Билет №19.

Р ассмотрим рисунок 1. У нас есть тело, закреплённое на оси. На тело действуют силой F, приложенной на расстоянии r от оси. Под действием такой силы тело начнёт вращаться. Важно, что линия действия силы не проходит через ось - есть плечо силы - кратчайшее расстояние между линией действия силы и осью вращения тела. На большом числе примеров можно убедиться, что тело вращается тем быстрее и легче, чем больше не только сила, но и плечо (дверные ручки ставят посередине двери только в мексиканских сериалах ). Поэтому вводят момент силы:

(Это не вполне корректное выражение, но пока сойдёт ). [M] = 1 Нм.

Так же существуют три типа движения тела, при которых мы рассматриваем равновесие: поступательное, вращательное (с закреплённой осью) и свободное. Для каждого типа движения условия равновесия различаются.

Условия равновесия: 1. Поступательное движение – сумма сил, действующих на тело должна быть равна 0.

2. Вращательное движение – сумма моментов сил, действующих на тело должна быть равна 0.

3. Свободное движение – сумма сил и моментов сил, действующих на тело должна быть равна 0.

Виды: Равновесие тела называют устойчивым, если при отклонении от него возникают силы, возвращающие тело в положение равновесия. В устойчивом равновесии центр тяжести тела занимает наинизшее из всех близких положений. Положение устойчивого равновесия связано с минимумом потенциальной энергии по отношению ко всем близким соседним положениям тела.

Р авновесие тела называют неустойчивым, если при самом незначительном отклонении от него равнодействующая действующих на тело сил вызывает дальнейшее отклонение тела от положения

равновесия. В положении неустойчивого равновесия высота центра тяжести максимальна и потенциальная энергия максимальна по отношению к другим близким положениям тела.

Равновесие, при котором смещение тела в любом направлении не вызывает изменения действующих на него сил и равновесие тела сохраняется, называют безразличным

2. (рисунок) P = F / S. Для удара 2 з.Н.: Fуд ∆t = ∆p. Для абсолютно упругого удара р=2мВ, след-но, Ф = 2мВ / т, след-но, Р = 2мВ / Ст. Для N Р = 2mVnV / St = 2mVnSl / St = 2mVnSVt / St = 2mnV^2 = 2/6 mnV^2 = 1/3 mnV^2 (n – концентрация, V^2 – ср.от квадрата скоростей). E = mV^2 / 2? P = 2/3nE.

Билет №20.

1. Если какое – либо тело находится на опоре, то оно производит на опору давление.

[P] = 1Па. Давление измеряется в паскалях. Рассмотрим ситуацию в жидкости или газе. Выделим на дне воображаемого стакана с водой участок и рассчитаем давление столба воды на него:

Надо, однако, учитывать то, что на тело, погружённое в жидкость, давит не только сама жидкость, но и атмосфера:

Из этих фактов вытекает эффект, имеющий огромное значение в быту и технике – эффект сообщающихся сосудов. В сообщающихся сосудах высоты столбов жидкости над уровнем раздела жидкостей обратно пропорциональны плотностям этих жидкостей.

Для бытовых случаев особенно важна ситуация с однородной жидкостью. Тогда уровень жидкости во всех сообщающихся сосудах будет одинаков.

Особое значение в гидростатике имеет и закон Паскаля: давление, производимое внешними силами на покоящуюся жидкость, передаётся жидкостью во все стороны одинаково (опытная проверка – шар Паскаля).

Из данных свойств жидкости вытекает  гидростатический парадокс: сила давления на дно сосуда не зависит от формы сосуда, а зависит от высоты столба жидкости, плотности жидкости и площади дна.

Н а законе Паскаля основывается действие гидравлического пресса (рис.1). Так как равновесие жидкости достигается при равенстве давлений на неё с двух сторон, то:

Это даёт возможность удерживать большой груз на большом поршне, прикладывая к малому небольшую силу.

Р ассмотрим тело, погружённое в жидкость (рис.1). Жидкость давит на него, причём, давление на боковые грани кубика взаимно компенсируется (грани находятся на одной глубине). Давление же на нижнюю и верхнюю грани разное. Пусть верхняя грань находится на глубине H, а длина грани кубика h. Тогда разность сил давления на горизонтальные грани равна:

- сила Архимеда.

Приложена эта сила к центру масс погружённой части тела. Заметим, что это выталкивающая сила и зависит она от плотности жидкости и погружённого объёма (поэтому в море плавать легче и приятнее ).

Сам закон Архимеда гласит – на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа) в объёме погружённой части тела.

Р ассмотрим условия плавания тел. На любое неподвижное в жидкости тело действую, как минимум две силы: тяжести и Архимеда (рис. 2). Эти силы противоборствуют и то, как будет вести себя тело, определяется тем, какая сила больше. Пусть тело полностью погружено в жидкость и при этом силы равны:

При этом тело будет находиться в равновесии в любом месте жидкости. Если плотность тела будет меньше плотности жидкости, то сила Архимеда будет больше силы тяжести и тело начнёт всплывать, но по мере того, как часть тела будет подниматься над поверхностью жидкости, погружённый объём будет уменьшаться, и сила Архимеда тоже будет уменьшаться. Наступит баланс – тело будет плавать на поверхности. Если плотность тела больше плотности жидкости – тело утонет окончательно!

Именно так работает подводная лодка: меняя объём балластной воды в цистернах, меняют среднюю плотность лодки, заставляя её то всплывать, то тонуть

2. все тела состоят из частиц; частицы непрерывно хаотично движутся; частицы взаимодействуют друг с другом. Первое положении подтверждают испарении жидкостей и тв.тел, косвенные измерения масс и молекул. Массы атомов и молекул определяют по формуле: m = M/Na. Относительное сисло атомов (молекул) в теле характеризует особая физическая величина – кол-в в-ва: N = m/M. Кол-во в-ва измеряется в молях. Второе положение МКТ подтверждают броуновское движение и диффузия. Б.д. – беспорядочное движение малых частиц в жидкости или газе, происходящее под действием молекул окружающей среды. Причина б.д. – тепловое движение молекул среды и отсутствие точной компенсации ударов, испытываемых частицей со стороны окружающих ее молекул. Удары молекул среды приводят частицу в беспорядочное движение: скорость ее меняется по величине и направлению. Подтверждением третьего положения МКТ является возникновение упругих сил при деформациях тел, существование различных агрегатных состояний одного и того же в-ва.

Распределение молекул по скоростям, т.е. нельзя определить однозначно V каждой молекулы, но можно предположить ее вероятное значение – это норм.закон норм.распределения.

Опыт Штерна

1. Существуют как очень медленные, так и очень быстрые молекулы. Наибольшее число молекул имеют ср.значение скорости ~ 500 м/с

2. Если т газа увеличивается, то кривая смещае6тся вправо, V2 > V1.

Все это следует из закона распределения молекул по скоростям.