1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху?


Скачать 254.59 Kb.
Название1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху?
страница1/3
Дата публикации16.06.2013
Размер254.59 Kb.
ТипДокументы
vb.userdocs.ru > Физика > Документы
  1   2   3
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху?

Поступальним називають рух, при якому будь-яка пряма жорстко пов’язана з тілом, залишається паралельною початковому положенню.

Траєкторією руху матеріальної точки називають лінію, яку описує матеріальна точка у просторі під час руху АВ. Відповідно до форми траєкторії рух може буту прямолінійним або криволінійним. Довжину траєкторії, яку проходить точка за заданий проміжок часу, називають шляхом S. Переміщення – це вектор, який проводять із початкової в кінцеву точку траєкторії . Радіус – вектор – це вектор, який проводять із початку координат до положення матеріальної точки r.

Миттєва швидкість матеріальної точки – це векторна величина, яка дорівнює першій похідній від радіус вектору за часом:

.

Одиниця вимірюванні швидкості у системі СІ – м/с. Швидкість має напрямок по дотичній до траєкторії в сторону руху.

Миттєве прискорення матеріальної точки – це векторна величина, яка дорівнює першій похідній від швидкості за часом, або другій похідній від радіус – вектора за часом:

.

Одиниця вимірюванні прискорення у системі СІ – м/с2.

2. Обертальній рух. Як визначається кутова швидкість та кутове прискорення, період та частота обертання?

При обертальному русі твердого тіла навколо нерухомої осі всі його точки описують кола, центри яких лежать на осі обертання. Обертання тіла навколо осі можна задати за допомогою кута оберту (t).

Кутовою швидкістю називається векторна величина, яка дорівнює першій похідній від кута оберту за часом:

.

Кутовим прискорення називається векторна величина, яка дорівнює першій похідній від кутової швидкості за часом, або другій похідній від кута оберту за часом:

.

При обертальному русі всі точки твердого тіла мають однакові кутові швидкості і кутові прискорення. Кутову швидкість і кутове прискорення вимірюють відповідно:
(рад/с = с-1) та (рад/с2 = с-2). Вектор кутової швидкості має напрямок вздовж осі обертання в бік поступального руху правого гвинта, якщо його повертати за напрямком обертання тіла. Кутове прискорення співпадає з напрямком кутової швидкості у випадку прискореного руху і має протилежний напрямок у випадку уповільненого руху.

Обертання тіла зі сталою кутовою швидкістю називають рівномірним . Для рівномірного руху період обертання – це час протягом якого тіло здійснює повний оберт навколо осі обертання, тобто обертається на кут 2:

.

Частота обертання для рівномірного руху – це кількість обертів, які здійснює тіло за одиницю часу:

.

3. Поняття сили. Сформулюйте другий закон Ньютона.

Сила – це векторна величина, яка є мірою механічної дії на тіло з боку інших тіл або полів, внаслідок якої тіло набуває прискорення або змінює свою форму та розміри.

Другий закон Ньютона встановлює кількісний зв’язок між величиною діючої сили, прискоренням та масою тіла.

Другий закон Ньютона: прискорення, яке набуває матеріальна точка (тіло), прямо пропорційно силі та співпадає з нею за напрямком і обернено пропорційне масі матеріальної точки (тіла):

.

Одиниця сили в СІ – ньютон (Н). 1Н – це сила, яка надає тілу масою 1 кг прискорення
1 м/с2 в напрямку дії сили:

.

_____________________________________________________________________________

Імпульс тіла – це векторна фізична величина, яка чисельно дорівнює добутку маси тіла на його швидкість. Напрям вектора імпульсу збігається з напрямом вектора швидкості:

.

Одиниці вимірювання імпульсу:.

Другий закон Ньютона можна сформулювати у вигляді:

.

Похідна від імпульсу тіла за часом дорівнює силі, що діє на тіло, або швидкість зміни імпульсу матеріальної точки (тіла) дорівнює діючій на неї силі.

4. Імпульс системи матеріальних точок. Сформулюйте закон збереження імпульсу.

Імпульс тіла – це векторна фізична величина, яка чисельно дорівнює добутку маси тіла на його швидкість. Напрям вектора імпульсу збігається з напрямом вектора швидкості:

.

Одиниці вимірювання імпульсу:.

На практиці доводиться мати справу не з одним тілом, а системою тіл або з системою матеріальних точок. Сили, що діють на матеріальні точки системи поділяються на сили взаємодії між матеріальними точками самої системи – внутрішні сили, і сили взаємодії між системою і тілами, які до неї не входять – зовнішні сили. Систему називають замкненою, якщо на неї не діють зовнішні сили або рівнодійна зовнішніх сил дорівнює нулю.

Імпульс системи матеріальних точок: .

Геометрична сума внутрішніх сил системи за третім законом Ньютона дорівнює нулю. Тоді другий закон Ньютона для системи матеріальних точок:

,

де - імпульс системи, - геометрична сума всіх зовнішніх сил, які діють на систему. Для замкненої системи ця сума дорівнює нулю, таким чином:

.

Закон збереження імпульсу: імпульс замкненої системи є сталою величиною, тобто він не змінюється з часом.

5. Дайте визначення потенціальної, кінетичної та механічної енергії тіла. Сформулюйте закон збереження механічної енергії.

Кінетична енергія механічної системи – це енергія механічного руху цієї системи. Матеріальна точка (тіло), масою m, яке рухається зі швидкістю v має кінетичну енергію:

.

Потенціальна енергія – це енергія системи тіл, що визначається їх взаємним розташуванням і характером сил взаємодії між ними. Потенціальна енергія тіла масою m, яке знаходиться на висоті h над поверхнею Землі:

.

Повна механічна енергія системи – це енергія механічного руху та взаємодії, тобто сума кінетичної та потенціальної енергій:

.

Одиниці вимірювання енергії – джоуль (Дж). .

Закон збереження механічної енергії: в системі тіл між якими діють тільки консервативні сили, повна механічна енергія залишається незмінною. Можуть відбуватися перетворення кінетичної енергії в потенціальну і навпаки.

.

_____________________________________________________________________________

Сили, робота яких не залежить від форми траєкторії, а визначається тільки початковим та кінцевим розташуванням тіла в просторі, називають консервативними, або потенціальними. До них належать сили тяжіння, сили пружності, електростатичні сили взаємодії між зарядженими тілами. Для консервативних сил характерною особливістю є те, що робота їх по замкнутому контуру дорівнює нулю.

6. Абсолютно непружний удар. Як визначається швидкість тіл після удару?

Ударом тіл називають сукупність явищ, що виникають при короткочасній взаємодії тіл внаслідок їх зіткнення. Процеси, що відбуваються при ударах, залежать від природи тіл, їхніх розмірів та форми, швидкостей руху тощо. Удари, які розглядають у фізиці поділяють на абсолютно пружній та абсолютно непружній.

Абсолютно непружним називається такий удар, після якого деформації зумовлені зіткненням тіл, повністю зберігаються, а тіла рухаються далі як одне тіло. Прикладом абсолютно непружного удару є зіткнення пластилінових кульок.

При абсолютно непружному ударі частина механічної енергії перетворюється в тепло, тобто механічна енергія системи зменшується. При абсолютно непружному ударі сумарний імпульс системи не змінюється.

Розглянемо центральний абсолютно непружний удар (удар називають центральним тоді, коли лінія удару проходить через центри мас тіл, а напрями швидкостей тіл до і після удару збігаються з лінією удару). Якщо маси тіл m1 та m2, їх швидкості до удару v1 та v2, то використовуючи закон збереження імпульсу, можна записати:

.

Швидкість тіл після зіткнення: .

Зміна кінетичної енергії тіл до і після удару:

.

7. Абсолютно пружний удар. Як визначається швидкість тіл після удару?

Ударом тіл називають сукупність явищ, що виникають при короткочасній взаємодії тіл внаслідок їх зіткнення. Процеси, що відбуваються при ударах, залежать від природи тіл, їхніх розмірів та форми, швидкостей руху тощо. Удари, які розглядають у фізиці поділяють на абсолютно пружній та абсолютно непружній.

Абсолютно пружним називають такий удар, після якого в тілах, що зазнали зіткнення, не залишається жодних деформацій, а кінетична енергія до і після зіткнення не змінюється. Близьким до абсолютно пружного зіткнення є зіткнення сталевих кульок, кульок із слонової кості тощо. Для абсолютно пружного зіткнення виконуються закони збереження механічної енергії та імпульсу.

Розглянемо центральний абсолютно пружний удар (удар називають центральним тоді, коли лінія удару проходить через центри мас тіл, а напрями швидкостей тіл до і після удару збігаються з лінією удару). Якщо маси тіл m1 та m2, їх швидкості до удару v1 та v2, а після удару u1 та u2, то використовуючи закон збереження імпульсу і механічної енергії, можна записати:

,

.

Вирішуючи систему рівнянь отримують швидкості тіл після зіткнення:

,

.

8. Дайте визначення моменту сили відносно точки. Як визначається напрямок моменту сили?

Моментом сили відносно нерухомої точки О називається фізична величина, яка визначається векторним добутком радіус – вектора , проведеним від точки О до точки А, в яку прикладена сила, на силу :

.

Модуль моменту сили: , де - кут між радіус – вектором та силою , - плече сили. Плече – це найкоротша відстань від точки О до лінії дії сили.

Одиниці вимірювання - Ньютон на метр (Н м).

Напрям вектора визначається за правилом правого гвинта: при обертанні правого гвинта від вектора к вектору , його поступовий рух співпадає з напрямком вектора .




9. Дайте визначення моменту імпульсу відносно точки. Як визначається напрямок моменту імпульсу?

Моментом імпульсу матеріальної точки відносно нерухомої точки О називається фізична величина, яка визначається векторним добутком радіус – вектора , проведеним від точки О до матеріальної точки, на імпульс :

.

Модуль моменту імпульсу: , де - кут між радіус – вектором та імпульсом , - плече вектора . Плече – це найкоротша відстань від точки О до лінії, вздовж якої направлений вектор .

Одиниці вимірювання - .

Напрям вектора визначається за правилом правого гвинта: при обертанні правого гвинта від вектора к вектору, його поступовий рух співпадає з напрямком вектора .

_______________________________________

Момент сили пов’язаний з моментом імпульсу: . Момент сили дорівнює швидкості зміни моменту імпульсу.

10. Основне рівняння динаміки обертального руху. Дайте визначення моменту інерції матеріальної точки та моменту інерції тіла.

Момент інерції матеріальної точки відносно осі обертання називається добуток маси матеріальної точки на квадрат відстані від точки до осі обертання:

.

Момент інерції системи матеріальних точок: .

Момент інерції твердого тіла: , де інтегрування проводиться по всьому об’єму тіла, величина r у цьому випадку є функцією положення точки з координатами х, у та z.

Одиниці вимірювання моменту інерції - .

Основне рівняння динаміки обертального руху:

,

де - момент сили відносно нерухомої осі z, - кутове прискорення, Jz – момент інерції відносно осі z. Одиниці вимірювання: , .

11. Ідеальний газ. Рівняння стану ідеального газу.

В основу молекулярно–кінетичної теорії газів покладено такі положення:

  1. Газ складається з однакових за масою сферичних молекул, розмірами яких можна знехтувати. Молекули – недеформовані, між ними немає сил притягання та відштовхування.

  2. У довільно малому об’ємі газу міститься дуже велика кількість молекул.

  3. Зіткнення молекул між собою і стінками посудини відбувається за законами пружних ударів.

  4. Інтервал часу між зіткненнями значно більші, ніж час самих зіткнень.

  5. При відсутні зовнішніх сил молекули розподілені рівномірно по всьому об’єму.

  6. Напрями швидкостей молекул газу в рівноважному стані розподілені хаотично, тобто всі напрями в газі рівноймовірні.

Газ, який відповідає таким умовам називається ідеальним газом.

Стан ідеального газу, коли не має зовнішніх полів, визначається для донної маси газу параметрами: об’ємом V3), тиском р (Па) та температурою Т (К). Рівняння, що пов’язує ці три параметри газу при фіксованій масі, називають рівнянням стану.

Рівняння Менделєєва - Клапейрона:

,

де m – маса газу (кг), - молярна маса газу (кг/моль), R = 8.31 Дж/(мольК) – універсальна газова стала, - кількість речовини (моль).

12. Які ізопроцеси ви знаєте? Запишіть рівняння цих ізопроцесів та накресліть їх графіки.

Ізопроцеси – це термодинамічні процеси, які відбуваються в системі з постійною масою при незмінному значенні одного із параметрів стану.

1. Ізотермічний процес (). Рівняння процесу: або .

Ізотерми.



2. Ізобарний процес ().Рівняння процесу: або .

Ізобари:



3. Ізохорний процес ().Рівняння процесу: або .

Ізохори:



13. Дайте визначення адіабатичного процесу. Запишіть рівняння та накресліть графік цього процесу.

Адіабатичний процес – це процес, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем (Q = 0).

Перший закон термодинаміки для адіабатичного процесу має вигляд:. Система виконує роботу внаслідок зміни внутрішньої енергії. При адіабатичному розширені ідеального газу його внутрішня енергія і температура зменшуються, а при стисканні відповідно підвищуються.

Рівняння адіабатичного процесу:

.

Показник адіабати: , де СV - теплоємність при ізохорному процесі, СР - теплоємність при ізобарному процесі, i – кількість ступенів свободи молекули газу.

Графік процесу:




14. Сформулюйте перший закон термодинаміки.

Першим законом термодинаміки називають закон збереження і перетворення енергії в застосуванні до явищ, пов’язаних с тепловим рухом. Його було встановлено в результаті широких експериментальних та теоретичних досліджень.

.

Це рівняння – перший закон термодинаміки в диференціальній формі для елементарних процесів, де Q – елементарна кількість теплоти, А – елементарна робота, dU – нескінченно мала зміна внутрішньої енергії.



Кількість теплоти Q, яка надана системі, витрачається на зміну внутрішньої енергії системи U та на виконання системою роботи проти зовнішніх сил А.

Одиниці вимірювання роботи, кількості теплоти та внутрішньої енергії – джоулі (Дж).

_____________________________________________________________________________

Якщо система здійснює періодичний процес, то зміна її внутрішньої енергії дорівнює нулю . Тоді .

Вічний двигун першого роду – це машина, яка діє періодично, і виконує роботу більшу ніж отримана кількість теплоти.

Ще одне формулювання першого закону термодинаміки: вічний двигун першого роду неможливий.

15. Дайте визначення питомої та молярної теплоємності газу. В яких одиницях вимірюється теплоємність?

Теплоємність визначається відношенням кількості теплоти Q, яку надали системі, до зміни її температури dT в деякому термодинамічному процесі:

.

Одиниці вимірювання - .

Теплоємність залежить від маси тіла, його хімічного складу, термодинамічного стану та процесу, в яком надається кількість теплоти Q.

Питомою теплоємністю с називається теплоємність одиниці маси речовини. Для однорідного тіла

,

де m – маса тіла.

Молярною теплоємністю С називається теплоємність одного моля речовини

,

де - кількість речовини, - молярна маса речовини.

В одиницях СІ питома теплоємність вимірюється в Дж/(кг К), молярна теплоємність - Дж/(моль К).

16. Як визначається теплоємність в ізобарному та ізохорному процесах? Як ці теплоємності пов’язані з числом ступенів свободи молекули газу?

Теплоємність визначається відношенням кількості теплоти Q, яку надали системі, до зміни її температури dT в деякому термодинамічному процесі:

.

Одиниці вимірювання - .

В ізохорному процесі (). Робота дорівнює нулю (). З першого начала термодинаміки . Тоді теплоємність при ізохорному процесі . Інше рівняння має вигляд:

,

дє i – кількість ступенів свободи молекули, R = 8.31 Дж/(мольК) – універсальна газова стала, m – маса газу, - молярна маса газу. Для одноатомних газів i = 3, для двохатомних - i = 5 і для багатоатомних - i = 6.

При ізобарному процесі кількість теплоти, яка надається ідеальному газу, іде не тільки на збільшення внутрішньої енергії, а й на виконання роботи з ізобарного розширення. Тому теплоємність при ізобарному процесі більше ніж при ізохорному.

або .

Зв’язок між СV та СР надається рівнянням Майора (для одного моля газу):

.

17. Дайте визначення роботи газу. Як визначається робота газу в різних ізопроцесах?

Елементарна робота, яка здійснюється газом, визначається як:

.

Робота, яка здійснюється газом в деякому процесі, при зміні його об’єму від V1 до V2 визначається як:

.

Одиниці вимірювання роботи – джоулі (Дж).

1. Ізохорний процес (V = const, dV = 0). Робота при ізохорному процесі дорівнює нулю .

2. Ізотермічний процес (Т = const).

,

де R = 8.31 Дж/(мольК) – універсальна газова стала, m – маса газу, - молярна маса газу.

3. В ізобарному процесі (р = const).

.

4. В адіабатичному процесі (Q = 0)

,

де i – кількість ступенів свободи молекули (для одноатомних газів i = 3, для двохатомних - i = 5 і для багатоатомних - i = 6).

_____________________________________________________________________________

2. Із рівняння Менделєєва – Клапейрона

.

3. .

18. Що називають круговим процесом або циклом? Прямий цикл Карно.

Круговим процесом (циклом) називають сукупність термодинамічних процесів, в результаті яких система повертається в початковий стан. З практичної точки зору цикли використовуються в процесі перетворення теплоти в роботу, тобто вони є основою роботи теплових машин. В теплових машинах при виконанні роботи теплота від більш нагрітого тіла – нагрівача через робоче тіло передається більш холодному тілу – холодильнику. Прямий цикл є цикл теплової машини, в ньому робота, яку здійснює робоче тіло, позитивна: .

Цикл ідеальної теплової машини – цикл Карно. В ідеальній тепловій машині відсутні витрати на теплопровідність, теплове випромінювання, тертя, і.т.д. Цикл Карно складається з двох ізотерм і двох адіабат. В процесі 1 – 2 газ ізотермічно розширюється (Т1 = const) внаслідок отримання кількості теплоти Q1 від нагрівача. В процесі 2 – 3 газ розширюється адіабатично, внутрішня енергія газу зменшується, тобто зменшується і температура газу від Т1 до Т2. В процесі 3 – 4 газ ізотермічно стискається (Т2 = const) передаючи холодильнику кількість теплоти Q2 (Q1 > Q2). В процесі 4 – 1 газ адіабатично стискається, збільшується його внутрішня енергія та температура від Т2 до Т1.

ККД теплової машини є відношенням роботи, яка виконується в результаті здійснення прямого циклу, до теплоти, підведеної до робочого тіла від нагрівника, тобто:

.

Рівняння ККД теплової машини можна записати у вигляді:

.

Звідси випливає, що ККД циклу Карно визначається тільки температурами нагрівача і холодильника.


19. Поняття точкового заряду. Сформулюйте закон Кулона.

Точковим зарядом
  1   2   3

Похожие:

1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconТуристична агенція «шаг»
Запоріжжя комфортабельним автобусом (пл. Маяковського) до м. Івано-Франківськ (15,5 годин руху)
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? icon1. Регресійні рівняння описують
Показник, що визначає, яка частина руху залежної змінної описується даним регресійним рівнянням, називається
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconПлан 1 Походження грошей 2 Види грошей 3 Функції грошей 1 Походження...
Перша пояснює походження грошей як підсумок угоди між людьми, які впевнились у тому, що для руху вартостей в міновому обороті необхідні...
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconE дихання Куссмауля На прийомі дитина 7 років із скаргами на сухий...
Дитині 10 років, скаржиться на підвищення t тіла до 39,5* С, порушення загального
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconОперации над векторами, скалярное, векторное и смешанное произведения векторов
Определение. Вектором (геометрическим вектором) называется направленный прямолинейный отрезок, т е отрезок имеющий определенную длину...
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconОперации над векторами, скалярное, векторное и смешанное произведения векторов
Определение. Вектором (геометрическим вектором) называется направленный прямолинейный отрезок, т е отрезок, имеющий определенную...
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? icon1 Хворий 27 років, скаржиться на рухомість зубів верхньої І нижньої...
Зубні ряди інтактні. Визначається характер змикання зубів у центральній оклюзії. Який із
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconШвидкість осідання еритроцитів (шое)

1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconРабочая программа по физике. Ч кинематика. Система отсчета. Представления...
Поступательное движение твердого тела. Кинематика вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейной...
1. Поступальний рух, траєкторія руху, вектор переміщення. Як визначається швидкість та прискорення тіла у випадку поступального руху? iconІ. Рух коштів у результаті операційної діяльності

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
контакты
vb.userdocs.ru
Главная страница