Билет №12

1. Момент силы. Условия равновесия твёрдого тела.

2. Сила Архимеда для жидкостей и газов.

1. Момент силы(M) — векторная физическая величина, равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело. M = [rxF].

Условия равновесия твёрдого тела:

1. Сумма всех сил равна 0.

2. Сумма всех моментов сил равна 0

2. Закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость (газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (газа)(называемая силой Архимеда). FA = ρgV (ρ — плотность жидкости (газа), g — ускорение свободного падения, а V — объём погружённого тела). Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться с поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна.

Закон Архимеда можно объяснить при помощи разности гидростатических давлений на примере прямоугольного тела.

P₂-P₁=F₂/S-F₁/S=gρSh₂/S-gρSh₁/S=gρ(h_B-h_A)=gρh, гдегдеP₂, P₁ — давления в точках 2 и 1, ρ — плотность жидкости, h — разница уровней между точками A и B, S — площадь горизонтального поперечного сечения тела.

F_B-F_A=(P_B-P_A)*S=gρhS=gρV, где P_A, P_B — давления в точках A и B, ρ — плотность жидкости, h — разница уровней между точками A и B, S — площадь горизонтального поперечного сечения тела, V — объём погружённой части тела.

Условие плавания тел:

Поведение тела, находящегося в жидкости или газе, зависит от соотношения между модулями силы тяжести и силы Архимеда , которые действуют на это тело. Возможны следующие три случая:

Fт>F_А — тело тонет

Fт = F_А — тело плавает в жидкости или газе

Fт <F_А — тело всплывает до тех пор, пока не начнет плавать

Билет №13

1. Механическая работа. Мощность. Кинетическая и потенциальная энергия.

2. Адиабатный процесс. Теплоемкости при постоянном давлении и постоянном объеме.

1. Механическая работа(A) - физическая величина, характеризующая результат действия силы и численно равная скалярному произведению вектора силы и вектора перемещения, совершенного под действием этой силы.A=Fscosα.

Мощность(N) — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.N = A/t.

Кинетическая энергия:

Между изменением скорости тела и работой, совершенной приложенными к телу силами, существует связь. Эту связь проще всего установить, рассматривая движение тела вдоль прямой линии под действием постоянной силы F. В этом случае векторы силы F перемещения s скорости v и ускорения a направлены вдоль одной прямой, и тело совершает прямолинейное равноускоренное движение. Направив координатную ось вдоль прямой движения, можно рассматривать F, s, υ и a как алгебраические величины (положительные или отрицательные в зависимости от направления соответствующего вектора). Тогда работу силы можно записать как A = Fs. При равноускоренном движении перемещение s выражается формулой:

s = (at₂^2)/2-(at₁^2)/2 = (a^2t₂^2)/2a-(a^2t₁^2)/2a = (v₂^2-v₁^2)/2a.

Отсюда следует, что A=ma*(v₂^2-v₁^2)/2a = (mv₂^2)/2-(mv₁^2)/2a.

E_кин = (mv^2)/2.

A = E_кин2-E_кин1.

Потенциальная энергия:

Если тело перемещается вблизи поверхности Земли, то на него действует постоянная по величине и направлению сила тяжести F = mg. Работа этой силы зависит только от вертикального перемещения тела. На любом участке пути работу силы тяжести можно записать в проекциях вектора перемещения Δs на ось OY, направленную вертикально вверх: Δs = h₂-h₁.

A = Fs = mg(h₂-h₁) = mgh₂-mgh₁.

E_пот= mgh.

A = E_пот2-E_пот1.