Ответы по физике

Подождите немного. Документ загружается.

Вопросы по физике

1. Классическая механика и её разделы. Понятие материальной точки и абсолютно твёрдого тела. Способы

описания движения. Кинематические характеристики поступательного движения - путь, перемещение, скорость,

ускорение. Разложение вектора ускорения на тангенциальную и нормальную составляющие.

Механика – раздел физики, изучающий закономерности механического движения и причины, вызывающие или

изменяющие это движение.

Классической механикой называется механика Галилея-Ньютона, в которой изучаются законы движения

макроскопических тел, скорости к-ых малы по сравнению со скоростью света (с) в вакууме. (Механика Галилея-Ньютона

рассматривает пространство и время как объективные формы существования материи, но в отрыве друг от друга и от

движения материальных тел.)

Механика делится на три раздела:

a) Кинематика – раздел механики, изучающий движение тел без учета их масс и действующих на них сил.

b) Динамика – раздел механики, изучающий движение механических систем под действием сил.

c) Статика – раздел механики, изучающий законы равновесия системы тел.

Материальная точка – тело, обладающее массой, размерами к-ого в данной задаче можно пренебречь.

Абсолютно твердым телом называется тело, которое ни при каких условиях не может деформироваться и при всех

условиях расстояние между двумя точками (или точнее межу двумя частицами) этого тела остается постоянным.

Способы описания движения:

a) Табличный (таблица координат тела).

b) Графический (график зависимости пути от времени).

c) Аналитический (координата является функцией времени).

Путь (длина пути) ∆s - длина участка траектории, пройденного материальной точкой с момента начала отсчета

времени (является скалярной функцией времени∆s=∆s(t)).

Перемещением называется вектор ∆r = r – r

,проведенный из начального положения движущейся точки в положение

ее в данный момент времени (приращение радиуса-вектора точки за рассматриваемый промежуток времени).

Скорость – скалярная физическая величина, характеризующая быстроту изменения координаты точки в пространстве.

Средняя скорость - отношение пройденного за это время конечного пути S ко времени.

Ускорение – вектор направленный вдоль вектора приращения скорости dv, модуль ускорения характеризует величину

изменения скорости в единицу времени.







Тангенциальное ускорение - составляющая ускорения, направленная по касательной к траектории.

Нормальное ускорение - составляющая ускорения, направленная перпендикулярно к траектории.

2. Кинематические характеристики вращательного движения – угол поворота, угловая скорость, угловое

ускорение. Связь между векторами линейных и угловых скоростей и ускорений.

Вращательное движение – движение по окружности, по дуге окружности.

Угол поворота – угол между начальным и конечным радиус-вектором.

Угловая скорость – величина равная

d





Угловое ускорение - производная по времени от вектора угловой скорости ω (соответственно вторая производная по

времени от угла поворота),









Вектор линейной скорости направлен по касательной к траектории движения точки; Вектор

угловой скорости связан с направлением оси вращения и определяется правилом буравчика; V=ω*r;

Выразим тангенциальное и нормальное ускорение через угловые скорости и ускорение, получаем:

= β·R, a =ω

·R.

Таким образом, для полного ускорения имеем

2 4

a R   

3. Частные случаи прямолинейного движения материальной точки и вращательное движения твёрдого тела.

Уравнения и графики этих тел.

Частные случаи движения по прямой:

a) Равномерное движение: V=const;

; ; ;

b) Равноускоренное движение: a=const;

; ; ;

Частные случаи вращательного движения:

a) Равномерное вращение: ω=const.

; ; ; ;

b) равноускоренное движение: ;

; ;

4. Масса, импульс, сила, импульс силы. Законы Ньютона. Центр инерции системы материальных точек. Второй

закон Ньютона для системы материальных точек. Закон сохранения импульса.

Масса тела - есть мера инертности объекта, она характеризует способность тела к изменению состояния движения

под действием внешних сил …

Сила — векторная величина, выражающая внешнее воздействие на материальное тело.

F=m*a;

Импульс тела – величина равная

vmp





;

Физический смысл импульса становится очевидным, если уравнение проинтегрировать на конечном интервале времени от

0 до t:





dtFp



Изменение импульса служит мерой величины силы, действующей на тело в течение конечного промежутка времени.

Импульс силы - это векторная физическая величина , равная произведению силы на время ее действия (F*t), мера

воздействия силы на тело за данный промежуток времени.

I закон Ньютона (закон инерции):

Он утверждает, что всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока воздействие

со стороны других тел не заставит его изменить это состояние.

II закон Ньютона:





, ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно

пропорционально массе тела.

II закон Ньютона:

, где

III закон Ньютона:

Он утверждает, что силы, с которыми действуют друг на друга взаимодействующие тела, равны по величине и

противоположны по направлению. .

Центр инерции системы материальных точек находится в центре масс этой системы, называется воображаемая точка

С положение которой характеризует распределение массы этой системы.

Закон сохранения импульса

В случае отсутствия внешних сил , где =>

, т.е ;

5. Основной закон динамики вращательного движения твёрдого тела. Момент инерции, момент силы, момент

импульса.

Закон динамики вращения: ; ; ; ; ;

; ; учитывая что получим .

Момент инерции: физическая величина равная сумме произведений масс n материальных точек системы на квадраты их

расстояний до рассматриваемой оси: ; относительно произвольной оси: J=Jc+m ;

Момент силы: физическая величина определяемая векторным произведением радиус-вектора (из точки О в точку

приложения силы) на величину этой силы M=[r*F]; модуль равен: M=F*l;

Момент импульса: физическая величина, определяемая векторным произведением L=[r*p]=[r*mv] (момент импульса

материальной точки А) численно L=p*l – импульс на плечо; импульсом относительно оси z называется скалярная величина Lz

равная проекции на эту ось вектора момента импульса, определённого относительно произвольной точки О данной оси; для

твёрдого тела

6. Теорема Штейнера. Закон сохранения момента импульса. Работа переменной и постоянной силы.

Графическое представление работы. Работа силы тяжести и силы упругости.

Если известен момент инерции тела относительно оси проходящей через его центр , то момент инерции относительно

другой параллельной оси определяется теоремой Штейнера: , где J – момент инерции тела относительно

произвольной оси; Jc – момент инерции относительно параллельной оси проходящей через центр масс тела; m – масса тела; а

– расстояние между осями.

Закон сохранения момента импульса – фундаментальный закон природы, он связан со свойством симметрии

пространства – его изотропностью. в замкнутой системе момент внешних сил М=0 и откуда

L=const;

Работа постоянной силы: ; где cosa – угол между силой и направлением перемещения.

Работа переменной силы: где а – угол между векторами F и dr, -

элементарный путь; Fs-проекция вектора F на вектор dr. Работа силы на участке 1 -2 равна сумме элементарных работ на

бесконечно малых участках. Эта сумма приводится к если тело движется прямолинейно то

Работа определяется на графике зависимости силы от пути площадью заштрихованной фигуры под графиком.

Работа силы упругости .

Работа силы тяжести

7. Консервативные силы. Кинетическая и потенциальная энергия. Связь силы и потенциальной энергии.

Консервативные силы – работа таких сил не зависит от формы траектории, а зависит от начального и конечного

положения(упругие и гравитационные силы).

Кинетическая энергия – энергия механического движения данной системы.

Потенциальная энергия – механическая энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением и

характером сил взаимодействия между ними.

П=mgh.

Связь силы и потенциальной энергии:

8. Соударение тел. Абсолютно упругий и абсолютно не упругий удар. Применение законов сохранения к

центральному удару.

Удар – столкновение 2 и более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время.

- коэффициент восстановления.

Абсолютно упругий удар , - столкновение 2 тел в результате которого в обоих телах не остаётся никаких деформаций

и вся кинетическая энергия переходит в кинетическую энергию (выполняется закон сохранения импульса и кинетической

энергии)

Найдём:

Абсолютно неупругий удар , - столкновение 2 тел в результате которого тела объединяются, двигаясь дальше как

единое целое.

Центральный удар – тела движутся вдоль прямой проходящей через их центры масс. Векторы скоростей шаров до и после

удара лежат на одной прямой, соединяющей их центры. И законы сохранения при этом имеют вид:

9. Собственные незатухающие гармонические колебания. Геометрическое представление гармонического

колебания. Энергия гармонических колебаний.

Гармонические колебания – колебания при которых, колеблющаяся величина изменяется по закону синуса или косинуса.

Собственные колебания – колебания совершаются за счёт первоначально сообщенной энергии при дальнейшем отсутствии

внешних воздействий на систему.

Геометрическое представление – синусоида или косинусоида.

Кинитическая энергия

Потенциальная энергия

Полная энергия

10. Колебания математического и физического маятника. Ангармонические колебания. Зависимость периода

колебаний от амплитуды. Собственные затухающие колебания. Характеристики затухания.

Физический маятник – твёрдое тело, совершающее под действием силы тяжести колебания вокруг неподвижной

горизонтальной оси , проходящую через точку О не совпадающую с центром масс тела.

;

Математический маятник− это идеализированная система, состоящая из материальной точки массой m,

подвешенной на нерастяжимой невесомой нити, и колеблющейся под действием силы тяжести.

Затухающие колебания – колебания, амплитуда которых из-за потерь энергии реальной колебательной системой с

течением времени уменьшаются. Закон затухания определяется характеристиками самой колебательной системы.