цикла Карно.
- •70.Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Критерии различных агрегатных состояний вещества.
- •73.Внутренняя энергия реального газа.
- •74 Жидкости и их описание. Молекулярное внутреннее давление и поверхностная энергия.
- •77. Капиллярные явления. Избыточное давление.
- •79.Кристаллографический признак кристаллов. Типы кристаллических согласно физических принципов.
- •80Дефекты кристаллов.
- •81.Испарение, сублимация, плавление и кристаллы.
- •82.Диограмма состояния (тройная точка)
- •83.Свободные и гармонические колебания. Уравнение гармонических колебаний.
- •84.Период гармонических колебаний, метод вращающегося вектора амплитуды.
- •85.Механическое гармоническое колебание. Смещение колебательной точки, скорость, ускорение, энергия кинетическая и энергия потенциальная и их графики.
- •86. Механические и гармонические колебания. Смещение колеблющейся точки.
- •93. Вынуждение механические колебания.
- •94. Продольные и поперечные волны, длина волны, график поперечной волны, распространяющейся со скоростью V вдоль оси х, волновой фронт, волновая поверхность.
82.Диограмма состояния (тройная точка)
Диаграмма состояния –геам изображение фазовых превращений в коор динатах Р(Т).задается зависимость между Т фазово го перехода и давления в виде кривых испарения. КИ, плавление КП и сублимация КС, разделяющих поле диограммы на 3 области: Ж,Г,Т. Кривые на диаграмме называются кривыми фазового равно весия. Тройная точка это точка пересечения кривых фазового равновесия и которые определяют усло вие одновременного равновесия 3-ох фаз в-ства. Каждое в-ство имеет тройную точку, каждая точка имеет Т=0.010 С и является реперной точкой для построения т.д. ,температурной шкалы для многих в-ств .
83.Свободные и гармонические колебания. Уравнение гармонических колебаний.
Колебания – движение или процессы которые характеризует повтор во времени. Свободное колебание – возникает за счет первоначально сообщенной энергии без последующего воздей ствия на систему. Колебания -- механи ческие электрические и др. Различные колебат процессы описываются одинаковыми характеристиками и процессами. Гармонические колебания – колебан ия при которых колеблющиеся величины изменяют ся по закону sin или cos . Уравнение колебания : S=Acos(wt+f0 ) Периуд гармоничесих коллебаний -- промежуток времени за который фаза колеба ний получает приращение = 2п:w(t+T)+f=wt+f+2п T=2п/w v=1/T Метод вращающегося вектора ам плитуды.Из произвольной точки А выбранной на оси ОХ под углом f= началу фазы колебания отклады ваем вектор k модуль которого равен амплитуде рассматриваемого колебания. Если этот вектор привести во вращение с угловой скоростью w то проекции вектора на ось ОХ будет изменятся по закону S=Acos(wt+f ). Следовательно проекция конца вектора а будут совершать колебания , круговой частотой будет скорость вращения вектора. Начальная фаза f будет = углу который образует вектор а с осью Х в начальный момент времени. Так гармонические колебания можно представить проекцией на некоторую произвольно выбранную ось вектора амплитуды а отложенного с произвольной точкина ось под углом f/
84.Период гармонических колебаний, метод вращающегося вектора амплитуды.
85.Механическое гармоническое колебание. Смещение колебательной точки, скорость, ускорение, энергия кинетическая и энергия потенциальная и их графики.
86. Механические и гармонические колебания. Смещение колеблющейся точки.
Смещение: x=Acos(ώt+φ); V=dx/dt= -Aωsin(ωt+φ)= -Aωcos(ωt+φ+π/2); a=dV/dt= -Aω2cos(ωt+φ). Ампли туды скорости и ускорения Aω и Aω2. Фаза скоро сти отлична от фазы смещения на π/2. Фаза уско рения от фазы смещения- на π. В момент време ни, когда х=0 скорость приобретает наибольшее значение. Если х достигает максимально отрица тельного значения, то ускорение приобретает наиб ольшее положительное значение. Сила, действую щая на колеблющуюся точку, по второму закону Ньютона: F=ma; F= -mV2x; (x=Acos(ωt+φ)). Сила про порциональна смещению точки и направлена в противоположную сторону. Кинетическая энергия колеблющейся точки: T=mV2/2= (mA2ω2/2)sin2((ωt+φ) = mA2ω2/4)[1-cos2(ωt+φ)]. Потонцеальная энергия колеблющейся точки: П=Fdx= mω2x2/2= mω2A2cos2 (ωt+φ)/2= mA2ω2/4[1+cos2(ωt+1)] E=T+П= mA2ω2/2
87.Гармонический колебания пружинного и математического маятника.
Пружинный маятник – груз массой m, подвешенный на абсолютно упругой пружине и совершающий колебания под действием упругой силы F= -kx (k-жёсткость пружины). Уравнение движения матема тического маятника: F=ma; F=m(d2x/dt2); -kx=m(d2x/ dt2); d2x/dt2+(k/m)x=0; ω2=k/m; d2x/dt2+ω2x=0-динами ческое уравнение; ω2=k/m –циклическая частота. T=2πm/k. Эта формула справедлива только для упругих колебаний в пределах выполнения закона Гука (масса груза >> массы пружины).
88. Физический маятник, уравнение движения.
Физический маятник – твердое тело, совершающий под действием силы тяжести колебания вокруг не подвижной горизонтальной оси подвеса, не про ходящий через центр масс тела. Уравнение движ ения маятника. Если маятник отклонён на некото рый угол L, то на основании основного уравнения динамики вращательного движения M=Iβ2; M=-mglsinL; Iβ2+mglsinL=0; d2L/d2t+(mgl/I)sinL=0. При небольших отклонениях L от положения равновесия, положение физического маятника будет описы ваться уравнением: dL2/dt2+ω2L=0; ω2=mgl/I; T=2π/ω=2πI/mgl; I/ml=L; T=2πL/g; L=Locos(ωt+φ). Приведённая длинна физического маятника: C=I/ml- длинна математического мятника, который колеблется с физическим маятником синхронно. Точка О’, отстоящая от оси подвеса на расстоянии l- центр качения. Точка подвеса О и центр качания О’ обладают свойством взаимозаменяемости. О’О- всегда больше OС. L=I/ml=(Ic+ml2)/ml.
89. Сложение гармонических колебаний и одной частоты биения
x1=cosA1(ωt+φ1); x2=cosA2(ωt+φ2); x=cosA(ωt+φ); A2=A12+A22+2A1A2cos(φ2-φ1); tgφ=(A1sinφ1+ A2sinφ2)/ A1cosφ1+ A2cosφ2. Амплитуда зависит от разности фаз: если φ1-φ2=2πm, m=1,2,3 то A=A1+A2; если φ2-φ1=(2m+1)π то A=A1-A2. Биение-результат сложения двух колебаний с близкими частотами. x1=Acosωt; x2=Acos(ω+πω)t; x=(2Acos(∆ω/2)t)cosωt.При ∆ω<<ω начальные фазы обоих колебаний равны 0, а результирующее колебание x=(2Acos(∆ω/2)t).
Биение.Это результат сложения двух колебаний с близкими частотами x1=Acos(wt) x2=Acos(w+w)t w <<w начальные фазы обеих колебаний = 0. Результирующие колебания = x=(2Acos(w /2)t)cos(wt) 2Acos(w /2)t – амплитуда биений.
Сложение двух колебаний X=Acoswt y=Bcos(wt+ ) --2. Уравнение траекторий результирующего колебания находится исключением t из уравнения 2 : x2 /A2 -2xy/AB+y2 /B2 =sin2 --ур элипса , оси этого эллипса ориентированы относительно осей x и y произвольно. Эллиптически поляризованные колебания – это колебания траектории которых имеют форму эллипса. Ориентация осейэллипса, его размеры, зависят от амплитуд, складываемых колебаний и разности фаз.Линейно поляризован ные колебания.При =Tm , где m=+-1,+-2 и т.д.последнее уравнение выражается в форме прямой y=+-(B/A)x. Если m=0,-+2,+-4, где + это чётное значение m, а – нечётные.
Циркулярно-поляризованные.Если =(2m-1), m=0,-+2, и т.д., то А=B, т.е. эллипс ориентирован относительно координатных осей и вырождается в окружность.
90. Сложение двух взаимно перпендикулярных колебаний.
x=Acosωt y=βcos(ωt+φ) (2). Уравнение траектории результирующего колебания находится из уравнения (2). (3) x2/A2-2xy/AB+y2/B2=sin2φ – уравнение эллипса, оси которого, ориентирован ных относительно x и y произвольно. Эллиптически поляризованные колебания – колебания, траекто рия которых имеют форму эллипса. Ориентиро вание осей эллипса и его размеры зависят от амплитуд складываемых колебаний и разности фаз φ. Линейно поляризованные колебания. При φ=πm m=0;1;2 последнееуравнение (3) вырож дается в прямую y=B/A*X, m=0;1;2 , где «+» соответствует 0 и чётным значениям m , а «-» - нечётным значениям m. Циркулярно- поляризован ные колебания. Если φ=(2m+1)π/2, m=0;1;2…, то A=B, т.е. эллипс будет ориентироваться относи тельно координатных осей и вырождаться в окруж ность.Фигуры Виссажу – замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновре менно 2 взаимно колебания. Их форма зависит от соотношения амплитуд, частот и разности фаз.
91. Затухающие колебания и их анализ. Колебания, амплитуда которых с течением времени уменьша ется(из-за диссипации энергии), наз. свободно затухающими колебаниями. Диссипация происхо дит за счёт термических потерь в электро-магнит ном контуре, за счёт работы против сил сопротив ления. Закон затухающих колебаний определён свойствами данной системы. Линейные системы – идеализированные системы, в которых параметры, определяющие физические свойства системы в ходе процесса, не изменяются. Различные по своей природе линейные системы описываются одинаковыми уравнениями, что позволяет осуществлять единственный подход к изучению колебаний различной физической природы.
Фигуры Лиссаж.
Это замкнутые траектории прочерчиваемые точкой, совершающие одновременно 2 взаимно-перпендикулярных колебаний. Их формула зависит от соотношения А, Т и разности фаз.
Свободные затухающие колебания.Колебания амплитуда которых с течением времени умень шается из-за потерь энергии. Дистипация энергии происходит за счёт работы против внешних сил, тепловые потери. Закон затухающих колебаний определён свойствами данной системы. Линейные системы – идеомизированные системы, которых, параметры определены физическими свойствами системы и в ходе процесс не изменяются. Различ ные по своей природе линейные системы описы ваются одинаковыми уравнениями, что позволяет осуществить единый подход к изучению колебаний различной физической природы. Рассмотрим свободные затухающие колебания на примере затухающего маятника. Для пружинного маятника массой m совершающего колебания под действи ем упругой силы F=-kx F=ma F2=-rdx/dt – сила сопротивления, она пропорциональна скорости изменения смещения по времени md2 x/dt2 =-kx-rdx/dt d2 x/dt2 +(rdx/mdt )+kx/m=0 d2 x/dt2 +kx/2 m= d2 x/dt2 +w2 x=0 d2 x/dr+2dx/dt+w2 x=0. Решение этого уравнения, есть x=A0e-t cos(wt+). Время релаксации. – безразмерная величина, – постоянное время незатухания по истечению которого А0 уменьшится в е раз.
Декремент затухания: eT=A(t0)/A(t0+T) =ln (A(t)/A(t+T))=T=T/=1/N . N– число полных колебаний по истечению которых А уменьшится в е раз. Добротность колебательной системы – это величина равная = . Период затухающих колебаний зависит от величины затухания.
T=2/(2-2)1/2
Вынужденные механические колебания – это незатухающие колебания, возникающие под действием, периодически изменяющихся сил.
X=Acos(wt-)
92. Затухающие колебания пружинного маятника, закон движения маятника, декремент, логарифмический декремент затухания. Для пружинного маятника массой m, совершаемого колебания под действием упругой силы F=-kx , можно записать второй закон Ньютона : F=ma, где F=-kx. На пружинном маятнике действует и др. сила: Fr=-r(dx/dt); md2x/dt2=-kx -r(dx/dt) , где r-коэффициент сопротивления , k-жесткость пружины.d2x/dt2+r/m*dx/dt+k/m=0- дифференци альное уравнение описывающее свободно затухающие колебания. k/m=ω; r/2m=β; d2/dt2+2β (dx/dt)+ω2x=0. Решение этого уравнения x=Aoe-βtcos(ωt+φ). Время релаксации.τ=1/β- постоянная времени затухания- промежуток времени, по истеч ению которого, амплитуда колебания уменьшится в е раз. Декремент затухания- отношение амплитуд двух последовательных колебаний, отстоящих друг от друга на период A(t)/A(t+T)=eβT. Логарифм декремента затухания. θ=lnA(t)/A(t+T)=βT= T/τ=1/N. Физический смысл логарифма декремента затуха ния- это величина, численно равная 1/n, где n- чис ло полных колебаний, по истечению которых, ам плитуда амплитуда уменьшится в е раз. Доброт ность колебательной системы- величина, численно равная Q=π/θ. Период затухания колебаний T=2π/ ω2-β2 зависит от коэффициента затухания. Чем больше коэффициент, тем больше колебания.