Билет №9.

1. Тв. Тело – тело, которое нельзя считать м.т. Известно, что условие равновесия для т.т. имеет вид ∑ F = 0, ∑ М = 0. Ь = F*l. необходимо записать уравнение движения. Оно называется основное уравнение вращательного движения. Для м.т. F = ma, Fr = mar, a = Er (E – угловое ускорение). Для т.т., которое состоит из многих этих точек, Ур-ние будет иметь вид M = JE (F = ma), где М – момент сил относительно данной оси, Е – угловое ускорение, J – момент инерции тела (величина, которая характеризует не только массу тела, но и ее распределения относительно оси вращения = mr^2). Известно для м.т. F ∆ t = ∆ p, ∆(mV) = 0, ∆ (Jw) =0. След-но, для м.т. p = mV, т.т. L = Jw (момент импульса, углов.ускор).

2. Э.п. – форма существования материи. Существует объективно, не действует на органы чувств. Можно обнаружить по действию на пробный заряд. Характеризуется силовыми линиями. С.л. – линии, касательные к которым к каждой точке указывает направление действия силы (вектора напряженности). Физическая величина, равная отношению силы F, с которой э.п. действует на пробный точечный заряд q, к значению этого заряда, называется напряженностью э.п.: E = F / q. (В / м). E = kQq / r^2q, E = k Q / R^2, Q – заряд создающий поле. Существует два вида полей: точечное и однородное. Принцип суперпозиции: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают э.п. с напряженностями Е1, Е2 и т.д., то вектор напряженности результирующего э.п. равен сумме векторов напряженности всех э.п. Теорема Гаусса: поток вектора напряженности, пересекающий замкнутую поверхность пропорционален суммарному заряду внутри данной поверхности. ES = Q / Eо. Рассмотрим, как определить напряженность поля по т.Г. для различных заряженных тел.

Билет №10.

1. Взаимодействие тел характеризуется силами. Сила – векторная физическая величина, характеризующая взаимодействие тел. [F] = 1 Н (Ньютон). Сил в природе великое множество, но все они относятся к четырём типам взаимодействия: гравитационному, электромагнитному, сильному и слабому. Два последних – внутриядерные, к первому типу принадлежит только сила тяготения, а все остальные – электромагнитные.

Силу всемирного тяготения ввёл в физику сэр Исаак Ньютон. Использовав наблюдения за движением небесных тел (в особенности Луны), он доказал, что данная сила должна в равной мере зависеть от масс обоих взаимодействующих тел и быть обратно пропорциональна квадрату расстояния. Размерностный коэффициент G – гравитационную постоянную рассчитал английский учёный Кавендиш.

• Такова векторная запись закона всемирного тяготения. Чаще применяют при расчётах скалярную запись:

Данную формулу можно применять для расчёта взаимодействия между точечными телами или между телами сферической формы. Гравитационная постоянная имеет размерность [G]=Нм²/кг² и физический смысл силы действующей между телами массой по 1 кг на расстоянии 1 м. G = 6,67·10^-11 Нм²/кг². Как видим, эта величина мала, что показывает малость гравитационных сил.

Н а практике достаточно часто приходится расчитывать взаимодействие с Землёй тел, находящихся вблизи поверхности Земли (до 100 км). При этом часть формулы остаётся постоянной и называется g – ускорение свободного падения. g ≈ 9.8 м/с². Тогда удобно силу всемирного тяготения записывать . Именуется такая сила – сила тяжести. Однако, уже движение искусственных спутников Земли проходит на высотах, на которых надо учитывать изменение силы тяготения с высотой. Впервые о возможности запускать в свободный полёт спутники сказал тоже, наверное, Ньютон. Идея проста: тело, брошенное достаточно сильно, может улететь за горизонт (рис. 1). Если бросить ещё быстрее, то ещё дальше. Ну а при определённой скорости бросания, кривизна земной поверхности вообще не даст телу упасть. Тело будет находиться в свободном падении и не падать!

Так движутся искусственные спутники Земли. Скорость, с которой надо лететь спутнику по круговой орбите называется первой космической скоростью.

Можно трактовать первую космическую скорость как скорость кругового движения у поверхности Земли. Тогда её можно рассчитать V₁ = 7,9 км/с. Если же считать, что первая космическая скорость – это круговая скорость при движении вокруг любого тела, на любом расстоянии от него, то тогда точного числа дать нельзя. Зато сфера применения формулы сильно расширяется. Так, подставив вместо массы Земли массу Солнца и расстояние от Земли до Солнца, можно рассчитать примерную скорость движения Земли по орбите – 30 км/с.

2. Электризация – процесс, при котором нейтральное тело становится заряженным. Способы: 1) трение; 2) через влияния (электрическая индукция). Электрон – элементарный заряд (-). q=-1,6*10^-19. Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Закон сохранения электрического заряда: суммарный заряд замкнутой системы тел остается постоянен. Носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон: силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними: Коэффициент пропорциональности k (9*10^9) в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл). Сила взаимодействия направлена вдоль линии, соединяющей центры тел: друг к другу, если заряды разноименные и в противоположную, если одноименны. Закон справедлив для сферических тел, или тел точечной массы. Если тела погружены в другую среду, то Е, Е – относительная диэлектрическая проницаемость среды. Ео = 8,85*10^-12 Кл^2 / Н*ь^2 – электрическая постоянная.