- •Предмет физики. Связь физики с другими науками. Границы применимости классической
- •Кинематика материальной точки. Скорость и ускорение произвольно движущейся материальной точки.
- •Кинематика вращательного движения материальной точки.
- •Динамика материальной точки. Законы Ньютона.
- •Закон сохранения импульса в классической механике.
- •Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея.
- •Работа и кинетическая энергия.
- •Потенциальное поле сил. Силы консервативные и неконсервативные.
- •Потенциальная энергия. Примеры. Закон сохранения энергии в механике.
- •Связь между потенциальной энергий и силой.
- •Движение твердого тела. Закон вращения твердого тела вокруг неподвижной оси.
- •Кинетическая энергия вращающегося тела. Работа сил при вращении тела вокруг неподвижной оси.
- •Моменты инерции некоторых тел. Свободные оси.
- •Теорема Штейнера.
- •Основные представления молекулярно-кинетической теории. Масса и размеры молекул. Понятие о статистическом методе.
- •Опытные газовые законы. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
- •Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газ зов и его следствия.
- •Внутренняя энергия газа. Число степеней свободы молекулы.
- •Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Уравнение Майера.
- •Теплоемкость идеального газа. Физический смысл универсальной газовой постоянной.
- •Круговые процессы (циклы). Тепловые и холодильные машины. К.П.Д. Тепловой машины.
- •Цикл Карно. К.П.Д. Идеальной тепловой машины.
- •Энтропия. Второе начало термодинамики.
- •Свойства электрического заряда. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле.
- •Электрическое поле. Напряженность
- •Теорема Остроградского-Гаусса для поля в вакууме.
- •Примеры применения теоремы Остроградского Гаусса.
- •Потенциал электростатического поля.
- •Электрическое поле в веществе. Типы диэлектриков.
- •Теорема Остроградского-Гаусса для поля в диэлектрике. Электрическое смещение.
- •Проводники в электрическом поле.
- •Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы.
- •Энергия заряженного проводника, конденсатора.
- •Энергия электростатического поля.
- •Электрический ток, его характеристики и условия существования.
- •Скорость хаотического движения электронов в металле.
- •Классическая электронная теория электропроводности металлов.
Предмет физики. Связь физики с другими науками. Границы применимости классической
Мир, окружающий нас, материален: он состоит из вечно существующей и непрерывно движущейся материи. Материей в широком смысле слова называется все, что реально существует в природе (Вселенной) и может быть обнаружено человеком посредством органов чувств или с помошью специальных приборов. Например, процессы жизнедеятельности организмов, изучаемые биологией, всегда сопровождаются механическими, электрическими, внутриатомными и другими физическими процессами (но, конечно, не сводятся к этим процессам). Таким образом, можно сказать, что предмет исследования физики составляют общие закономерности явлений природы. Этим, однако, не исчерпывается связь физики с другими науками. Физика позволяет создавать приборы и вырабатывать методы исследования, необходимые для успешного развития всех естественных и
прикладных наук. Трудно переоценить значение, которое имели, например, микроскоп в развитии биологии, телескоп — в астрономии, спектральный анализ — в химии, рентгеновский анализ — в медицине и т. п. Все естественные и прикладные науки широко и плодотворно применяют теперь метод меченых атомов, электронную аппаратуру и другие физические приборы и методы исследования.
Кинематика материальной точки. Скорость и ускорение произвольно движущейся материальной точки.
Кинема́тика точки — раздел кинематики, изучающий математическое описание движения материальных точек. Основной задачей кинематики является описание движения при помощи математического аппарата без выяснения причин, вызывающих это движение.
Движение любого объекта в кинематике изучают по отношению к некоторой системе отсчета, включающей:
Тело отсчета;
Систему измерения положения тела в пространстве (систему координат);
Прибор для измерения времени (Часы). Материальная точка — тело, размерами которого по сравнению с характерными расстояниями данной задачи можно пренебречь. Ско́рость (часто обозначается , от англ. velocity или фр. vitesse) — векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта (например, угловая скорость). Вектор скорости материальной точки в каждый момент времени определяется производной по времени радиус-вектора этой точки:
Здесь — модуль скорости, — направленный вдоль скорости единичный вектор касательной к траектории в точке .
Ускоре́ние (обычно обозначается , в теоретической механике ) — производная скорости по времени, векторная величина, показывающая, насколько изменяется вектор скорости точки (тела) при её движении за единицу времени (т.е. ускорение учитывает не только изменение величины скорости, но и её направления). Вектор ускорения материальной точки в любой момент времени находится путём дифференцирования вектора скорости материальной точки по времени:
.
Ускорение точки при прямолинейном движении
Если вектор не меняется со временем, движение называют равноускоренным. При равноускоренном движении справедливы формулы:
.
Ускорение точки при движении по окружности
Вектор ускорения
при движении точки по окружности можно разложить на два слагаемых (компоненты):
Тангенциальное ускорение — направлено по касательной к траектории (обозначается иногда и т.д., в зависимости от того, какой буквой в данной книге принято обозначать ускорение). Является составляющей вектора ускорения a. Характеризует изменение скорости по модулю.
Центростремительное или Нормальное ускорение — возникает (не равно нулю) всегда при движении точки по окружности (конечного радиуса) (также обозначается иногда итд). Является составляющей вектора ускорения a, перпендикулярной вектору мгновенной скорости. Вектор нормального ускорения всегда направлен к центру окружности, а модуль равен:
Угловое ускорение — показывает, на сколько изменилась угловая скорость за единицу времени, и, по аналогии с линейным ускорением, равно:
Направление вектора здесь показывает, увеличивается или уменьшается модуль скорости. Если векторы углового ускорения и скорости сонаправлены, значение скорости растёт, и наоборот.