რა არის წერტილი ფიზიკის განმარტებაში. მექანიკური მოძრაობა

მატერიალური წერტილი- კლასიკური მექანიკის მოდელის კონცეფცია (აბსტრაქცია), რომელიც აღნიშნავს გაუჩინარებით მცირე ზომის სხეულს, მაგრამ აქვს გარკვეული მასა.

ერთის მხრივ, მატერიალური წერტილი არის მექანიკის უმარტივესი ობიექტი, რადგან მისი პოზიცია სივრცეში განისაზღვრება მხოლოდ სამი რიცხვით. მაგალითად, სამი კარტეზიული კოორდინატი სივრცეში, სადაც ჩვენი მატერიალური წერტილი მდებარეობს.

თავის მხრივ, მატერიალური წერტილი არის მექანიკის მთავარი საცნობარო ობიექტი, რადგან სწორედ მისთვის არის ჩამოყალიბებული მექანიკის ძირითადი კანონები. მექანიკის ყველა სხვა ობიექტი - მატერიალური სხეულები და გარემო - შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მატერიალური წერტილების ამა თუ იმ კომპლექტის სახით. მაგალითად, ნებისმიერი სხეული შეიძლება „დაიჭრას“ წვრილ ნაწილებად და თითოეული მათგანი მივიღოთ მატერიალურ წერტილად შესაბამისი მასით.

როდესაც შესაძლებელია რეალური სხეულის „ჩანაცვლება“ მატერიალური წერტილით სხეულის მოძრაობის პრობლემის დასმისას, ეს დამოკიდებულია კითხვებზე, რომლებზეც პასუხი უნდა გასცეს ფორმულირებულ პრობლემას.

არსებობს სხვადასხვა მიდგომა მატერიალური წერტილის მოდელის გამოყენების საკითხთან დაკავშირებით.

ერთ-ერთი მათგანი ემპირიულია. ითვლება, რომ მატერიალური წერტილის მოდელი გამოიყენება მაშინ, როდესაც მოძრავი სხეულების ზომები უმნიშვნელოა ამ სხეულების ფარდობითი გადაადგილების სიდიდესთან შედარებით. ილუსტრაცია არის მზის სისტემა. თუ ჩავთვლით, რომ მზე ფიქსირებული მატერიალური წერტილია და ჩავთვლით, რომ იგი მოქმედებს სხვა მატერიალურ წერტილ-პლანეტაზე უნივერსალური მიზიდულობის კანონის მიხედვით, მაშინ წერტილი-პლანეტის მოძრაობის პრობლემას აქვს ცნობილი ამოხსნა. წერტილის მოძრაობის შესაძლო ტრაექტორიებს შორის არის ისეთებიც, რომლებზეც მზის სისტემის პლანეტებისთვის ემპირიულად დადგენილი კეპლერის კანონები სრულდება.

ამრიგად, პლანეტების ორბიტალური მოძრაობების აღწერისას, მატერიალური წერტილის მოდელი საკმაოდ დამაკმაყოფილებელია. (თუმცა, ისეთი ფენომენების მათემატიკური მოდელის შექმნა, როგორიცაა მზის და მთვარის დაბნელება, მოითხოვს მზის, დედამიწისა და მთვარის რეალური ზომების გათვალისწინებას, თუმცა ეს ფენომენები აშკარად ასოცირდება ორბიტალურ მოძრაობებთან.)

მზის დიამეტრის თანაფარდობა უახლოესი პლანეტის ორბიტის დიამეტრთან - მერკური - არის ~ 1 10 -2, ხოლო მზესთან ყველაზე ახლოს მყოფი პლანეტების დიამეტრების თანაფარდობა მათი ორბიტების დიამეტრებთან არის ~ 1. ÷ 2 10 -4 . შეიძლება თუ არა ეს რიცხვები იყოს ფორმალური კრიტერიუმი სხეულის ზომების უგულებელყოფისთვის სხვა პრობლემებში და, შესაბამისად, მატერიალური წერტილის მოდელის მისაღებისთვის? პრაქტიკა გვიჩვენებს, რომ ეს ასე არ არის.

მაგალითად, პატარა ტყვია ლ= 1 ÷ 2 სმ ფრენის მანძილი ლ= 1 ÷ 2 კმ, ე.ი. თანაფარდობა, თუმცა ფრენის გზა (და დიაპაზონი) მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული არა მხოლოდ ტყვიის მასაზე, არამედ მის ფორმაზე და ბრუნვაზე. ამიტომ, პატარა ტყვიაც კი, მკაცრად რომ ვთქვათ, არ შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად. თუ გარე ბალისტიკის პრობლემებში ჭურვის სხეული ხშირად განიხილება მატერიალურ წერტილად, მაშინ ამას თან ახლავს რიგი დამატებითი პირობების დათქმა, როგორც წესი, ემპირიულად სხეულის რეალური მახასიათებლების გათვალისწინებით.

თუ ჩვენ მივმართავთ ასტრონავტიკას, მაშინ როდესაც კოსმოსური ხომალდი (SC) გაშვებულია სამუშაო ორბიტაზე, მისი ფრენის ტრაექტორიის შემდგომი გამოთვლებისას, იგი განიხილება მატერიალურ წერტილად, რადგან SC-ის ფორმის ცვლილებას არ აქვს რაიმე შესამჩნევი გავლენა. ტრაექტორია. მხოლოდ ხანდახან, ტრაექტორიის გასწორებისას, აუცილებელი ხდება რეაქტიული ძრავების ზუსტი ორიენტაციის უზრუნველყოფა სივრცეში.

როდესაც დაღმართის განყოფილება უახლოვდება დედამიწის ზედაპირს ~100 კმ მანძილზე, ის მაშინვე „იქცევა“ სხეულად, რადგან „გვერდით“ ის ატმოსფეროს მკვრივ ფენებში შედის, განსაზღვრავს თუ არა განყოფილება ასტრონავტებს და დაბრუნებულ მასალებს. სასურველი წერტილი დედამიწაზე..

მატერიალური წერტილის მოდელი პრაქტიკულად მიუღებელი აღმოჩნდა მიკროსამყაროს ისეთი ფიზიკური ობიექტების მოძრაობების აღწერისთვის, როგორიცაა ელემენტარული ნაწილაკები, ატომის ბირთვები, ელექტრონი და ა.შ.

მატერიალური წერტილის მოდელის გამოყენების საკითხის კიდევ ერთი მიდგომა რაციონალურია. სისტემის იმპულსის ცვლილების კანონის მიხედვით, რომელიც გამოიყენება ცალკეულ სხეულზე, სხეულის C მასის ცენტრს აქვს იგივე აჩქარება, როგორც ზოგიერთ (მოდით დავარქვათ მას ექვივალენტური) მატერიალური წერტილი, რომელზეც იგივე ძალები მოქმედებს. სხეული, ე.ი.

ზოგადად რომ ვთქვათ, შედეგად მიღებული ძალა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ჯამის სახით, სადაც დამოკიდებულია მხოლოდ და (რადიუსის ვექტორზე და C წერტილის სიჩქარეზე) და - და სხეულის კუთხურ სიჩქარეზე და მის ორიენტაციაზე.

Თუ ფ 2 = 0, მაშინ ზემოაღნიშნული მიმართება იქცევა ეკვივალენტური მატერიალური წერტილის მოძრაობის განტოლებად.

ამ შემთხვევაში, ამბობენ, რომ სხეულის მასის ცენტრის მოძრაობა დამოუკიდებელია სხეულის ბრუნვისგან. ამრიგად, მატერიალური წერტილის მოდელის გამოყენების შესაძლებლობა მათემატიკური მკაცრი (და არა მხოლოდ ემპირიული) დასაბუთებას იღებს.

ბუნებრივია, პრაქტიკაში მდგომარეობა ფ 2 = 0 იშვიათად და ჩვეულებრივ ფ 2 No 0, მაგრამ შეიძლება ასე აღმოჩნდეს ფ 2 შედარებით მცირეა ფერთი . მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ეკვივალენტური მატერიალური წერტილის მოდელი არის გარკვეული მიახლოება სხეულის მოძრაობის აღწერისას. ასეთი მიახლოების სიზუსტის შეფასება მათემატიკურად შეიძლება მივიღოთ და თუ ეს შეფასება მისაღები აღმოჩნდება „მომხმარებლისთვის“, მაშინ მისაღებია სხეულის ექვივალენტური მატერიალური წერტილით ჩანაცვლება, წინააღმდეგ შემთხვევაში ასეთი ჩანაცვლება გამოიწვევს მნიშვნელოვანი შეცდომები.

ეს შეიძლება მოხდეს მაშინაც, როცა სხეული წინ მიიწევს და კინემატიკის თვალსაზრისით მისი „შენაცვლება“ შეიძლება რაღაც ექვივალენტური წერტილით.

ბუნებრივია, მატერიალური წერტილის მოდელი არ არის შესაფერისი კითხვებზე პასუხის გასაცემად, როგორიცაა "რატომ უყურებს მთვარე დედამიწას მხოლოდ მისი ერთი გვერდით?" მსგავსი მოვლენები დაკავშირებულია სხეულის ბრუნვის მოძრაობასთან.

ვიტალი სამსონოვი

განმარტება

მატერიალური წერტილი არის მაკროსკოპული სხეული, რომლის ზომები, ფორმა, ბრუნვა და შიდა სტრუქტურა შეიძლება უგულებელვყოთ მისი მოძრაობის აღწერისას.

საკითხი იმის შესახებ, შეიძლება თუ არა მოცემული სხეული მატერიალურ წერტილად ჩაითვალოს, არ არის დამოკიდებული ამ სხეულის ზომაზე, არამედ გადაჭრის პრობლემის პირობებზე. მაგალითად, დედამიწის რადიუსი გაცილებით ნაკლებია ვიდრე მანძილი დედამიწიდან მზემდე და მისი ორბიტალური მოძრაობა კარგად შეიძლება აღვწეროთ, როგორც მატერიალური წერტილის მოძრაობა, რომლის მასა ტოლია დედამიწის მასისა და მდებარეობს მის ცენტრი. თუმცა, როდესაც განიხილება დედამიწის ყოველდღიური მოძრაობა საკუთარი ღერძის გარშემო, მისი მატერიალური წერტილით ჩანაცვლება აზრი არ აქვს. მატერიალური წერტილის მოდელის კონკრეტულ სხეულზე გამოყენებადობა დამოკიდებულია არა იმდენად თავად სხეულის ზომაზე, არამედ მისი მოძრაობის პირობებზე. კერძოდ, მთარგმნელობითი მოძრაობის დროს სისტემის მასის ცენტრის მოძრაობის შესახებ თეორემის მიხედვით, ნებისმიერი ხისტი სხეული შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად, რომლის პოზიცია ემთხვევა სხეულის მასის ცენტრს.

მატერიალური წერტილის მასა, პოზიცია, სიჩქარე და ზოგიერთი სხვა ფიზიკური თვისება დროის ნებისმიერ კონკრეტულ მომენტში მთლიანად განსაზღვრავს მის ქცევას.

მატერიალური წერტილის პოზიცია სივრცეში განისაზღვრება, როგორც გეომეტრიული წერტილის პოზიცია. კლასიკურ მექანიკაში მატერიალური წერტილის მასა დროში მუდმივია და დამოუკიდებელია მისი მოძრაობისა და სხვა სხეულებთან ურთიერთქმედების ნებისმიერი მახასიათებლისგან. კლასიკური მექანიკის აგების აქსიომატურ მიდგომაში ერთ-ერთ აქსიომად მიიღება შემდეგი:

აქსიომა

მატერიალური წერტილი არის გეომეტრიული წერტილი, რომელიც დაკავშირებულია სკალართან, რომელსაც ეწოდება მასა: $(r,m)$, სადაც $r$ არის ვექტორი ევკლიდეს სივრცეში, რომელიც დაკავშირებულია ზოგიერთ დეკარტის კოორდინატულ სისტემასთან. მასა მუდმივია, დამოუკიდებლად წერტილის პოზიციისგან სივრცეში ან დროში.

მექანიკური ენერგია შეიძლება შეინახოს მატერიალურ წერტილში მხოლოდ სივრცეში მისი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის სახით და (ან) ველთან ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის სახით. ეს ავტომატურად ნიშნავს, რომ მატერიალურ წერტილს არ შეუძლია დეფორმაცია (მხოლოდ აბსოლუტურად ხისტ სხეულს შეიძლება ეწოდოს მატერიალური წერტილი) და ბრუნვა საკუთარი ღერძის გარშემო და იცვლის ამ ღერძის მიმართულებას სივრცეში. ამავდროულად, მატერიალური წერტილით აღწერილი სხეულის მოძრაობის მოდელი, რომელიც მოიცავს მისი მანძილის შეცვლას მყისიერი ბრუნვის ცენტრიდან და ეილერის ორი კუთხიდან, რომლებიც ადგენენ ამ წერტილის ცენტრთან დამაკავშირებელი ხაზის მიმართულებას, უკიდურესად ფართოდ გამოიყენება. მექანიკის ბევრ დარგში.

უძრავი სხეულების მოძრაობის კანონების შესწავლის მეთოდი იდეალური მოდელის - მატერიალური წერტილის მოძრაობის შესწავლით, მთავარია მექანიკაში. ნებისმიერი მაკროსკოპული სხეული შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც g მატერიალური წერტილების ერთობლიობა, რომელთა მასები უდრის მისი ნაწილების მასებს. ამ ნაწილების მოძრაობის შესწავლა მცირდება მატერიალური წერტილების მოძრაობის შესწავლაზე.

მატერიალური წერტილის კონცეფციის გამოყენების შეზღუდვები ჩანს ამ მაგალითიდან: იშვიათ აირში მაღალ ტემპერატურაზე, თითოეული მოლეკულის ზომა ძალიან მცირეა მოლეკულებს შორის ტიპურ მანძილთან შედარებით. როგორც ჩანს, მათი უგულებელყოფა და მოლეკულა შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად. თუმცა, ეს ყოველთვის ასე არ არის: მოლეკულის ვიბრაცია და ბრუნვა არის მოლეკულის „შინაგანი ენერგიის“ მნიშვნელოვანი რეზერვუარი, რომლის „ტევადობა“ განისაზღვრება მოლეკულის ზომით, მისი სტრუქტურით და ქიმიური თვისებებით. კარგი მიახლოებით, მონოატომური მოლეკულა (ინერტული აირები, ლითონის ორთქლები და ა. ემისიით.

სავარჯიშო 1

ა) ავტოფარეხში შესული მანქანა;

ბ) მანქანა ვორონეჟ-როსტოვის გზატკეცილზე?

ა) ავტოფარეხში შესული მანქანა არ შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ პუნქტად, რადგან ამ პირობებში მანქანის ზომები მნიშვნელოვანია;

ბ) ვორონეჟ-როსტოვის გზატკეცილზე მანქანა შეიძლება იქნას მიღებული, როგორც მატერიალური წერტილი, რადგან მანქანის ზომები გაცილებით მცირეა, ვიდრე ქალაქებს შორის მანძილი.

შეიძლება თუ არა მატერიალურ საკითხად:

ა) ბიჭი, რომელიც სკოლიდან სახლის გზაზე 1 კმ-ს გადის;

ბ) ბიჭი, რომელიც ვარჯიშობს.

ა) როცა სკოლიდან დაბრუნებული ბიჭი სახლამდე 1 კმ მანძილს გაივლის, მაშინ ამ მოძრაობაში ბიჭი შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად, რადგან მისი ზომა მცირეა გავლილ მანძილთან შედარებით.

ბ) როდესაც იგივე ბიჭი დილის ვარჯიშებს აკეთებს, მაშინ ის არ შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ საკითხად.

მატერიალური წერტილი

მატერიალური წერტილი(ნაწილაკი) - უმარტივესი ფიზიკური მოდელი მექანიკაში - იდეალური სხეული, რომლის ზომები ნულის ტოლია, ასევე შეიძლება ჩაითვალოს სხეულის ზომები უსასრულოდ მცირედ სხვა განზომილებებთან ან დისტანციებთან შედარებით პრობლემის დაშვების ფარგლებში. სწავლა. მატერიალური წერტილის პოზიცია სივრცეში განისაზღვრება, როგორც გეომეტრიული წერტილის პოზიცია.

პრაქტიკაში, მატერიალური წერტილი გაგებულია, როგორც მასის მქონე სხეული, რომლის ზომა და ფორმა შეიძლება უგულებელვყოთ ამ პრობლემის გადაჭრისას.

სხეულის მართკუთხა მოძრაობით საკმარისია ერთი საკოორდინატო ღერძი მისი პოზიციის დასადგენად.

თავისებურებები

მატერიალური წერტილის მასა, პოზიცია და სიჩქარე დროის ნებისმიერ კონკრეტულ მომენტში მთლიანად განსაზღვრავს მის ქცევას და ფიზიკურ თვისებებს.

შედეგები

მექანიკური ენერგია შეიძლება შეინახოს მატერიალურ წერტილში მხოლოდ სივრცეში მისი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის სახით და (ან) ველთან ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის სახით. ეს ავტომატურად ნიშნავს, რომ მატერიალურ წერტილს არ შეუძლია დეფორმაცია (მხოლოდ აბსოლუტურად ხისტ სხეულს შეიძლება ეწოდოს მატერიალური წერტილი) და ბრუნვა საკუთარი ღერძის გარშემო და იცვლის ამ ღერძის მიმართულებას სივრცეში. ამავდროულად, სხეულის მოძრაობის მოდელი, რომელიც აღწერილია მატერიალური წერტილით, რომელიც მოიცავს მისი მანძილის შეცვლას მყისიერი ბრუნვის ცენტრიდან და ეილერის ორი კუთხიდან, რომლებიც ადგენენ ამ წერტილის ცენტრთან დამაკავშირებელი ხაზის მიმართულებას, უკიდურესად ფართოა. გამოიყენება მექანიკის ბევრ დარგში.

შეზღუდვები

მატერიალური წერტილის კონცეფციის გამოყენების შეზღუდვები ჩანს ამ მაგალითიდან: იშვიათ აირში მაღალ ტემპერატურაზე, თითოეული მოლეკულის ზომა ძალიან მცირეა მოლეკულებს შორის ტიპურ მანძილთან შედარებით. როგორც ჩანს, მათი უგულებელყოფა და მოლეკულა შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად. თუმცა, ეს ყოველთვის ასე არ არის: მოლეკულის ვიბრაცია და ბრუნვა არის მოლეკულის „შინაგანი ენერგიის“ მნიშვნელოვანი რეზერვუარი, რომლის „ტევადობა“ განისაზღვრება მოლეკულის ზომით, მისი სტრუქტურით და ქიმიური თვისებებით. კარგი მიახლოებით, ერთატომური მოლეკულა (ინერტული აირები, ლითონის ორთქლები და ა. ემისიით.

შენიშვნები

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

• მექანიკური მოძრაობა
• აბსოლუტურად ხისტი სხეული

ნახეთ, რა არის „მატერიალური წერტილი“ სხვა ლექსიკონებში:

მატერიალური წერტილიარის წერტილი მასით. მექანიკაში მატერიალური წერტილის ცნება გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც სხეულის ზომები და ფორმა არ თამაშობს როლს მისი მოძრაობის შესწავლაში, მაგრამ მნიშვნელოვანია მხოლოდ მასა. თითქმის ნებისმიერი სხეული შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად, თუ ... ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მატერიალური წერტილი- მექანიკაში შემოღებული კონცეფცია ობიექტის აღსანიშნავად, რომელიც განიხილება მასის მქონე წერტილად. M. t.-ის პოზიცია მარჯვნივ განისაზღვრება, როგორც გეომის პოზიცია. წერტილები, რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს მექანიკაში პრობლემების გადაჭრას. პრაქტიკაში, სხეული შეიძლება ჩაითვალოს ... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

მატერიალური წერტილი- წერტილი მასით. [რეკომენდებული ტერმინების კრებული. საკითხი 102. თეორიული მექანიკა. სსრკ მეცნიერებათა აკადემია. სამეცნიერო და ტექნიკური ტერმინოლოგიის კომიტეტი. 1984] თემები თეორიული მექანიკა EN ნაწილაკი DE materialle Punkt FR point matériel… ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

მატერიალური წერტილი თანამედროვე ენციკლოპედია

მატერიალური წერტილი- მექანიკაში: უსაზღვროდ პატარა სხეული. რუსულ ენაში შეტანილი უცხო სიტყვების ლექსიკონი. ჩუდინოვი A.N., 1910 ... რუსული ენის უცხო სიტყვების ლექსიკონი

მატერიალური წერტილი- MATERIAL POINT, მექანიკაში შემოღებული კონცეფცია სხეულის აღსანიშნავად, რომლის ზომა და ფორმა შეიძლება უგულებელყო. მატერიალური წერტილის პოზიცია სივრცეში განისაზღვრება, როგორც გეომეტრიული წერტილის პოზიცია. სხეული შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურად ... ... ილუსტრირებული ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მატერიალური წერტილი- მექანიკაში შემოღებული კონცეფცია უსასრულო ზომის ობიექტისთვის, რომელსაც აქვს მასა. მატერიალური წერტილის პოზიცია სივრცეში განისაზღვრება, როგორც გეომეტრიული წერტილის პოზიცია, რომელიც ამარტივებს პრობლემების გადაჭრას მექანიკაში. თითქმის ნებისმიერ სხეულს შეუძლია ... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მატერიალური წერტილი- გეომეტრიული წერტილი მასით; მატერიალური წერტილი არის მატერიალური სხეულის აბსტრაქტული გამოსახულება, რომელსაც აქვს მასა და არ აქვს ზომები ... თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების დასაწყისი

მატერიალური წერტილი- materialusis taškas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. მასის წერტილი; მატერიალური წერტილი vok. Massenpunkt, მ; მატერიელერი Punkt, მ რუს. მატერიალური წერტილი, ვ; წერტილოვანი მასა, ფფრანკი. წერტილის მასა, მ; წერტილი მატერიალური, m … Fizikos Terminų žodynas

მატერიალური წერტილი- წერტილი მასით... პოლიტექნიკური ტერმინოლოგიური განმარტებითი ლექსიკონი

წიგნები

• მაგიდების კომპლექტი. ფიზიკა. კლასი 9 (20 მაგიდა), . სასწავლო ალბომი 20 ფურცელი. მატერიალური წერტილი. მოძრავი სხეულის კოორდინატები. აჩქარება. ნიუტონის კანონები. უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. სწორხაზოვანი და მრუდი მოძრაობა. სხეულის მოძრაობა გასწვრივ...

მეშვიდე კლასის ფიზიკის კურსიდან გვახსოვს, რომ სხეულის მექანიკური მოძრაობა არის მისი მოძრაობა დროში სხვა სხეულებთან შედარებით. ასეთი ინფორმაციის საფუძველზე შეგვიძლია ვივარაუდოთ სხეულის მოძრაობის გამოსათვლელად საჭირო ხელსაწყოების ნაკრები.

პირველ რიგში, ჩვენ გვჭირდება რაღაც, რასთან დაკავშირებითაც ჩვენ გავაკეთებთ გამოთვლებს. შემდეგი, უნდა შევთანხმდეთ იმაზე, თუ როგორ განვსაზღვრავთ სხეულის პოზიციას ამ „რაღაცის“ მიმართ. და ბოლოს, მოგიწევთ როგორმე დროის დაფიქსირება. ამრიგად, იმისთვის, რომ გამოვთვალოთ სად იქნება სხეული კონკრეტულ მომენტში, ჩვენ გვჭირდება საცნობარო ჩარჩო.

საცნობარო ჩარჩო ფიზიკაში

ფიზიკაში საცნობარო სისტემა არის საცნობარო ორგანოს, კოორდინატთა სისტემის ერთობლიობა, რომელიც დაკავშირებულია საცნობარო სხეულთან და საათი ან სხვა მოწყობილობა დროის საზომი. ამავე დროს, ყოველთვის უნდა გვახსოვდეს, რომ მითითების ნებისმიერი ჩარჩო არის პირობითი და ფარდობითი. ყოველთვის შესაძლებელია სხვა საცნობარო ჩარჩოს მიღება, რომლის მიმართაც ნებისმიერ მოძრაობას ექნება სრულიად განსხვავებული მახასიათებლები.

ფარდობითობა ზოგადად მნიშვნელოვანი ასპექტია, რომელიც მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ფიზიკის თითქმის ნებისმიერ გამოთვლაში. მაგალითად, ხშირ შემთხვევაში ჩვენ შორს ვართ მოძრავი სხეულის ზუსტი კოორდინატების დადგენა ნებისმიერ დროს.

კერძოდ, მოსკოვიდან ვლადივოსტოკამდე სარკინიგზო ხაზის გასწვრივ საათობით დამკვირვებლებს ვერ მოვათავსებთ. ამ შემთხვევაში ჩვენ ვიანგარიშებთ სხეულის სიჩქარეს და მდებარეობას დაახლოებით გარკვეული პერიოდის განმავლობაში.

ჩვენ არ გვაინტერესებს ერთ მეტრამდე სიზუსტე რამდენიმე ასეული ან ათასობით კილომეტრის მარშრუტზე მატარებლის ადგილმდებარეობის განსაზღვრისას. ამისთვის ფიზიკაში არის მიახლოებები. ერთ-ერთი ასეთი მიახლოებაა „მატერიალური წერტილის“ ცნება.

მატერიალური წერტილი ფიზიკაში

ფიზიკაში მატერიალური წერტილი აღნიშნავს სხეულს, იმ შემთხვევებში, როდესაც მისი ზომა და ფორმა შეიძლება უგულებელვყოთ. ვარაუდობენ, რომ მატერიალურ წერტილს აქვს თავდაპირველი სხეულის მასა.

მაგალითად, დროის გაანგარიშებისას, რომელიც დასჭირდება თვითმფრინავს ნოვოსიბირსკიდან ნოვოპოლოცკში ფრენისთვის, ჩვენ არ გვაინტერესებს თვითმფრინავის ზომა და ფორმა. საკმარისია ვიცოდეთ რა სიჩქარით ვითარდება და ქალაქებს შორის მანძილი. იმ შემთხვევაში, როდესაც ჩვენ უნდა გამოვთვალოთ ქარის წინააღმდეგობა გარკვეულ სიმაღლეზე და გარკვეულ სიჩქარეზე, მაშინ არ შეგვიძლია იგივე თვითმფრინავის ფორმისა და ზომების ზუსტი ცოდნის გარეშე.

თითქმის ნებისმიერი სხეული შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად ან მაშინ, როდესაც სხეულის მიერ დაფარული მანძილი დიდია მის ზომასთან შედარებით, ან როდესაც სხეულის ყველა წერტილი ერთნაირად მოძრაობს. მაგალითად, მანქანა, რომელმაც მაღაზიიდან გზაჯვარედინამდე რამდენიმე მეტრი გაიარა, ამ მანძილს საკმაოდ შეედრება. მაგრამ ასეთ სიტუაციაშიც კი შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად, რადგან მანქანის ყველა ნაწილი ერთნაირად და იმავე მანძილზე მოძრაობდა.

მაგრამ იმ შემთხვევაში, როდესაც ერთი და იგივე მანქანის ავტოფარეხში განთავსება დაგვჭირდება, ეს აღარ შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ პუნქტად. თქვენ უნდა გაითვალისწინოთ მისი ზომა და ფორმა. ეს არის ასევე მაგალითები, როდესაც აუცილებელია ფარდობითობის გათვალისწინება, ანუ იმის მიმართ, თუ რას ვაკეთებთ კონკრეტულ გამოთვლებს.

სხეულის მექანიკური მოძრაობა არის მისი პოზიციის ცვლილება სივრცეში სხვა სხეულებთან შედარებით დროთა განმავლობაში. ის სწავლობს მექანიკოსის სხეულების მოძრაობას. აბსოლუტურად ხისტი სხეულის მოძრაობას (რომელიც არ დეფორმირდება მოძრაობისა და ურთიერთქმედების დროს), რომელშიც მისი ყველა წერტილი დროის მოცემულ მომენტში ერთნაირად მოძრაობს, ეწოდება მთარგმნელობითი მოძრაობა; მის აღსაწერად აუცილებელია და საკმარისია აღწერეთ სხეულის ერთი წერტილის მოძრაობა. მოძრაობას, რომლის დროსაც სხეულის ყველა წერტილის ტრაექტორია არის წრეები, რომლებიც ორიენტირებულია ერთ სწორ ხაზზე და წრეების ყველა სიბრტყე პერპენდიკულარულია ამ სწორი ხაზის მიმართ, ბრუნვითი მოძრაობა ეწოდება. სხეულს, რომლის ფორმა და ზომები შეიძლება უგულებელვყოთ მოცემულ პირობებში, ეწოდება მატერიალური წერტილი. ეს არის უყურადღებობა

დასაშვებია შემცირება, როდესაც სხეულის ზომები მცირეა მის გავლილ მანძილთან ან მოცემული სხეულის მანძილთან შედარებით სხვა სხეულებთან. სხეულის მოძრაობის აღსაწერად, თქვენ უნდა იცოდეთ მისი კოორდინატები ნებისმიერ დროს. ეს არის მექანიკის მთავარი ამოცანა.

2. მოძრაობის ფარდობითობა. საცნობარო სისტემა. ერთეულები.

მატერიალური წერტილის კოორდინატების დასადგენად აუცილებელია საცნობარო ორგანოს შერჩევა და მასთან კოორდინატთა სისტემის დაკავშირება და დროის მითითების წარმოშობის დაყენება. კოორდინატთა სისტემა და დროის მითითების წარმოშობის მითითება ქმნის საცნობარო სისტემას, რომლის მიმართაც განიხილება სხეულის მოძრაობა. სისტემა უნდა მოძრაობდეს მუდმივი სიჩქარით (ან დასვენების მდგომარეობაში იყოს, რაც ზოგადად იგივეა). სხეულის ტრაექტორია, გავლილი მანძილი და გადაადგილება დამოკიდებულია საცნობარო სისტემის არჩევანზე, ე.ი. მექანიკური მოძრაობა შედარებითია. სიგრძის ერთეული არის მეტრი, რომელიც არის მანძილი, რომელიც შუქმა გაიარა ვაკუუმში წამებში. წამი არის დროის ერთეული, რომელიც უდრის ცეზიუმ-133 ატომის გამოსხივების პერიოდებს.

3. ტრაექტორია. გზა და მოძრაობა. მყისიერი სიჩქარე.

სხეულის ტრაექტორია არის ხაზი, რომელიც აღწერილია სივრცეში მოძრავი მატერიალური წერტილით. ბილიკი - ტრაექტორიის მონაკვეთის სიგრძე მატერიალური წერტილის საწყისიდან საბოლოო გადაადგილებამდე. რადიუსის ვექტორი - სივრცეში საწყისი და წერტილის დამაკავშირებელი ვექტორი. გადაადგილება არის ვექტორი, რომელიც აკავშირებს დროში გავლილი ტრაექტორიის მონაკვეთის საწყის და ბოლო წერტილებს. სიჩქარე არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მოძრაობის სიჩქარეს და მიმართულებას მოცემულ დროს. საშუალო სიჩქარე განისაზღვრება როგორც. მიწის საშუალო სიჩქარე უდრის სხეულის მიერ გავლილი გზის თანაფარდობას დროის მონაკვეთში ამ ინტერვალთან. . მყისიერი სიჩქარე (ვექტორი) არის მოძრავი წერტილის რადიუსის ვექტორის პირველი წარმოებული. . მყისიერი სიჩქარე მიმართულია ტრაექტორიაზე ტანგენციალურად, საშუალო სიჩქარე მიმართულია სეკანტის გასწვრივ. მიწის მყისიერი სიჩქარე (სკალარული) - ბილიკის პირველი წარმოებული დროით, სიდიდით ტოლია მყისიერი სიჩქარის

4. ერთგვაროვანი სწორხაზოვანი მოძრაობა. კინემატიკური სიდიდეების დროზე დამოკიდებულების ნახაზები ერთგვაროვან მოძრაობაში.სიჩქარის დამატება.

მოძრაობას მუდმივი მოდულითა და მიმართულების სიჩქარით ეწოდება ერთგვაროვანი სწორხაზოვანი მოძრაობა. ერთგვაროვანი მართკუთხა მოძრაობისას სხეული თანაბარ მანძილზე გადის დროის ნებისმიერ თანაბარ ინტერვალში. თუ სიჩქარე მუდმივია, მაშინ გავლილი მანძილი გამოითვლება როგორც. სიჩქარის დამატების კლასიკური კანონი ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად: მატერიალური წერტილის სიჩქარე საცნობარო სისტემასთან მიმართებაში, როგორც ფიქსირებული, უდრის მოძრავ სისტემაში წერტილის სიჩქარის ვექტორულ ჯამს და სიჩქარეს. მოძრავი სისტემის შედარებით ფიქსირებულთან შედარებით.

5. აჩქარება. ერთნაირად აჩქარებული სწორხაზოვანი მოძრაობა. კინემატიკური სიდიდეების დროზე დამოკიდებულების გრაფიკები ერთნაირად აჩქარებულ მოძრაობაში.

მოძრაობას, რომლის დროსაც სხეული დროის თანაბარ ინტერვალებში არათანაბარ მოძრაობებს აკეთებს, არაერთგვაროვანი მოძრაობა ეწოდება. არათანაბარი მთარგმნელობითი მოძრაობით, სხეულის სიჩქარე დროთა განმავლობაში იცვლება. აჩქარება (ვექტორი) არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს სიჩქარის ცვლილების სიჩქარეს აბსოლუტურ მნიშვნელობასა და მიმართულებით. მყისიერი აჩქარება (ვექტორი) - სიჩქარის პირველი წარმოებული დროის მიმართ. .ერთგვაროვნად აჩქარებულია მოძრაობა აჩქარებით, მუდმივი სიდიდით და მიმართულებით. სიჩქარე ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობის დროს გამოითვლება როგორც.

აქედან გამომდინარეობს ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობით გზის ფორმულა როგორც

ასევე მოქმედებს სიჩქარისა და გზის განტოლებებიდან მიღებული ფორმულები ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობისთვის.

6. სხეულების თავისუფალი დაცემა. გრავიტაციის აჩქარება.

სხეულის დაცემა არის მისი მოძრაობა მიზიდულობის ველში (???) . ვაკუუმში სხეულების დაცემას თავისუფალ დაცემას უწოდებენ. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ თავისუფალ ვარდნისას სხეულები ერთნაირად მოძრაობენ, მიუხედავად მათი ფიზიკური მახასიათებლებისა. აჩქარებას, რომლითაც სხეულები ეცემა დედამიწაზე ვაკუუმში, ეწოდება თავისუფალი ვარდნის აჩქარება და აღინიშნება

7. წრეში ერთიანი მოძრაობა. აჩქარება წრეში სხეულის ერთგვაროვანი მოძრაობისას (ცენტრული აჩქარება)

ნებისმიერი მოძრაობა ტრაექტორიის საკმარისად მცირე მონაკვეთზე შეიძლება ჩაითვალოს დაახლოებით ერთგვაროვან მოძრაობად წრის გასწვრივ. წრეში ერთიანი მოძრაობის პროცესში სიჩქარის მნიშვნელობა მუდმივი რჩება და სიჩქარის ვექტორის მიმართულება იცვლება.<рисунок>.. აჩქარების ვექტორი წრის გასწვრივ მოძრაობისას მიმართულია სიჩქარის ვექტორის პერპენდიკულარულად (მიმართული ტანგენციალურად), წრის ცენტრისკენ. დროის ინტერვალს, რომლის დროსაც სხეული სრულ ბრუნვას აკეთებს წრეში, პერიოდს უწოდებენ. . პერიოდის საპასუხო ნაწილს, რომელიც აჩვენებს ბრუნთა რაოდენობას დროის ერთეულზე, სიხშირე ეწოდება. ამ ფორმულების გამოყენებით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ან . კუთხური სიჩქარე (ბრუნვის სიჩქარე) განისაზღვრება როგორც . სხეულის ყველა წერტილის კუთხური სიჩქარე ერთნაირია და ახასიათებს მთლიანად მბრუნავი სხეულის მოძრაობას. ამ შემთხვევაში სხეულის წრფივი სიჩქარე გამოიხატება როგორც , ხოლო აჩქარება - როგორც .

მოძრაობების დამოუკიდებლობის პრინციპი სხეულის ნებისმიერი წერტილის მოძრაობას განიხილავს, როგორც ორი მოძრაობის ჯამს - მთარგმნელობითი და ბრუნვითი.

8. ნიუტონის პირველი კანონი. ინერციული საცნობარო სისტემა.

სხეულის სიჩქარის შენარჩუნების ფენომენს გარე გავლენის არარსებობის შემთხვევაში ინერცია ეწოდება. ნიუტონის პირველი კანონი, რომელიც ასევე ცნობილია, როგორც ინერციის კანონი, ამბობს: „არსებობს ისეთი საცნობარო ჩარჩოები, რომელთა მიმართ თანდათანობით მოძრავი სხეულები ინარჩუნებენ სიჩქარეს მუდმივი, თუ მათზე სხვა სხეულები არ მოქმედებს“. ათვლის ჩარჩოებს, რომლებთან მიმართებაშიც გარე ზემოქმედების არარსებობის შემთხვევაში სხეულები მოძრაობენ სწორი ხაზით და თანაბრად, ეწოდება ინერციული მიმართვის სისტემა. დედამიწასთან დაკავშირებული საცნობარო სისტემები განიხილება ინერციულად, იმ პირობით, რომ დედამიწის ბრუნვა უგულებელყოფილია.

9. მასა. სიძლიერე. ნიუტონის მეორე კანონი. ძალების შემადგენლობა. Გრავიტაციის ცენტრი.

სხეულის სიჩქარის შეცვლის მიზეზი ყოველთვის არის მისი ურთიერთქმედება სხვა სხეულებთან. როდესაც ორი სხეული ურთიერთქმედებს, სიჩქარეები ყოველთვის იცვლება, ე.ი. შეძენილია ამაჩქარებლები. ორი სხეულის აჩქარების თანაფარდობა ერთნაირია ნებისმიერი ურთიერთქმედებისთვის. სხეულის თვისებას, რომელზედაც დამოკიდებულია მისი აჩქარება სხვა სხეულებთან ურთიერთობისას, ინერცია ეწოდება. ინერციის რაოდენობრივი საზომია სხეულის წონა. ურთიერთმოქმედი სხეულების მასების თანაფარდობა უდრის აჩქარების მოდულების შებრუნებულ თანაფარდობას. ნიუტონის მეორე კანონი ადგენს კავშირს მოძრაობის კინემატიკურ მახასიათებელს - აჩქარებას და ურთიერთქმედების დინამიურ მახასიათებლებს - ძალებს შორის. , ან, უფრო ზუსტად, ე.ი. მატერიალური წერტილის იმპულსის ცვლილების სიჩქარე უდრის მასზე მოქმედ ძალას. ერთ სხეულზე რამდენიმე ძალის ერთდროული მოქმედებით, სხეული მოძრაობს აჩქარებით, რაც არის აჩქარებების ვექტორული ჯამი, რომელიც წარმოიქმნება თითოეული ამ ძალის გავლენის ქვეშ. სხეულზე მოქმედი ძალები, რომლებიც გამოიყენება ერთ წერტილზე, ემატება ვექტორების დამატების წესის მიხედვით. ამ დებულებას ეწოდება ძალების მოქმედების დამოუკიდებლობის პრინციპი. მასის ცენტრი არის ხისტი სხეულის ისეთი წერტილი ან ხისტი სხეულების სისტემა, რომელიც მოძრაობს ისევე, როგორც მატერიალური წერტილი, რომლის მასა უდრის მთელი სისტემის მასების ჯამს, რომელზეც გავლენას ახდენს იგივე შედეგიანი ძალა, როგორც სხეული. . დროთა განმავლობაში ამ გამოხატვის ინტეგრირებით, შეგიძლიათ მიიღოთ გამონათქვამები მასის ცენტრის კოორდინატებისთვის. სიმძიმის ცენტრი არის ამ სხეულის ნაწილაკებზე მოქმედი ყველა სიმძიმის ძალის შედეგის გამოყენების წერტილი სივრცეში ნებისმიერ პოზიციაზე. თუ სხეულის ხაზოვანი ზომები დედამიწის ზომასთან შედარებით მცირეა, მაშინ მასის ცენტრი ემთხვევა სიმძიმის ცენტრს. ყველა ელემენტარული სიმძიმის ძალების მომენტების ჯამი ნებისმიერი ღერძის მიმართ, რომელიც გადის სიმძიმის ცენტრში, ნულის ტოლია.

10. ნიუტონის მესამე კანონი.

ორი სხეულის ნებისმიერი ურთიერთქმედებისას შეძენილი აჩქარებების მოდულების თანაფარდობა მუდმივია და მასების შებრუნებული თანაფარდობის ტოლია. იმიტომ რომ როდესაც სხეულები ურთიერთქმედებენ, აჩქარების ვექტორებს აქვთ საპირისპირო მიმართულება, ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ ეს . ნიუტონის მეორე კანონის თანახმად, ძალა, რომელიც მოქმედებს პირველ სხეულზე არის , ხოლო მეორეზე. Ამგვარად, . ნიუტონის მესამე კანონი აკავშირებს ძალებს, რომლითაც სხეულები მოქმედებენ ერთმანეთზე. თუ ორი სხეული ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან, მაშინ მათ შორის წარმოქმნილი ძალები ვრცელდება სხვადასხვა სხეულებზე, არის თანაბარი სიდიდით, საპირისპირო მიმართულებით, მოქმედებს ერთი და იგივე სწორი ხაზის გასწვრივ და აქვს იგივე ბუნება.

11. ელასტიურობის ძალები. ჰუკის კანონი.

ძალას, რომელიც წარმოიქმნება სხეულის დეფორმაციის შედეგად და მიმართულია ამ დეფორმაციის დროს სხეულის ნაწილაკების მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით, დრეკადობის ძალას უწოდებენ. ღეროზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ სხეულის ზომებთან შედარებით მცირე დეფორმაციებისთვის, ელასტიური ძალის მოდული პირდაპირპროპორციულია ღეროს თავისუფალი ბოლოს გადაადგილების ვექტორის მოდულისა, რომელიც პროექციაში გამოიყურება. ეს ურთიერთობა დაამყარა რ.ჰუკის მიერ, მისი კანონი ფორმულირებულია შემდეგნაირად: სხეულის დეფორმაციის შედეგად წარმოქმნილი დრეკადობის ძალა პროპორციულია სხეულის გახანგრძლივებაზე სხეულის ნაწილაკების მოძრაობის მიმართულების საწინააღმდეგო მიმართულებით. დეფორმაცია. კოეფიციენტი კსხეულის სიმყარეს უწოდებენ და დამოკიდებულია სხეულის ფორმასა და მასალაზე. იგი გამოიხატება ნიუტონებში მეტრზე. ელასტიური ძალები გამოწვეულია ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებით.

12. ხახუნის ძალები, მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი. ბლანტი ხახუნი (???)

ძალას, რომელიც წარმოიქმნება სხეულების ურთიერთქმედების საზღვარზე სხეულების ფარდობითი მოძრაობის არარსებობის შემთხვევაში, სტატიკური ხახუნის ძალა ეწოდება. სტატიკური ხახუნის ძალა აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის გარე ძალას, რომელიც მიმართულია ტანგენციურად სხეულების საკონტაქტო ზედაპირთან და მის საწინააღმდეგო მიმართულებით. როდესაც ერთი სხეული თანაბრად მოძრაობს მეორის ზედაპირზე, გარეგანი ძალის გავლენით, სხეულზე მოქმედებს ძალა, რომელიც აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის მამოძრავებელ ძალას და საპირისპირო მიმართულებით. ამ ძალას ეწოდება მოცურების ხახუნის ძალა. მოცურების ხახუნის ძალის ვექტორი მიმართულია სიჩქარის ვექტორის წინააღმდეგ, ამიტომ ეს ძალა ყოველთვის იწვევს სხეულის ფარდობითი სიჩქარის შემცირებას. ხახუნის ძალები, ისევე როგორც ელასტიურობის ძალა, ელექტრომაგნიტური ხასიათისაა და წარმოიქმნება კონტაქტური სხეულების ატომების ელექტრულ მუხტებს შორის ურთიერთქმედების გამო. ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ სტატიკური ხახუნის ძალის მოდულის მაქსიმალური მნიშვნელობა წნევის ძალის პროპორციულია. ასევე, სტატიკური ხახუნის ძალისა და მოცურების ხახუნის ძალის მაქსიმალური მნიშვნელობა დაახლოებით ტოლია, ისევე როგორც პროპორციულობის კოეფიციენტები ხახუნის ძალებსა და ზედაპირზე სხეულის წნევას შორის.

13. გრავიტაციული ძალები. უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. გრავიტაცია. Სხეულის წონა.

იქიდან, რომ სხეულები, განურჩევლად მათი მასისა, ეცემა იგივე აჩქარებით, გამომდინარეობს, რომ მათზე მოქმედი ძალა სხეულის მასის პროპორციულია. მიზიდულობის ამ ძალას, რომელიც მოქმედებს ყველა სხეულზე დედამიწის მხრიდან, გრავიტაცია ეწოდება. მიზიდულობის ძალა მოქმედებს სხეულებს შორის ნებისმიერ მანძილზე. ყველა სხეული იზიდავს ერთმანეთს, უნივერსალური მიზიდულობის ძალა პირდაპირპროპორციულია მასების ნამრავლისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა. უნივერსალური მიზიდულობის ძალების ვექტორები მიმართულია სწორი ხაზის გასწვრივ, რომელიც აკავშირებს სხეულთა მასის ცენტრებს. , G – გრავიტაციული მუდმივი, ტოლია . სხეულის წონა არის ძალა, რომლითაც სხეული სიმძიმის გამო მოქმედებს საყრდენზე ან ჭიმავს საკიდს. სხეულის წონა ტოლია აბსოლუტური სიდიდით და საპირისპირო მიმართულებით საყრდენის დრეკადობის ძალის ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით. ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით, თუ სხეულზე სხვა ძალა არ მოქმედებს, მაშინ სხეულის მიზიდულობის ძალა დაბალანსებულია დრეკადობის ძალით. შედეგად, სხეულის წონა ფიქსირებულ ან ერთნაირად მოძრავ ჰორიზონტალურ საყრდენზე უდრის მიზიდულობის ძალას. თუ საყრდენი მოძრაობს აჩქარებით, მაშინ ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით , საიდანაც მომდინარეობს. ეს ნიშნავს, რომ სხეულის წონა, რომლის აჩქარების მიმართულება ემთხვევა თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მიმართულებას, ნაკლებია მოსვენებულ მდგომარეობაში მყოფი სხეულის წონაზე.

14. სხეულის მოძრაობა სიმძიმის მოქმედებით ვერტიკალის გასწვრივ. ხელოვნური თანამგზავრების მოძრაობა. უწონადობა. პირველი კოსმოსური სიჩქარე.

დედამიწის ზედაპირის პარალელურად სხეულის სროლისას, რაც უფრო დიდია საწყისი სიჩქარე, მით მეტი იქნება ფრენის დიაპაზონი. მაღალი სიჩქარის დროს აუცილებელია დედამიწის სფერულობის გათვალისწინებაც, რაც გამოიხატება სიმძიმის ვექტორის მიმართულების ცვლილებაზე. სიჩქარის გარკვეული მნიშვნელობით სხეულს შეუძლია დედამიწის გარშემო გადაადგილება უნივერსალური გრავიტაციული ძალის გავლენით. ეს სიჩქარე, რომელსაც ეწოდება პირველი კოსმოსური სიჩქარე, შეიძლება განისაზღვროს წრეში სხეულის მოძრაობის განტოლებიდან. მეორე მხრივ, ნიუტონის მეორე კანონიდან და უნივერსალური მიზიდულობის კანონიდან გამომდინარეობს ეს. ამრიგად, დისტანციაზე რმასის ციური სხეულის ცენტრიდან მპირველი კოსმოსური სიჩქარე უდრის. როდესაც სხეულის სიჩქარე იცვლება, მისი ორბიტის ფორმა იცვლება წრიდან ელიფსში. მეორე კოსმოსური სიჩქარის მიღწევისას, ორბიტის ტოლი ხდება პარაბოლური.

15. სხეულის იმპულსი. იმპულსის შენარჩუნების კანონი. რეაქტიული მოძრაობა.

ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით, განურჩევლად იმისა, იყო თუ არა სხეული მოსვენებულ მდგომარეობაში თუ მოძრაობდა, მისი სიჩქარის ცვლილება შეიძლება მოხდეს მხოლოდ სხვა სხეულებთან ურთიერთობისას. თუ მასის სხეულზე მგარკვეული დროით ტმოქმედებს ძალა და მისი მოძრაობის სიჩქარე იცვლება მდე, მაშინ სხეულის აჩქარება უდრის. ნიუტონის მეორე კანონის საფუძველზე, ძალა შეიძლება დაიწეროს როგორც . ძალის ნამრავლისა და მისი მოქმედების დროის ტოლ ფიზიკურ რაოდენობას ძალის იმპულსი ეწოდება. ძალის იმპულსი გვიჩვენებს, რომ არსებობს სიდიდე, რომელიც თანაბრად იცვლება ყველა სხეულისთვის ერთი და იგივე ძალების გავლენის ქვეშ, თუ ძალის ხანგრძლივობა ერთნაირია. ამ მნიშვნელობას, რომელიც უდრის სხეულის მასისა და მისი მოძრაობის სიჩქარის ნამრავლს, სხეულის იმპულსი ეწოდება. სხეულის იმპულსის ცვლილება უდრის იმ ძალის იმპულსს, რომელმაც გამოიწვია ეს ცვლილება, ავიღოთ ორი სხეული, მასები და , რომლებიც მოძრაობენ სიჩქარით და . ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, სხეულებზე მოქმედი ძალები მათი ურთიერთქმედებისას თანაბარია აბსოლუტური მნიშვნელობით და საპირისპირო მიმართულებით, ე.ი. ისინი შეიძლება აღინიშნოს როგორც. ურთიერთქმედების დროს მომენტის ცვლილებებისთვის შეგვიძლია დავწეროთ . ამ გამონათქვამებიდან მივიღებთ იმას , ანუ ურთიერთქმედების წინ ორი სხეულის იმპულსების ვექტორული ჯამი უდრის ურთიერთქმედების შემდეგ იმპულსების ვექტორულ ჯამს. უფრო ზოგადი ფორმით, იმპულსის შენარჩუნების კანონი ასე ჟღერს: თუ, მაშინ.

16. მექანიკური სამუშაო. Ძალა. კინეტიკური და პოტენციური ენერგია.

მუშაობა მაგრამმუდმივი ძალა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის ძალისა და გადაადგილების მოდულების ნამრავლს, გამრავლებული ვექტორებს შორის კუთხის კოსინუსზე და. . სამუშაო არის სკალარული სიდიდე და შეიძლება იყოს უარყოფითი, თუ კუთხე გადაადგილებისა და ძალის ვექტორებს შორის მეტია. სამუშაო ერთეულს ჯოული ეწოდება, 1 ჯოული უდრის 1 ნიუტონის ძალის შესრულებულ სამუშაოს, როცა მისი გამოყენების წერტილი 1 მეტრით მოძრაობს. სიმძლავრე არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის სამუშაოს თანაფარდობას იმ პერიოდთან, რომლის დროსაც ეს სამუშაო შესრულდა. . სიმძლავრის ერთეულს ეწოდება ვატი, 1 ვატი უდრის სიმძლავრეს, რომლითაც 1 წამში კეთდება 1 ჯოულის მუშაობა. დავუშვათ, რომ მასის სხეულზე მმოქმედებს ძალა (რომელიც ზოგადად შეიძლება იყოს რამდენიმე ძალის შედეგი), რომლის გავლენითაც სხეული მოძრაობს ვექტორის მიმართულებით. ძალის მოდული ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით არის მამი, ხოლო გადაადგილების ვექტორის მოდული დაკავშირებულია აჩქარებასთან და საწყის და საბოლოო სიჩქარეებთან როგორც. აქედან მიიღება მუშაობის ფორმულა . ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ტოლია სხეულის მასისა და სიჩქარის კვადრატის ნამრავლის ნახევარს, კინეტიკური ენერგია ეწოდება. სხეულზე მიყენებული შედეგიანი ძალების მუშაობა უდრის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას. ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ტოლია სხეულის მასის ნამრავლზე თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მოდულზე და სიმაღლეზე, რომელზედაც სხეული მაღლა დგას ნულოვანი პოტენციალით, ეწოდება სხეულის პოტენციური ენერგია. პოტენციური ენერგიის ცვლილება ახასიათებს სიმძიმის მუშაობას სხეულის მოძრაობაში. ეს ნამუშევარი უდრის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, აღებული საპირისპირო ნიშნით. დედამიწის ზედაპირის ქვემოთ მდებარე სხეულს აქვს უარყოფითი პოტენციური ენერგია. არა მხოლოდ ამაღლებულ სხეულებს აქვთ პოტენციური ენერგია. განვიხილოთ ელასტიური ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო, როდესაც ზამბარა დეფორმირებულია. დრეკადობის ძალა პირდაპირპროპორციულია დეფორმაციისა და მისი საშუალო მნიშვნელობა ტოლი იქნება , სამუშაო უდრის ძალისა და დეფორმაციის ნამრავლს , ან . ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც უდრის სხეულის სიხისტის ნამრავლის ნახევარს და დეფორმაციის კვადრატს, ეწოდება დეფორმირებული სხეულის პოტენციური ენერგია. პოტენციური ენერგიის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ის, რომ სხეული ვერ ფლობს მას სხვა სხეულებთან ურთიერთობის გარეშე.

17. ენერგიის შენარჩუნების კანონები მექანიკაში.

პოტენციური ენერგია ახასიათებს ურთიერთმოქმედ სხეულებს, კინეტიკური - მოძრავი. ეს და მეორე წარმოიქმნება სხეულების ურთიერთქმედების შედეგად. თუ რამდენიმე სხეული ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან მხოლოდ გრავიტაციული ძალებით და დრეკადობის ძალებით და მათზე არ მოქმედებს გარე ძალები (ან მათი შედეგი არის ნული), მაშინ სხეულების ნებისმიერი ურთიერთქმედებისთვის დრეკადობის ან გრავიტაციული ძალების მუშაობა ტოლია ცვლილებას. პოტენციურ ენერგიაში, საპირისპირო ნიშნით აღებული. ამავდროულად, კინეტიკური ენერგიის თეორემის მიხედვით (სხეულის კინეტიკური ენერგიის ცვლილება უდრის გარე ძალების მუშაობას), იგივე ძალების მუშაობა კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას უდრის. . ამ თანასწორობიდან გამომდინარეობს, რომ სხეულების კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების ჯამი, რომლებიც ქმნიან დახურულ სისტემას და ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან მიზიდულობისა და ელასტიურობის ძალებით, მუდმივი რჩება. სხეულების კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამს მთლიანი მექანიკური ენერგია ეწოდება. სხეულების დახურული სისტემის მთლიანი მექანიკური ენერგია, რომლებიც ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან გრავიტაციული და ელასტიური ძალებით, უცვლელი რჩება. მიზიდულობისა და ელასტიურობის ძალების მუშაობა ტოლია, ერთის მხრივ, კინეტიკური ენერგიის მატებასთან, ხოლო მეორე მხრივ, პოტენციური ენერგიის შემცირებასთან, ანუ სამუშაო უდრის მობრუნებულ ენერგიას. ერთი ფორმიდან მეორეში.

18. მარტივი მექანიზმები (დახრილი სიბრტყე, ბერკეტი, ბლოკი) მათი გამოყენება.

დახრილი სიბრტყე გამოიყენება ისე, რომ დიდი მასის სხეული შეიძლება გადაადგილდეს იმ ძალის მოქმედებით, რომელიც ბევრად ნაკლებია სხეულის წონაზე. თუ დახრილი სიბრტყის კუთხე უდრის a-ს, მაშინ სხეულის სიბრტყის გასწვრივ გადასაადგილებლად საჭიროა ტოლი ძალის გამოყენება. ამ ძალის თანაფარდობა სხეულის წონასთან, ხახუნის ძალის უგულებელყოფით, უდრის სიბრტყის დახრილობის კუთხის სინუსს. მაგრამ ძალის მატებით, სამუშაოში მოგება არ არის, რადგან გზა მრავლდება. ეს შედეგი ენერგიის შენარჩუნების კანონის შედეგია, რადგან სიმძიმის მუშაობა არ არის დამოკიდებული სხეულის აწევის ტრაექტორიაზე.

ბერკეტი წონასწორობაშია, თუ ძალების მომენტი, რომელიც ბრუნავს მას საათის ისრის მიმართულებით, ტოლია იმ მომენტისა, რომელიც ატრიალებს ბერკეტს საათის ისრის საწინააღმდეგოდ. თუ ბერკეტზე მიმართული ძალების ვექტორების მიმართულებები პერპენდიკულარულია ძალების გამოყენების წერტილებისა და ბრუნვის ღერძის დამაკავშირებელ უმოკლეს სწორ ხაზებზე, მაშინ წონასწორობის პირობები იძენს ფორმას. თუ, მაშინ ბერკეტი უზრუნველყოფს სიძლიერის მომატებას. ძალის მომატება არ იძლევა მოგებას სამუშაოში, რადგან როდესაც ბრუნავს a კუთხით, ძალა მუშაობს და ძალა მუშაობს. იმიტომ რომ პირობის მიხედვით მაშინ .

ბლოკი საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ძალის მიმართულება. უძრავი ბლოკის სხვადასხვა წერტილზე გამოყენებული ძალების მხრები ერთნაირია და, შესაბამისად, უძრავი ბლოკი არ იძლევა სიძლიერის მომატებას. მოძრავი ბლოკის დახმარებით ტვირთის აწევისას მიიღება სიძლიერის ორმაგი მომატება, რადგან. სიმძიმის მკლავი არის კაბელის დაჭიმვის ნახევარი. მაგრამ კაბელის სიგრძეზე გაყვანისას ლდატვირთვა იზრდება ლ/2მაშასადამე, ფიქსირებული ბლოკი ასევე არ იძლევა მოგებას მუშაობაში.

19. წნევა. პასკალის კანონი სითხეებისა და აირების შესახებ.

ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ტოლია ზედაპირის პერპენდიკულურად მოქმედი ძალის მოდულის თანაფარდობას ამ ზედაპირის ფართობთან, ეწოდება წნევა. წნევის ერთეული არის პასკალი, რომელიც უდრის 1 ნიუტონის ძალის ზეწოლას 1 კვადრატულ მეტრზე. ყველა სითხე და აირი გადასცემს მათზე წარმოქმნილ წნევას ყველა მიმართულებით.

20. დამაკავშირებელი გემები. ჰიდრავლიკური პრესა. ატმოსფერული წნევა. ბერნულის განტოლება.

ცილინდრულ ჭურჭელში, ჭურჭლის ფსკერზე წნევის ძალა ტოლია თხევადი სვეტის წონისა. წნევა ჭურჭლის ძირში არის , საიდანაც წნევა სიღრმეზე თუდრის . იგივე წნევა მოქმედებს ჭურჭლის კედლებზე. სითხის წნევის თანასწორობა ერთსა და იმავე სიმაღლეზე მივყავართ იმ ფაქტს, რომ ნებისმიერი ფორმის საკომუნიკაციო ჭურჭელში, მოსვენებულ მდგომარეობაში ერთგვაროვანი სითხის თავისუფალი ზედაპირები ერთსა და იმავე დონეზეა (უმნიშვნელოდ მცირე კაპილარული ძალების შემთხვევაში). არაჰომოგენური სითხის შემთხვევაში უფრო მკვრივი სითხის სვეტის სიმაღლე ნაკლები იქნება ნაკლებად მკვრივი სითხის სიმაღლეზე. ჰიდრავლიკური მანქანა მუშაობს პასკალის კანონის საფუძველზე. იგი შედგება ორი საკომუნიკაციო ჭურჭლისგან, რომლებიც დახურულია სხვადასხვა უბნის დგუშებით. ერთ დგუშზე გარეგანი ძალის მიერ წარმოქმნილი წნევა პასკალის კანონის მიხედვით გადაეცემა მეორე დგუშს. . ჰიდრავლიკური მანქანა იძლევა ძალას იმდენჯერ, რამდენჯერაც მისი დიდი დგუშის ფართობი უფრო დიდია, ვიდრე პატარას ფართობი.

შეკუმშვადი სითხის სტაციონარული მოძრაობისას მოქმედებს უწყვეტობის განტოლება. იდეალური სითხისთვის, რომელშიც სიბლანტე (ანუ მის ნაწილაკებს შორის ხახუნის) უგულებელყოფა შეიძლება, ენერგიის შენარჩუნების კანონის მათემატიკური გამოხატულებაა ბერნულის განტოლება. .

21. ტორიჩელის გამოცდილება.ატმოსფერული წნევის ცვლილება სიმაღლესთან.

გრავიტაციის გავლენით ატმოსფეროს ზედა ფენები ზეწოლას ახდენენ ქვედა ფენებზე. ეს ზეწოლა, პასკალის კანონის მიხედვით, ყველა მიმართულებით გადადის. ეს წნევა ყველაზე დიდია დედამიწის ზედაპირზე და განპირობებულია ჰაერის სვეტის სიმძიმით ზედაპირიდან ატმოსფეროს საზღვრამდე. სიმაღლის მატებასთან ერთად მცირდება ატმოსფეროს ფენების მასა, რომელიც აწვება ზედაპირზე, შესაბამისად, ატმოსფერული წნევა მცირდება სიმაღლესთან ერთად. ზღვის დონეზე ატმოსფერული წნევა არის 101 კპა. ამ წნევას ახორციელებს 760 მმ სიმაღლის ვერცხლისწყლის სვეტი. თუ მილი ჩაედინება თხევად ვერცხლისწყალში, რომელშიც წარმოიქმნება ვაკუუმი, მაშინ ატმოსფერული წნევის ზემოქმედებით ვერცხლისწყალი მასში აწვება ისეთ სიმაღლეზე, რომლითაც თხევადი სვეტის წნევა უდრის გარე ატმოსფერულ წნევას ღიაზე. ვერცხლისწყლის ზედაპირი. როდესაც ატმოსფერული წნევა იცვლება, ასევე შეიცვლება მილში თხევადი სვეტის სიმაღლე.

22. სითხეებისა და აირების დღის არქიმედეს ძალა. ნაოსნობის პირობები ტელ.

სითხესა და აირში წნევის დამოკიდებულება სიღრმეზე იწვევს გამაძლიერებელი ძალის წარმოქმნას, რომელიც მოქმედებს ნებისმიერ სხეულზე, რომელიც ჩაეფლო სითხეში ან აირში. ამ ძალას არქიმედეს ძალას უწოდებენ. თუ სხეული ჩაეფლო სითხეში, მაშინ ჭურჭლის გვერდით კედლებზე ზეწოლა ერთმანეთს აწონასწორებს და ქვემოდან და ზემოდან ზეწოლის შედეგი არის არქიმედეს ძალა. , ე.ი. ძალა, რომელიც უბიძგებს სითხეში (აირში) ჩაძირულ სხეულს, სხეულის მიერ გადაადგილებული სითხის (აირის) წონის ტოლია. არქიმედეს ძალა მიმართულია მიზიდულობის ძალის საპირისპიროდ, ამიტომ სითხეში აწონვისას სხეულის წონა ნაკლებია, ვიდრე ვაკუუმში. სითხეში მყოფ სხეულზე გავლენას ახდენს გრავიტაცია და არქიმედეს ძალა. თუ მიზიდულობის ძალა მეტია მოდულში - სხეული იძირება, თუ ნაკლებია - ცურავს, თანაბარი - შეიძლება იყოს წონასწორობაში ნებისმიერ სიღრმეზე. ძალების ეს თანაფარდობა უდრის სხეულისა და სითხის (არის) სიმკვრივის შეფარდებას.

23. მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი დებულებები და მათი ექსპერიმენტული დასაბუთება. ბრაუნის მოძრაობა. წონა და ზომამოლეკულები.

მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია არის მატერიის სტრუქტურისა და თვისებების შესწავლა, ატომებისა და მოლეკულების, როგორც მატერიის უმცირესი ნაწილაკების არსებობის კონცეფციის გამოყენებით. MKT-ის ძირითადი დებულებები: ნივთიერება შედგება ატომებისა და მოლეკულებისგან, ეს ნაწილაკები მოძრაობენ შემთხვევით, ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. ატომებისა და მოლეკულების მოძრაობა და მათი ურთიერთქმედება ექვემდებარება მექანიკის კანონებს. თავდაპირველად, მოლეკულების ურთიერთქმედებისას, როდესაც ისინი უახლოვდებიან ერთმანეთს, ჭარბობს მიმზიდველი ძალები. მათ შორის გარკვეულ მანძილზე წარმოიქმნება საგრებელი ძალები, რომლებიც აღემატება მიზიდულობის ძალას აბსოლუტური მნიშვნელობით. მოლეკულები და ატომები ქმნიან შემთხვევით ვიბრაციას იმ პოზიციებზე, სადაც მიზიდულობისა და მოგერიების ძალები აბალანსებს ერთმანეთს. სითხეში მოლეკულები არა მხოლოდ რხევავენ, არამედ ხტებიან ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეზე (სითხეში). გაზებში ატომებს შორის მანძილი გაცილებით დიდია, ვიდრე მოლეკულების ზომები (შეკუმშვა და გაფართოება). რ.ბრაუნმა მე-19 საუკუნის დასაწყისში აღმოაჩინა, რომ მყარი ნაწილაკები შემთხვევით მოძრაობენ სითხეში. ამ ფენომენის ახსნა მხოლოდ MKT-ით შეიძლებოდა. სითხის ან აირის შემთხვევით მოძრავი მოლეკულები ეჯახება მყარ ნაწილაკს და ცვლის მისი მოძრაობის მიმართულებას და სიჩქარის მოდულს (რა თქმა უნდა, იცვლება მათი მიმართულებაც და სიჩქარეც). რაც უფრო მცირეა ნაწილაკების ზომა, მით უფრო შესამჩნევი ხდება იმპულსის ცვლილება. ნებისმიერი ნივთიერება შედგება ნაწილაკებისგან, ამიტომ ნივთიერების რაოდენობა ითვლება ნაწილაკების რაოდენობის პროპორციულად. ნივთიერების რაოდენობის ერთეულს მოლი ეწოდება. მოლი უდრის ნივთიერების რაოდენობას, რომელიც შეიცავს იმდენი ატომს, რამდენიც არის 0,012 კგ ნახშირბადში 12 C. მოლეკულების რაოდენობის შეფარდება ნივთიერების რაოდენობას ეწოდება ავოგადროს მუდმივი: . ნივთიერების რაოდენობა შეიძლება მოიძებნოს როგორც მოლეკულების რაოდენობის თანაფარდობა ავოგადროს მუდმივთან. მოლური მასა მეწოდება რაოდენობას, რომელიც ტოლია ნივთიერების მასის თანაფარდობას მნივთიერების რაოდენობამდე. მოლური მასა გამოიხატება კილოგრამებში თითო მოლზე. მოლური მასა შეიძლება გამოიხატოს მოლეკულის მასის მიხედვით m0 : .

24. იდეალური გაზი. იდეალური აირის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება.

იდეალური აირის მოდელი გამოიყენება აირის მდგომარეობაში მატერიის თვისებების ასახსნელად. ეს მოდელი ითვალისწინებს შემდეგს: გაზის მოლეკულები ჭურჭლის მოცულობასთან შედარებით უმნიშვნელოა ზომით, მოლეკულებს შორის არ არსებობს მიზიდულობის ძალები და როდესაც ისინი ერთმანეთს და ჭურჭლის კედლებს ეჯახებიან, მოქმედებს საგრებელი ძალები. აირის წნევის ფენომენის თვისებრივი ახსნა არის ის, რომ იდეალური აირის მოლეკულები, ჭურჭლის კედლებთან შეჯახებისას, ურთიერთქმედებენ მათთან, როგორც ელასტიური სხეულები. როდესაც მოლეკულა ეჯახება ჭურჭლის კედელს, სიჩქარის ვექტორის პროექცია კედლის პერპენდიკულარულ ღერძზე იცვლება საპირისპიროზე. ამიტომ, შეჯახების დროს, სიჩქარის პროექცია იცვლება -mv xადრე mv xდა იმპულსის ცვლილება არის . შეჯახების დროს მოლეკულა კედელზე მოქმედებს იმ ძალით, რომელიც ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, მიმართულების საწინააღმდეგო ძალის ტოლია. ბევრი მოლეკულაა და ცალკეული მოლეკულების ნაწილზე მოქმედი ძალების გეომეტრიული ჯამის საშუალო მნიშვნელობა ქმნის ჭურჭლის კედლებზე გაზის წნევის ძალას. გაზის წნევა უდრის წნევის ძალის მოდულის თანაფარდობას გემის კედლის ფართობთან: p=F/S. დავუშვათ, რომ გაზი არის კუბურ ჭურჭელში. ერთი მოლეკულის იმპულსი არის 2 მვერთი მოლეკულა კედელზე საშუალოდ მოქმედებს ძალით 2 მვ/დტ. დრო D ტმოძრაობა ერთი გემის კედლიდან მეორეზე 2ლ/ვ, შესაბამისად, . ყველა მოლეკულის ჭურჭლის კედელზე ზეწოლის ძალა მათი რიცხვის პროპორციულია, ე.ი. . მოლეკულების მოძრაობის სრული შემთხვევითობის გამო, მათი მოძრაობა თითოეული მიმართულებით თანაბარი სავარაუდოა და უდრის მოლეკულების საერთო რაოდენობის 1/3-ს. Ამგვარად, . ვინაიდან ზეწოლა ხდება ფართობის მქონე კუბის სახეზე ლ 2, მაშინ წნევა იგივე იქნება. ამ განტოლებას ეწოდება მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება. მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიის აღნიშვნისას მივიღებთ.

25. ტემპერატურა, მისი გაზომვა. აბსოლუტური ტემპერატურის მასშტაბი. გაზის მოლეკულების სიჩქარე.

იდეალური გაზის ძირითადი MKT განტოლება ადგენს ურთიერთობას მიკრო და მაკროსკოპულ პარამეტრებს შორის. როდესაც ორი სხეული შედის კონტაქტში, მათი მაკროსკოპული პარამეტრები იცვლება. როდესაც ეს ცვლილება შეჩერებულია, ამბობენ, რომ თერმული წონასწორობა დამკვიდრდა. ფიზიკურ პარამეტრს, რომელიც ერთნაირია თერმული წონასწორობის მდგომარეობაში მყოფი სხეულების სისტემის ყველა ნაწილში, ეწოდება სხეულის ტემპერატურა. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ თერმული წონასწორობის მდგომარეობაში მყოფი ნებისმიერი გაზისთვის, წნევისა და მოცულობის პროდუქტის თანაფარდობა მოლეკულების რაოდენობასთან იგივეა. . ეს საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ მნიშვნელობა, როგორც ტემპერატურის საზომი. იმიტომ რომ n=N/V, მაშინ MKT-ის ძირითადი განტოლების გათვალისწინებით, შესაბამისად, მნიშვნელობა უდრის მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიის ორ მესამედს. , სად კ– პროპორციულობის კოეფიციენტი მასშტაბის მიხედვით. ამ განტოლების მარცხენა მხარეს არსებული პარამეტრები არაუარყოფითია. აქედან გამომდინარე, გაზის ტემპერატურას, რომლის დროსაც მისი წნევა მუდმივი მოცულობით არის ნულის ტოლი, ეწოდება აბსოლუტური ნულის ტემპერატურა. ამ კოეფიციენტის მნიშვნელობა შეიძლება მოიძებნოს მატერიის ორი ცნობილი მდგომარეობიდან ცნობილი წნევით, მოცულობით, მოლეკულების რაოდენობით და ტემპერატურით. . კოეფიციენტი კ, რომელსაც ბოლცმანის მუდმივი ეწოდება, ტოლია . ტემპერატურისა და საშუალო კინეტიკური ენერგიის მიმართების განტოლებიდან გამომდინარეობს, ე.ი. მოლეკულების შემთხვევითი მოძრაობის საშუალო კინეტიკური ენერგია აბსოლუტური ტემპერატურის პროპორციულია. , . ეს განტოლება გვიჩვენებს, რომ მოლეკულების ერთსა და იმავე ტემპერატურაზე და კონცენტრაციაზე, ნებისმიერი აირის წნევა ერთნაირია.

26. იდეალური აირის მდგომარეობის განტოლება (მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლება). იზოთერმული, იზოქორული და იზობარული პროცესები.

კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე წნევის დამოკიდებულების გამოყენებით, შეგიძლიათ იპოვოთ კავშირი გაზის მაკროსკოპულ პარამეტრებს შორის - მოცულობა, წნევა და ტემპერატურა. . ამ განტოლებას ეწოდება მდგომარეობის იდეალური აირის განტოლება (მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლება).

იზოთერმული პროცესი არის პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს მუდმივ ტემპერატურაზე. იდეალური გაზის მდგომარეობის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ მუდმივ ტემპერატურაზე, გაზის მასაზე და შემადგენლობაზე წნევისა და მოცულობის პროდუქტი უნდა დარჩეს მუდმივი. იზოთერმის გრაფიკი (იზოთერმული პროცესის მრუდი) არის ჰიპერბოლა. განტოლებას ბოილ-მარიოტის კანონი ეწოდება.

იზოქორული პროცესი არის პროცესი, რომელიც ხდება გაზის მუდმივი მოცულობის, მასისა და შემადგენლობის დროს. ამ პირობებში , სად არის გაზის წნევის ტემპერატურული კოეფიციენტი. ამ განტოლებას ეწოდება ჩარლზის კანონი. იზოქორული პროცესის განტოლების გრაფიკს იზოქორე ეწოდება და არის სწორი ხაზი, რომელიც გადის საწყისზე.

იზობარული პროცესი არის პროცესი, რომელიც ხდება გაზის მუდმივი წნევის, მასისა და შემადგენლობის დროს. ისევე, როგორც იზოქორული პროცესისთვის, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ იზობარული პროცესის განტოლება . განტოლებას, რომელიც აღწერს ამ პროცესს, ეწოდება გეი-ლუსაკის კანონს. იზობარი პროცესის განტოლების გრაფიკს იზობარი ეწოდება და არის სწორი ხაზი, რომელიც გადის საწყისზე.

27. შინაგანი ენერგია. მუშაობა თერმოდინამიკაში.

თუ მოლეკულების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია ნულია, მაშინ შიდა ენერგია უდრის ყველა გაზის მოლეკულების მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის ჯამს. . ამიტომ, როდესაც ტემპერატურა იცვლება, იცვლება გაზის შიდა ენერგიაც. იდეალური გაზის მდგომარეობის განტოლების ენერგიის განტოლებაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ, რომ შიდა ენერგია პირდაპირპროპორციულია გაზის წნევისა და მოცულობის ნამრავლის. . სხეულის შინაგანი ენერგია შეიძლება შეიცვალოს მხოლოდ სხვა სხეულებთან ურთიერთობისას. სხეულების მექანიკური ურთიერთქმედების შემთხვევაში (მაკროსკოპული ურთიერთქმედება) გადაცემული ენერგიის საზომია სამუშაო. მაგრამ. სითბოს გადაცემისას (მიკროსკოპული ურთიერთქმედება) გადაცემული ენერგიის საზომია სითბოს რაოდენობა ქ. არაიზოლირებულ თერმოდინამიკურ სისტემაში შიდა ენერგიის ცვლილება D უსითბოს გადაცემული რაოდენობის ჯამის ტოლია ქდა გარე ძალების მუშაობა მაგრამ. სამუშაოს ნაცვლად მაგრამგარე ძალების მიერ შესრულებული, უფრო მოსახერხებელია სამუშაოს განხილვა ა`შესრულებულია სისტემის მიერ გარე სხეულებზე. A=-A`. მაშინ თერმოდინამიკის პირველი კანონი გამოიხატება როგორც ან. ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერ მანქანას შეუძლია გარე სხეულებზე მუშაობა მხოლოდ გარედან სითბოს მიღებით. ქან შინაგანი ენერგიის შემცირება D უ. ეს კანონი გამორიცხავს პირველი ტიპის მუდმივი მოძრაობის მანქანის შექმნას.

28. სითბოს რაოდენობა. ნივთიერების სპეციფიკური თბოტევადობა. ენერგიის შენარჩუნების კანონი თერმო პროცესებში (თერმოდინამიკის პირველი კანონი).

სითბოს გადაცემის პროცესს ერთი სხეულიდან მეორეზე სამუშაოს გარეშე ეწოდება სითბოს გადაცემა. სითბოს გადაცემის შედეგად სხეულში გადასულ ენერგიას სითბოს რაოდენობას უწოდებენ. თუ სითბოს გადაცემის პროცესს სამუშაო არ ახლავს, მაშინ თერმოდინამიკის პირველი კანონის საფუძველზე. ამრიგად, სხეულის შინაგანი ენერგია პროპორციულია სხეულის მასისა და მისი ტემპერატურისა . ღირებულება თანეწოდება სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე, ერთეული არის . სპეციფიკური თბოტევადობა გვიჩვენებს, თუ რამდენი სითბო უნდა გადავიდეს 1 კგ ნივთიერების 1 გრადუსით გასათბობად. სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე არ არის ერთმნიშვნელოვანი მახასიათებელი და დამოკიდებულია სხეულის მიერ სითბოს გადაცემის დროს შესრულებულ სამუშაოზე.

ორ სხეულს შორის სითბოს გადაცემის განხორციელებისას გარე ძალების მუშაობის ნულის ტოლობის პირობებში და სხვა სხეულებისგან თბოიზოლაციაში, ენერგიის კონსერვაციის კანონის მიხედვით. . თუ შინაგანი ენერგიის ცვლილებას სამუშაო არ ახლავს, მაშინ, ან, საიდან. ამ განტოლებას ეწოდება სითბოს ბალანსის განტოლება.

29. თერმოდინამიკის პირველი კანონის გამოყენება იზოპროცესებზე. ადიაბატური პროცესი. თერმული პროცესების შეუქცევადობა.

ერთ-ერთი მთავარი პროცესი, რომელიც მუშაობს მანქანების უმეტესობაში, არის გაზის გაფართოება სამუშაოს შესასრულებლად. თუ მოცულობიდან აირის იზობარული გაფართოების დროს V 1მოცულობამდე V 2ცილინდრის დგუშის გადაადგილება იყო ლ, შემდეგ იმუშავე ასრულყოფილი გაზი უდრის , ან . თუ შევადარებთ იზობარისა და იზოთერმის ქვეშ არსებულ უბნებს, რომლებიც სამუშაოებია, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ გაზის იგივე გაფართოებით იმავე საწყის წნევით, იზოთერმული პროცესის შემთხვევაში, ნაკლები სამუშაო იქნება შესრულებული. იზობარული, იზოქორული და იზოთერმული პროცესების გარდა, არსებობს ე.წ. ადიაბატური პროცესი. პროცესს უწოდებენ ადიაბატურს, თუ არ არის სითბოს გადაცემა. გაზის სწრაფი გაფართოების ან შეკუმშვის პროცესი შეიძლება ჩაითვალოს ადიაბატურთან ახლოს. ამ პროცესში მუშაობა კეთდება შინაგანი ენერგიის ცვლილების გამო, ე.ი. შესაბამისად, ადიაბატური პროცესის დროს ტემპერატურა იკლებს. ვინაიდან გაზის ტემპერატურა იზრდება აირის ადიაბატური შეკუმშვის დროს, გაზის წნევა უფრო სწრაფად იზრდება მოცულობის შემცირებით, ვიდრე იზოთერმული პროცესის დროს.

სითბოს გადაცემის პროცესები სპონტანურად ხდება მხოლოდ ერთი მიმართულებით. სითბო ყოველთვის გადაეცემა ცივ სხეულს. თერმოდინამიკის მეორე კანონი ამბობს, რომ თერმოდინამიკური პროცესი შეუძლებელია, რის შედეგადაც სითბო გადაიცემა ერთი სხეულიდან მეორეზე, უფრო ცხელზე, სხვა ცვლილებების გარეშე. ეს კანონი გამორიცხავს მეორე სახის მუდმივი მოძრაობის მანქანის შექმნას.

30. სითბოს ძრავების მუშაობის პრინციპი. სითბოს ძრავის ეფექტურობა.

სითბოს ძრავებში მუშაობა ჩვეულებრივ ხდება გაფართოებული გაზით. გაზს, რომელიც მუშაობს გაფართოების დროს, ეწოდება სამუშაო სითხე. გაზის გაფართოება ხდება გაცხელებისას მისი ტემპერატურისა და წნევის მატების შედეგად. მოწყობილობა, საიდანაც სამუშაო სითხე იღებს სითბოს რაოდენობას ქჰქვია გამათბობელი. მოწყობილობას, რომელსაც მანქანა ასხივებს სითბოს სამუშაო ინსულტის შემდეგ, ეწოდება მაცივარი. ჯერ წნევა იმატებს იზოქორიულად, ფართოვდება იზობარულად, ცივდება იზობურად, იკუმშება.<рисунок с подъемником>. სამუშაო ციკლის შედეგად გაზი უბრუნდება საწყის მდგომარეობას, მისი შიდა ენერგია იღებს თავდაპირველ მნიშვნელობას. Ეს ნიშნავს, რომ . თერმოდინამიკის პირველი კანონის მიხედვით,. სხეულის მიერ შესრულებული სამუშაო ციკლზე უდრის ქ.სხეულის მიერ მიღებული სითბოს რაოდენობა ციკლზე უდრის სხვაობას გამათბობელიდან მიღებულ და მაცივარს შორის. შესაბამისად,. მანქანის ეფექტურობა არის გამოყენებული სასარგებლო ენერგიის თანაფარდობა დახარჯულ ენერგიასთან. .

31. აორთქლება და კონდენსაცია. გაჯერებული და უჯერი წყვილი. ჰაერის ტენიანობა.

თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის არათანაბარი განაწილება იწვევს ამას. რომ ნებისმიერ ტემპერატურაზე ზოგიერთი მოლეკულის კინეტიკური ენერგია შეიძლება აღემატებოდეს დანარჩენებთან შეკავშირების პოტენციურ ენერგიას. აორთქლება არის პროცესი, რომლის დროსაც მოლეკულები გადის თხევადი ან მყარი ზედაპირიდან. აორთქლებას თან ახლავს გაგრილება, რადგან უფრო სწრაფი მოლეკულები ტოვებენ სითხეს. სითხის აორთქლება დახურულ ჭურჭელში მუდმივ ტემპერატურაზე იწვევს მოლეკულების კონცენტრაციის ზრდას აირისებრ მდგომარეობაში. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, წონასწორობა ხდება მოლეკულების აორთქლებასა და სითხეში დაბრუნებას შორის. აირისებრ ნივთიერებას, რომელიც დინამიურ წონასწორობაშია თავის სითხესთან, ეწოდება გაჯერებული ორთქლი. ორთქლს გაჯერებული ორთქლის წნევის ქვემოთ წნევაზე ეწოდება უჯერი. გაჯერებული ორთქლის წნევა არ არის დამოკიდებული მოცულობაზე (დან) მუდმივ ტემპერატურაზე. მოლეკულების მუდმივი კონცენტრაციის დროს, გაჯერებული ორთქლის წნევა იზრდება უფრო სწრაფად, ვიდრე იდეალური აირის წნევა, რადგან ტემპერატურასთან ერთად იზრდება მოლეკულების რაოდენობა. წყლის ორთქლის წნევის თანაფარდობა მოცემულ ტემპერატურაზე გაჯერებულ ორთქლის წნევასთან იმავე ტემპერატურაზე, გამოხატული პროცენტულად, ეწოდება ფარდობითი ტენიანობა. რაც უფრო დაბალია ტემპერატურა, მით უფრო დაბალია გაჯერებული ორთქლის წნევა, ასე რომ, როდესაც გაგრილდება გარკვეულ ტემპერატურაზე, ორთქლი ხდება გაჯერებული. ამ ტემპერატურას ნამის წერტილი ეწოდება. tp.

32. კრისტალური და ამორფული სხეულები. მყარი ნივთიერებების მექანიკური თვისებები. ელასტიური დეფორმაციები.

ამორფული სხეულებია ის სხეულები, რომელთა ფიზიკური თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია (იზოტროპული სხეულები). ფიზიკური თვისებების იზოტროპია აიხსნება მოლეკულების შემთხვევითი განლაგებით. მყარ ნაწილებს, რომლებშიც მოლეკულები განლაგებულია, კრისტალებს უწოდებენ. კრისტალური სხეულების ფიზიკური თვისებები არ არის ერთნაირი სხვადასხვა მიმართულებით (ანიზოტროპული სხეულები). კრისტალების თვისებების ანიზოტროპია აიხსნება იმით, რომ მოწესრიგებული სტრუქტურით ურთიერთქმედების ძალები არ არის იგივე სხვადასხვა მიმართულებით. სხეულზე გარეგანი მექანიკური მოქმედება იწვევს ატომების წონასწორობის პოზიციიდან გადაადგილებას, რაც იწვევს სხეულის ფორმისა და მოცულობის ცვლილებას - დეფორმაციას. დეფორმაცია შეიძლება ხასიათდებოდეს აბსოლუტური დრეკადობით, ტოლი სხვაობის სიგრძის დეფორმაციამდე და მის შემდეგ, ან შედარებითი დრეკადობით. როდესაც სხეული დეფორმირებულია, წარმოიქმნება ელასტიური ძალები. ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ტოლია ელასტიურობის მოდულის თანაფარდობას სხეულის განივი კვეთის ფართობთან, ეწოდება მექანიკური სტრესი. მცირე დაძაბულობისას, დაძაბულობა პირდაპირპროპორციულია ფარდობითი დრეკადობისა. პროპორციულობის ფაქტორი ეგანტოლებაში ეწოდება დრეკადობის მოდული (იანგის მოდული). ელასტიურობის მოდული მუდმივია მოცემული მასალისთვის , სადაც . დეფორმირებული სხეულის პოტენციური ენერგია უდრის დაძაბულობას ან შეკუმშვაში დახარჯულ სამუშაოს. აქედან .

ჰუკის კანონი კმაყოფილდება მხოლოდ მცირე დეფორმაციებისთვის. მაქსიმალურ ძაბვას, რომლითაც ის ჯერ კიდევ შესრულებულია, პროპორციული ლიმიტი ეწოდება. ამ ლიმიტის მიღმა, ძაბვა წყვეტს პროპორციულად ზრდას. სტრესის გარკვეულ დონემდე დეფორმირებული სხეული აღადგენს ზომებს დატვირთვის მოხსნის შემდეგ. ამ წერტილს სხეულის ელასტიური ზღვარი ეწოდება. როდესაც ელასტიური ზღვარი გადააჭარბებს, იწყება პლასტიკური დეფორმაცია, რომლის დროსაც სხეული არ აღადგენს წინა ფორმას. პლასტიკური დეფორმაციის რეგიონში სტრესი თითქმის არ იზრდება. ამ მოვლენას მატერიალურ ნაკადს უწოდებენ. მოსავლიანობის წერტილის მიღმა, სტრესი იზრდება იმ წერტილამდე, რომელსაც ეწოდება საბოლოო ძალა, რის შემდეგაც სტრესი მცირდება მანამ, სანამ სხეული არ იშლება.

33. სითხეების თვისებები. ზედაპირული დაძაბულობა. კაპილარული ფენომენები.

სითხეში მოლეკულების თავისუფალი გადაადგილების შესაძლებლობა განსაზღვრავს სითხის სითხეს. თხევად მდგომარეობაში მყოფ სხეულს არ აქვს მუდმივი ფორმა. სითხის ფორმა განისაზღვრება ჭურჭლის ფორმით და ზედაპირული დაძაბულობის ძალებით. სითხის შიგნით, მოლეკულების მიმზიდველი ძალები კომპენსირდება, მაგრამ არა ზედაპირთან ახლოს. ნებისმიერი მოლეკულა ზედაპირთან ახლოს იზიდავს სითხის შიგნით მოლეკულებს. ამ ძალების მოქმედებით, მოლეკულები იწევს ზედაპირზე, სანამ თავისუფალი ზედაპირი არ გახდება ყველა შესაძლო მინიმუმი. იმიტომ რომ თუ ბურთს აქვს მინიმალური ზედაპირი მოცემული მოცულობისთვის, მაშინ სხვა ძალების მცირე მოქმედებით ზედაპირი იღებს სფერულ სეგმენტს. ჭურჭლის კიდეზე სითხის ზედაპირს მენისკი ეწოდება. დატენიანების ფენომენს ახასიათებს კონტაქტის კუთხე ზედაპირსა და მენისკს შორის გადაკვეთის ადგილზე. ზედაპირული დაძაბულობის ძალის სიდიდე D სიგრძის მონაკვეთში ლუდრის . ზედაპირის გამრუდება ქმნის ზედმეტ წნევას სითხეზე, ცნობილი კონტაქტის კუთხის და რადიუსის ტოლი . კოეფიციენტს s ეწოდება ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი. კაპილარი არის მილი მცირე შიდა დიამეტრით. სრული დატენიანებით, ზედაპირული დაძაბულობის ძალა მიმართულია სხეულის ზედაპირის გასწვრივ. ამ შემთხვევაში, სითხის აწევა კაპილარში გრძელდება ამ ძალის მოქმედებით მანამ, სანამ სიმძიმის ძალა არ დააბალანსებს ზედაპირული დაძაბულობის ძალას, tk. , მაშინ .

34. ელექტრო დამუხტვა. დამუხტული სხეულების ურთიერთქმედება. კულონის კანონი. ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი.

არც მექანიკას და არც MKT-ს არ შეუძლია ახსნას ატომების დამაკავშირებელი ძალების ბუნება. ატომებისა და მოლეკულების ურთიერთქმედების კანონები შეიძლება აიხსნას ელექტრული მუხტების კონცეფციის საფუძველზე.<Опыт с натиранием ручки и притяжением бумажки>ამ ექსპერიმენტში აღმოჩენილ სხეულთა ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტური ეწოდება და განისაზღვრება ელექტრული მუხტებით. მუხტების მიზიდვისა და მოგერიების უნარი აიხსნება იმ ვარაუდით, რომ არსებობს ორი სახის მუხტი – დადებითი და უარყოფითი. ერთი და იგივე მუხტის მქონე სხეულები იგერიებენ ერთმანეთს, ხოლო სხვადასხვა მუხტის მქონე საგნები იზიდავენ. დამუხტვის ერთეული არის გულსაკიდი - მუხტი, რომელიც გადის გამტარის ჯვარედინი მონაკვეთზე 1 წამში 1 ამპერის დენის სიძლიერით. დახურულ სისტემაში, რომელიც არ შეიცავს გარედან ელექტრულ მუხტს და საიდანაც ელექტრული მუხტები არ გამოდის რაიმე ურთიერთქმედების დროს, ყველა სხეულის მუხტების ალგებრული ჯამი მუდმივია. ელექტროსტატიკის ძირითადი კანონი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც კულონის კანონი, ამბობს, რომ ორ მუხტს შორის ურთიერთქმედების ძალის მოდული პირდაპირპროპორციულია მუხტების მოდულების ნამრავლისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა. ძალა მიმართულია დამუხტული სხეულების დამაკავშირებელი სწორი ხაზის გასწვრივ. არის მოგერიების ან მიზიდულობის ძალა, დამოკიდებულია მუხტების ნიშანზე. მუდმივი კკულონის კანონის გამოხატულებაში უდრის . ამ კოეფიციენტის ნაცვლად ე.წ. კოეფიციენტთან დაკავშირებული ელექტრული მუდმივი კგამოთქმა საიდან. ფიქსირებული ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედებას ელექტროსტატიკური ეწოდება.

35. ელექტრული ველი. ელექტრული ველის სიძლიერე. ელექტრული ველების სუპერპოზიციის პრინციპი.

ყოველი მუხტის ირგვლივ, მოკლე დიაპაზონის მოქმედების თეორიაზე დაყრდნობით, არის ელექტრული ველი. ელექტრული ველი არის მატერიალური ობიექტი, რომელიც მუდმივად არსებობს სივრცეში და შეუძლია იმოქმედოს სხვა მუხტებზე. ელექტრული ველი სივრცეში ვრცელდება სინათლის სიჩქარით. ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ტოლია იმ ძალის თანაფარდობას, რომლითაც ელექტრული ველი მოქმედებს სატესტო მუხტზე (წერტილი დადებითი მცირე მუხტი, რომელიც გავლენას არ ახდენს ველის კონფიგურაციაზე) ამ მუხტის მნიშვნელობასთან ეწოდება ელექტრული ველის სიძლიერე. კულონის კანონის გამოყენებით შესაძლებელია მუხტის შედეგად შექმნილი ველის სიძლიერის ფორმულის მიღება ქმანძილზე რდამუხტვიდან . ველის სიძლიერე არ არის დამოკიდებული მუხტზე, რომელზეც ის მოქმედებს. თუ ბრალდებით ქრამდენიმე მუხტის ელექტრული ველი მოქმედებს ერთდროულად, მაშინ მიღებული ძალა უდრის თითოეული ველიდან ცალკე მოქმედი ძალების გეომეტრიულ ჯამს. ამას ეწოდება ელექტრული ველების სუპერპოზიციის პრინციპი. ელექტრული ველის სიძლიერის ხაზი არის ხაზი, რომლის ტანგენსი თითოეულ წერტილში ემთხვევა სიძლიერის ვექტორს. დაძაბულობის ხაზები იწყება დადებით მუხტებზე და მთავრდება უარყოფითზე, ან მიდის უსასრულობამდე. ელექტრულ ველს, რომლის ინტენსივობა ყველასთვის ერთნაირია სივრცის ნებისმიერ წერტილში, ეწოდება ერთიანი ელექტრული ველი. დაახლოებით ერთგვაროვანი ველი შეიძლება ჩაითვალოს ორ პარალელურ საპირისპიროდ დამუხტულ მეტალის ფირფიტას შორის. მუხტის ერთგვაროვანი განაწილებით ქტერიტორიის ზედაპირზე სზედაპირული მუხტის სიმკვრივე არის. უსასრულო სიბრტყისთვის, რომელსაც აქვს ზედაპირული მუხტის სიმკვრივე s, ველის სიძლიერე სივრცის ყველა წერტილში ერთნაირია და უდრის .

36. ელექტროსტატიკური ველის მუშაობა მუხტის გადაადგილებისას. Პოტენციური განსხვავება.

როდესაც მუხტი გადაადგილდება ელექტრული ველით მანძილზე, შესრულებული სამუშაო უდრის . როგორც გრავიტაციის მუშაობის შემთხვევაში, კულონის ძალის მოქმედება არ არის დამოკიდებული მუხტის ტრაექტორიაზე. როდესაც გადაადგილების ვექტორის მიმართულება იცვლება 180 0-ით, ველის ძალების მუშაობა ცვლის საპირისპირო ნიშანს. ამრიგად, ელექტროსტატიკური ველის ძალების მუშაობა დახურული წრის გასწვრივ მუხტის გადაადგილებისას ნულის ტოლია. ველს, რომლის ძალების მოქმედება დახურული ტრაექტორიის გასწვრივ ნულის ტოლია, პოტენციური ველი ეწოდება.

ისევე როგორც მასის სხეული მგრავიტაციის ველში აქვს პოტენციური ენერგია სხეულის მასის პროპორციული, ელექტროსტატიკურ ველში ელექტრო მუხტს აქვს პოტენციური ენერგია Wpბრალდების პროპორციულად. ელექტროსტატიკური ველის ძალების მუშაობა უდრის მუხტის პოტენციური ენერგიის ცვლილებას, აღებული საპირისპირო ნიშნით. ელექტროსტატიკური ველის ერთ მომენტში სხვადასხვა მუხტს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული პოტენციური ენერგია. მაგრამ პოტენციური ენერგიის თანაფარდობა მოცემულ წერტილზე დამუხტვასთან არის მუდმივი მნიშვნელობა. ამ ფიზიკურ სიდიდეს ეწოდება ელექტრული ველის პოტენციალი, საიდანაც მუხტის პოტენციური ენერგია უდრის მოცემულ წერტილში პოტენციალისა და მუხტის ნამრავლს. პოტენციალი არის სკალარული სიდიდე, რამდენიმე ველის პოტენციალი უდრის ამ ველების პოტენციალების ჯამს. სხეულების ურთიერთქმედების დროს ენერგიის ცვლილების საზომია სამუშაო. როდესაც მუხტი მოძრაობს, ელექტროსტატიკური ველის ძალების მუშაობა უდრის ენერგიის ცვლილებას საპირისპირო ნიშნით, შესაბამისად. იმიტომ რომ მუშაობა დამოკიდებულია პოტენციურ განსხვავებაზე და არ არის დამოკიდებული მათ შორის ტრაექტორიაზე, მაშინ პოტენციური სხვაობა შეიძლება ჩაითვალოს ელექტროსტატიკური ველის ენერგეტიკულ მახასიათებლად. თუ პოტენციალი მუხტიდან უსასრულო მანძილზე მიიღება ნულის ტოლი, მაშინ მანძილზე რმუხტიდან, იგი განისაზღვრება ფორმულით .

ნებისმიერი ელექტრული ველის მიერ შესრულებული სამუშაოს თანაფარდობას ველის ერთი წერტილიდან მეორეზე დადებითი მუხტის გადაადგილებისას მუხტის სიდიდესთან ეწოდება ძაბვა ამ წერტილებს შორის, საიდანაც მოდის სამუშაო. ელექტროსტატიკურ ველში ძაბვა ნებისმიერ ორ წერტილს შორის უდრის პოტენციურ განსხვავებას ამ წერტილებს შორის. ძაბვის ერთეულს (და პოტენციურ განსხვავებას) ეწოდება ვოლტი, . 1 ვოლტი არის ძაბვა, რომლის დროსაც ველი ასრულებს 1 ჯოულ მუშაობას 1 კულონის მუხტის გადასაადგილებლად. ერთის მხრივ, მუხტის გადაადგილების სამუშაო უდრის ძალისა და გადაადგილების ნამრავლს. მეორეს მხრივ, მისი ნახვა შესაძლებელია ტრასის მონაკვეთებს შორის ცნობილი ძაბვისგან. აქედან. ელექტრული ველის სიძლიერის ერთეული არის ვოლტი მეტრზე ( მე/მ).

კონდენსატორი - დიელექტრიკული ფენით გამოყოფილი ორი გამტარის სისტემა, რომლის სისქე გამტარების ზომებთან შედარებით მცირეა. ფირფიტებს შორის ველის სიძლიერე უდრის თითოეული ფირფიტის ორჯერ სიძლიერეს, ფირფიტების გარეთ კი ნულის ტოლია. ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ტოლია ერთ-ერთი ფირფიტის მუხტის თანაფარდობას ფირფიტებს შორის არსებულ ძაბვასთან, ეწოდება კონდენსატორის ტევადობას. ელექტრული სიმძლავრის ერთეული არის ფარადი, კონდენსატორს აქვს 1 ფარადი სიმძლავრე, რომლის ფირფიტებს შორის ძაბვა არის 1 ვოლტი, როდესაც ფირფიტები დამუხტავს 1 გულსაკიდი. მყარი კონდენსატორის ფირფიტებს შორის ველის სიძლიერე უდრის მისი ფირფიტების სიძლიერის ჯამს. , და მას შემდეგ რადგან ჰომოგენური ველი დაკმაყოფილებულია, მაშინ , ე.ი. ტევადობა პირდაპირპროპორციულია ფირფიტების ფართობზე და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილისა. როდესაც დიელექტრიკი შედის ფირფიტებს შორის, მისი ტევადობა იზრდება e-ის ფაქტორით, სადაც e არის შეყვანილი მასალის დიელექტრიკული მუდმივა.

38. დიელექტრიკული მუდმივი. ელექტრული ველის ენერგია.

დიელექტრიკული გამტარიანობა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ელექტრული ველის მოდულის თანაფარდობას ვაკუუმში ელექტრული ველის მოდულთან ერთგვაროვან დიელექტრიკულში. ელექტრული ველის მუშაობა თანაბარია, მაგრამ კონდენსატორის დამუხტვისას მისი ძაბვა იზრდება 0 ადრე უ, ამიტომაც . ამრიგად, კონდენსატორის პოტენციური ენერგია ტოლია.

39. ელექტრო დენი. მიმდინარე სიძლიერე. ელექტრული დენის არსებობის პირობები.

ელექტრული დენი არის ელექტრული მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობა. დენის მიმართულება მიღებულია დადებითი მუხტების მოძრაობად. ელექტრო მუხტებს შეუძლიათ მოწესრიგებული მოძრაობა ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ. ამიტომ, დენის არსებობის საკმარისი პირობაა ველისა და უფასო მუხტის მატარებლების არსებობა. ელექტრული ველი შეიძლება შეიქმნას ორი ურთიერთდაკავშირებული ურთიერთდამუხტული სხეულის მიერ. დამუხტვის კოეფიციენტი D ქ, გადაცემულია გამტარის განივი მონაკვეთის მეშვეობით დროის ინტერვალით D ტამ ინტერვალს ეწოდება მიმდინარე სიძლიერე. თუ დენის სიძლიერე დროთა განმავლობაში არ იცვლება, მაშინ დენს მუდმივი ეწოდება. იმისთვის, რომ დირიჟორში დენი არსებობდეს დიდი ხნის განმავლობაში, აუცილებელია დენის გამომწვევი პირობები უცვლელი იყოს.<схема с один резистором и батареей>. ძალებს, რომლებიც იწვევენ მუხტის გადაადგილებას მიმდინარე წყაროს შიგნით, ეწოდება გარე ძალები. გალვანურ უჯრედში (და ნებისმიერი ბატარეა - მაგ.???)ისინი ქიმიური რეაქციის ძალებია, პირდაპირი დენის მანქანაში - ლორენცის ძალა.

40. Ohm-ის კანონი ჯაჭვის მონაკვეთისთვის. დირიჟორის წინააღმდეგობა. გამტარების წინააღმდეგობის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე. ზეგამტარობა. გამტარების სერიული და პარალელური კავშირი.

ელექტრული წრედის მონაკვეთის ბოლოებს შორის ძაბვის თანაფარდობა დენის სიძლიერესთან არის მუდმივი მნიშვნელობა და ეწოდება წინააღმდეგობა. წინააღმდეგობის ერთეული არის 0 ომი, 1 ომ წინააღმდეგობას აქვს წრედის ისეთი მონაკვეთი, რომელშიც 1 ამპერის დენის სიმძლავრეზე ძაბვა არის 1 ვოლტი. წინააღმდეგობა პირდაპირპროპორციულია სიგრძისა და უკუპროპორციულია განივი კვეთის ფართობის, სადაც r არის ელექტრული წინაღობა, მოცემულ პირობებში მოცემული ნივთიერების მუდმივი მნიშვნელობა. როდესაც თბება, ლითონების წინაღობა იზრდება წრფივი კანონის მიხედვით, სადაც r 0 არის წინაღობა 0 0 С, a არის წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი, სპეციფიკური თითოეული ლითონისთვის. აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ტემპერატურაზე, ნივთიერებების წინააღმდეგობა მკვეთრად ეცემა ნულამდე. ამ ფენომენს სუპერგამტარობას უწოდებენ. ზეგამტარ მასალებში დენის გავლა ხდება დაკარგვის გარეშე გამტარის გაცხელებით.

ოჰმის კანონს წრედის მონაკვეთისთვის განტოლება ეწოდება. როდესაც დირიჟორები სერიულად არის დაკავშირებული, დენის სიძლიერე ყველა გამტარში ერთნაირია, ხოლო წრედის ბოლოებზე ძაბვა უდრის ძაბვების ჯამს ყველა სერიულად დაკავშირებულ დირიჟორზე. . როდესაც დირიჟორები სერიულად არის დაკავშირებული, მთლიანი წინააღმდეგობა უდრის კომპონენტების წინააღმდეგობების ჯამს. პარალელური შეერთებით, წრედის თითოეული მონაკვეთის ბოლოებზე ძაბვა ერთნაირია და დენის სიძლიერე ცალკეულ ნაწილებად იშლება. აქედან. გამტარების პარალელურად შეერთებისას, მთლიანი წინაღობის ორმხრივი ტოლია ყველა პარალელურად შეერთებული გამტარის წინაღობების ორმხრივი ჯამის.

41. სამუშაო და მიმდინარე სიმძლავრე. Ელექტრომამოძრავებელი ძალა. ომის კანონი სრული წრედისთვის.

ელექტრული ველის ძალების მუშაობას, რომელიც ქმნის ელექტრულ დენს, ეწოდება დენის მუშაობა. მუშაობა მაგრამდენი წინააღმდეგობის ზონაში რდროში დ ტუდრის . ელექტრული დენის სიმძლავრე უდრის სამუშაოს შეფარდებას დასრულებამდე, ე.ი. . სამუშაო გამოიხატება, როგორც ყოველთვის, ჯოულებში, სიმძლავრე - ვატებში. თუ ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ მიკროსქემის მონაკვეთზე მუშაობა არ კეთდება და არ ხდება ქიმიური რეაქციები, მაშინ მუშაობა იწვევს გამტარის გათბობას. ამ შემთხვევაში სამუშაო უდრის დენის გამტარის მიერ გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობას (ჯოულ-ლენცის კანონი).

ელექტრულ წრეში მუშაობა კეთდება არა მხოლოდ გარე განყოფილებაში, არამედ ბატარეაშიც. დენის წყაროს ელექტრულ წინააღმდეგობას შიდა წინააღმდეგობა ეწოდება რ. მიკროსქემის შიდა განყოფილებაში გამოიყოფა სითბოს ტოლი რაოდენობა. ელექტროსტატიკური ველის ძალების ჯამური მუშაობა დახურულ წრეზე გადაადგილებისას ნულია, ამიტომ ყველა სამუშაო შესრულებულია გარე ძალების გამო, რომლებიც ინარჩუნებენ მუდმივ ძაბვას. გარე ძალების მუშაობის თანაფარდობას გადატანილ მუხტთან ეწოდება წყაროს ელექტრომოძრავი ძალა, სადაც D ქ- გადარიცხვადი გადასახადი. თუ პირდაპირი დენის გავლის შედეგად მოხდა მხოლოდ გამტარების გათბობა, მაშინ ენერგიის შენარჩუნების კანონის მიხედვით , ე.ი. . დენი ელექტრულ წრეში პირდაპირპროპორციულია EMF-ის და უკუპროპორციულია მიკროსქემის წინაღობის.

42. ნახევარგამტარები. ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა და მისი დამოკიდებულება ტემპერატურაზე. ნახევარგამტარების შინაგანი და მინარევის გამტარობა.

ბევრი ნივთიერება არ ატარებს დენს ისე, როგორც ლითონები, მაგრამ ამავე დროს ისინი არ არიან დიელექტრიკები. ნახევარგამტარებს შორის ერთ-ერთი განსხვავება ისაა, რომ გაცხელების ან განათებისას მათი წინაღობა არ იზრდება, არამედ მცირდება. მაგრამ მათი ძირითადი პრაქტიკულად გამოყენებადი თვისება აღმოჩნდა ცალმხრივი გამტარობა. ნახევარგამტარულ კრისტალში თერმული მოძრაობის ენერგიის არათანაბარი განაწილების გამო, ზოგიერთი ატომ იონიზირებულია. გამოთავისუფლებული ელექტრონები ვერ დაიჭერს მიმდებარე ატომებს, რადგან მათი ვალენტური ბმები გაჯერებულია. ამ თავისუფალ ელექტრონებს შეუძლიათ მეტალში გადაადგილება, რაც ქმნის ელექტრონების გამტარობის დენს. ამავდროულად, ატომი, რომლის გარსიდანაც ელექტრონი გაიქცა, იონად იქცევა. ეს იონი განეიტრალება მეზობლის ატომის დაჭერით. ასეთი ქაოტური მოძრაობის შედეგად ხდება ადგილის მოძრაობა დაკარგული იონის მქონე, რაც გარეგნულად ჩანს როგორც დადებითი მუხტის მოძრაობა. ამას ეწოდება ხვრელის გამტარობის დენი. იდეალურ ნახევარგამტარ კრისტალში დენი წარმოიქმნება თანაბარი რაოდენობის თავისუფალი ელექტრონებისა და ხვრელების მოძრაობით. ამ ტიპის გამტარობას ეწოდება შინაგანი გამტარობა. ტემპერატურის კლებასთან ერთად, თავისუფალი ელექტრონების რაოდენობა, რომელიც პროპორციულია ატომების საშუალო ენერგიისა, მცირდება და ნახევარგამტარი დიელექტრიკის მსგავსი ხდება. გამტარობის გასაუმჯობესებლად ზოგჯერ ნახევარგამტარს ემატება მინარევები, რომლებიც არის დონორი (ელექტრონების რაოდენობის გაზრდა ხვრელების რაოდენობის გაზრდის გარეშე) და მიმღები (გაზრდის ხვრელების რაოდენობას ელექტრონების რაოდენობის გაზრდის გარეშე). ნახევარგამტარებს, სადაც ელექტრონების რაოდენობა აღემატება ხვრელების რაოდენობას, ეწოდება ელექტრონული ნახევარგამტარები, ან n ტიპის ნახევარგამტარები. ნახევარგამტარებს, სადაც ხვრელების რაოდენობა აღემატება ელექტრონების რაოდენობას, ეწოდება ხვრელების ნახევარგამტარები, ან p-ტიპის ნახევარგამტარები.

43. ნახევარგამტარული დიოდი. ტრანზისტორი.

ნახევარგამტარული დიოდი შედგება pnგარდამავალი, ე.ი. სხვადასხვა ტიპის გამტარობის ორი დაკავშირებული ნახევარგამტარისგან. როდესაც გაერთიანებულია, ელექტრონები დიფუზირდება რ- ნახევარგამტარი. ეს იწვევს ელექტრონულ ნახევარგამტარში დონორის მინარევის არაკომპენსირებული დადებითი იონების გამოჩენას, ხოლო ნახვრეტის ნახევარგამტარში მიმღების მინარევის უარყოფითი იონების გამოჩენას, რომლებმაც დაიპყრეს დიფუზური ელექტრონები. ორ ფენას შორის ელექტრული ველი ვითარდება. თუ დადებითი მუხტი გამოიყენება ელექტრონული გამტარობის მქონე რეგიონზე, ხოლო უარყოფითი მუხტი ხვრელების გამტარობის მქონე რეგიონზე, მაშინ გაიზრდება ბლოკირების ველი, დენის ძალა მკვეთრად დაეცემა და თითქმის დამოუკიდებელია ძაბვისგან. ჩართვის ამ მეთოდს ბლოკირება ეწოდება, ხოლო დიოდში გადინებულ დენს – საპირისპირო. თუ დადებითი მუხტი გამოიყენება ხვრელების გამტარობის მქონე რეგიონზე, ხოლო უარყოფითი მუხტი ვრცელდება ელექტრონულ რეგიონზე, მაშინ დაბლოკვის ველი შესუსტდება, დიოდის დენი ამ შემთხვევაში დამოკიდებულია მხოლოდ გარე წრედის წინააღმდეგობაზე. ჩართვის ამ მეთოდს ეწოდება გამტარუნარიანობა, ხოლო დიოდში გადინებულ დენს - პირდაპირი.

ტრანზისტორი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ნახევარგამტარული ტრიოდი, შედგება ორისაგან pn(ან n-p) გადასვლები. ბროლის შუა ნაწილს ფუძე ეწოდება, უკიდურესები არის ემიტერი და კოლექტორი. ტრანზისტორებს, რომლებშიც ფუძეს აქვს ხვრელის გამტარობა, ტრანზისტორებს უწოდებენ. პ-ნ-პგარდამავალი. ტრანზისტორი მართოს პ-ნ-პ-ტიპი, ემიტერთან მიმართებაში უარყოფითი პოლარობის ძაბვა გამოიყენება კოლექტორზე. ბაზის ძაბვა შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი. იმიტომ რომ მეტი ხვრელია, მაშინ მთავარი დენი შეერთების გავლით იქნება ხვრელების დიფუზიური ნაკადი. რ- ტერიტორიები. თუ ემიტერზე გამოყენებულია მცირე წინა ძაბვა, მაშინ მასში გაივლის ხვრელის დენი, რომელიც გავრცელდება. რ- ტერიტორიები ნ-ფართი (ბაზა). მაგრამ მას შემდეგ ბაზა ვიწროა, შემდეგ მასში ხვრელები გაფრინდებიან, ველით აჩქარებული, კოლექტორში. (???, აქ რაღაც არასწორად გავიგე...). ტრანზისტორს შეუძლია დენის განაწილება, რითაც აძლიერებს მას. კოლექტორის წრეში დენის ცვლილების თანაფარდობა ბაზის წრეში დენის ცვლილებასთან, ყველა სხვა თანაბარი, არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელსაც ეწოდება ბაზის დენის ინტეგრალური გადაცემის კოეფიციენტი. ამიტომ, ბაზის წრეში დენის შეცვლით შესაძლებელია კოლექტორის წრეში დენის ცვლილებების მიღება. (???)

44. ელექტრული დენი გაზებში. გაზის გამონადენის სახეები და მათი გამოყენება.პლაზმის კონცეფცია.

გაზი სინათლის ან სითბოს გავლენის ქვეშ შეიძლება გახდეს მიმდინარე გამტარი. გარეგანი ზემოქმედების პირობებში გაზში დენის გავლის ფენომენს არათვითმდგრადი ელექტრული გამონადენი ეწოდება. ტემპერატურის გავლენის ქვეშ გაზის იონების წარმოქმნის პროცესს თერმული იონიზაცია ეწოდება. იონების გამოჩენა სინათლის გამოსხივების გავლენის ქვეშ არის ფოტოიონიზაცია. გაზს, რომელშიც მოლეკულების მნიშვნელოვანი ნაწილი იონიზებულია, პლაზმა ეწოდება. პლაზმის ტემპერატურა რამდენიმე ათას გრადუსს აღწევს. პლაზმის ელექტრონებს და იონებს შეუძლიათ გადაადგილება ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ. ველის სიძლიერის მატებასთან ერთად, გაზის წნევისა და ბუნების მიხედვით, მასში გამონადენი ხდება გარე იონიზატორების გავლენის გარეშე. ამ ფენომენს თვითმდგრადი ელექტრული გამონადენი ეწოდება. იმისთვის, რომ ელექტრონმა მოახდინოს ატომის იონიზირება მასზე დარტყმისას, მას უნდა ჰქონდეს ენერგია არანაკლებ იონიზაციის სამუშაოზე. ეს ენერგია ელექტრონმა შეიძლება შეიძინოს გარე ელექტრული ველის ძალების გავლენით გაზში მის თავისუფალ გზაზე, ე.ი. . იმიტომ რომ საშუალო თავისუფალი გზა მცირეა, თვითგამოშვება შესაძლებელია მხოლოდ მაღალი ველის სიძლიერეზე. გაზის დაბალი წნევის დროს წარმოიქმნება სიკაშკაშის გამონადენი, რაც აიხსნება გაზის გამტარობის ზრდით იშვიათი გამონადენის დროს (საშუალო თავისუფალი გზა იზრდება). თუ დენის სიძლიერე თვითგამონადენში ძალიან მაღალია, მაშინ ელექტრონის ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს კათოდისა და ანოდის გათბობა. ელექტრონები გამოიყოფა კათოდური ზედაპირიდან მაღალ ტემპერატურაზე, რაც ინარჩუნებს გამონადენს გაზში. ამ ტიპის გამონადენს რკალი ეწოდება.

45. ელექტრული დენი ვაკუუმში. თერმიონული ემისია. კათოდური მილი.

ვაკუუმში არ არის უფასო დამუხტვის მატარებლები, ამიტომ, გარე გავლენის გარეშე, ვაკუუმში არ არის დენი. ეს შეიძლება მოხდეს, თუ ერთ-ერთი ელექტროდი გაცხელებულია მაღალ ტემპერატურაზე. გახურებული კათოდი ასხივებს ელექტრონებს მისი ზედაპირიდან. გაცხელებული სხეულების ზედაპირიდან თავისუფალი ელექტრონების გამოსხივების ფენომენს თერმიონული ემისია ეწოდება. უმარტივესი მოწყობილობა, რომელიც იყენებს თერმიონულ ემისიას, არის ელექტროვაკუუმის დიოდი. ანოდი შედგება ლითონის ფირფიტისგან, კათოდი დამზადებულია თხელი დახვეული მავთულისგან. კათოდის ირგვლივ წარმოიქმნება ელექტრონული ღრუბელი, როდესაც ის თბება. თუ კათოდს დააკავშირებთ ბატარეის დადებით ტერმინალს, ხოლო ანოდი - უარყოფით ტერმინალს, მაშინ დიოდის შიგნით არსებული ველი ელექტრონებს გადააქვს კათოდისკენ და არ იქნება დენი. თუ საპირისპიროს დააკავშირებთ - ანოდს პლიუსს, კათოდს კი მინუსს - მაშინ ელექტრული ველი ელექტრონებს ანოდისკენ გადაიწევს. ეს ხსნის დიოდის ცალმხრივი გამტარობის თვისებას. კათოდიდან ანოდამდე მოძრავი ელექტრონების ნაკადი შეიძლება კონტროლდებოდეს ელექტრომაგნიტური ველის გამოყენებით. ამისათვის დიოდი იცვლება და ემატება ბადე ანოდსა და კათოდს შორის. მიღებულ მოწყობილობას ტრიოდი ეწოდება. თუ ნეგატიური პოტენციალი გამოიყენება ქსელში, მაშინ ველი ბადესა და კათოდს შორის ხელს შეუშლის ელექტრონის მოძრაობას. თუ დადებითს მიმართავთ, მაშინ ველი ხელს შეუშლის ელექტრონების მოძრაობას. კათოდის მიერ გამოსხივებული ელექტრონები ელექტრული ველების საშუალებით შეიძლება აჩქარდეს მაღალ სიჩქარემდე. ელექტრომაგნიტური ველების გავლენის ქვეშ ელექტრონული სხივების გადახრის უნარი გამოიყენება CRT-ში.

46. ​​დენების მაგნიტური ურთიერთქმედება. მაგნიტური ველი. ძალა, რომელიც მოქმედებს დენის გამტარზე მაგნიტურ ველში. მაგნიტური ველის ინდუქცია.

თუ დენი გადის გამტარებში იმავე მიმართულებით, მაშინ ისინი იზიდავენ, ხოლო თუ თანაბარი, მაშინ მოგერიდებიან. შესაბამისად, არსებობს გარკვეული ურთიერთქმედება გამტარებს შორის, რაც არ შეიძლება აიხსნას ელექტრული ველის არსებობით, ვინაიდან. ზოგადად, დირიჟორები ელექტრონულად ნეიტრალურია. მაგნიტური ველი იქმნება ელექტრული მუხტების გადაადგილებით და მოქმედებს მხოლოდ მოძრავ მუხტებზე. მაგნიტური ველი არის მატერიის განსაკუთრებული სახეობა და უწყვეტია სივრცეში. ელექტრული დენის გავლას გამტარში თან ახლავს მაგნიტური ველის წარმოქმნა, მიუხედავად საშუალებისა. დირიჟორების მაგნიტური ურთიერთქმედება გამოიყენება დენის სიძლიერის სიდიდის დასადგენად. 1 ამპერი - დენის სიძლიერე, რომელიც გადის ორ პარალელურ დირიჟორზე ¥ სიგრძის და მცირე ჯვრის მონაკვეთის, რომელიც მდებარეობს ერთმანეთისგან 1 მეტრის მანძილზე, რომლის დროსაც მაგნიტური ნაკადი იწვევს ურთიერთქმედების ძალას ქვემოთ, სიგრძის თითოეული მეტრის ტოლი. . ძალას, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს დენის გამტარზე, ეწოდება ამპერის ძალა. მაგნიტური ველის უნარის დასახასიათებლად დირიჟორზე ზემოქმედების დენით, არსებობს სიდიდე, რომელსაც ეწოდება მაგნიტური ინდუქცია. მაგნიტური ინდუქციის მოდული უდრის დირიჟორზე მოქმედი ამპერის ძალის მაქსიმალური მნიშვნელობის თანაფარდობას დირიჟორში მიმდინარე სიძლიერესთან და მის სიგრძესთან. ინდუქციური ვექტორის მიმართულება განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესით (ხელზე არის გამტარი, ცერზე არის ძალა, ხელისგულში არის ინდუქცია). მაგნიტური ინდუქციის ერთეულია ტესლა, რომელიც უდრის ისეთი მაგნიტური ნაკადის ინდუქციას, რომელშიც 1 ნიუტონის მაქსიმალური ამპერის ძალა მოქმედებს 1 მეტრზე დირიჟორის დენით. ხაზს ნებისმიერ წერტილში, რომლის მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი ტანგენციურად არის მიმართული, მაგნიტური ინდუქციის ხაზს უწოდებენ. თუ რაიმე სივრცის ყველა წერტილში ინდუქციური ვექტორს აქვს ერთი და იგივე მნიშვნელობა აბსოლუტური მნიშვნელობით და ერთი და იგივე მიმართულებით, მაშინ ამ ნაწილში ველს ეწოდება ჰომოგენური. მაგნიტური ინდუქციის ვექტორთან მიმართებაში დენის გამტარის დახრილობის კუთხიდან გამომდინარე, ამპერის ძალა იცვლება კუთხის სინუსის პროპორციულად.

47. ამპერის კანონი.მაგნიტური ველის მოქმედება მოძრავ მუხტზე. ლორენცის ძალა.

მაგნიტური ველის მოქმედება გამტარში არსებულ დენზე მიუთითებს იმაზე, რომ იგი მოქმედებს მოძრავ მუხტებზე. მიმდინარე სიძლიერე მეგამტარში დაკავშირებულია კონცენტრაციასთან ნუფასო დამუხტული ნაწილაკები, სიჩქარე ვმათი მოწესრიგებული მოძრაობა და ფართობი სდირიჟორის განივი კვეთა გამოთქმით , სადაც ქარის ერთი ნაწილაკის მუხტი. ამ გამოხატვის ამპერის ძალის ფორმულით ჩანაცვლებით, მივიღებთ . იმიტომ რომ nSlუდრის თავისუფალი ნაწილაკების რაოდენობას სიგრძის გამტარში ლ, მაშინ ძალა, რომელიც მოქმედებს ველის მხრიდან სიჩქარით მოძრავ ერთ დამუხტულ ნაწილაკზე ვკუთხით a მაგნიტური ინდუქციის ვექტორთან ბუდრის . ამ ძალას ლორენცის ძალას უწოდებენ. ლორენცის ძალის მიმართულება დადებითი მუხტისთვის განისაზღვრება მარცხენა ხელის წესით. ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, ნაწილაკი, რომელიც მოძრაობს მაგნიტური ველის ინდუქციის ხაზებზე პერპენდიკულარულად, იძენს ცენტრიდანულ აჩქარებას ლორენცის ძალის მოქმედებით. და მოძრაობს წრეში. წრის რადიუსი და რევოლუციის პერიოდი განისაზღვრება გამონათქვამებით . რევოლუციის პერიოდის დამოუკიდებლობა რადიუსისგან და სიჩქარისგან გამოიყენება დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებელში - ციკლოტრონი.

48. მატერიის მაგნიტური თვისებები. ფერომაგნიტები.

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება დამოკიდებულია გარემოზე, რომელშიც მუხტებია განთავსებული. თუ პატარა ხვეულს დიდ ხვეულთან დაკიდებთ, ის გადახრის. თუ რკინის ბირთვი ჩასმულია დიდში, მაშინ გადახრა გაიზრდება. ეს ცვლილება აჩვენებს, რომ ინდუქცია იცვლება ბირთვის შემოღებისთანავე. ნივთიერებებს, რომლებიც მნიშვნელოვნად ზრდის გარე მაგნიტურ ველს, ეწოდება ფერომაგნიტები. ფიზიკურ სიდიდეს, რომელიც გვიჩვენებს, რამდენჯერ განსხვავდება მაგნიტური ველის ინდუქციურობა გარემოში ველის ინდუქციისგან ვაკუუმში, ეწოდება მაგნიტური გამტარიანობა. ყველა ნივთიერება არ აძლიერებს მაგნიტურ ველს. პარამაგნიტები ქმნიან სუსტ ველს, რომელიც ემთხვევა გარე ველს. დიამაგნიტები ასუსტებენ გარე ველს თავიანთი ველით. ფერომაგნეტიზმი აიხსნება ელექტრონის მაგნიტური თვისებებით. ელექტრონი არის მოძრავი მუხტი და ამიტომ აქვს თავისი მაგნიტური ველი. ზოგიერთ კრისტალში არსებობს ელექტრონების მაგნიტური ველების პარალელური ორიენტაციის პირობები. ამის შედეგად, ფერომაგნიტის კრისტალის შიგნით ჩნდება მაგნიტიზებული რეგიონები, სახელწოდებით დომენები. როგორც გარე მაგნიტური ველი იზრდება, დომენები აწესრიგებენ მათ ორიენტაციას. ინდუქციის გარკვეული მნიშვნელობისას ხდება დომენების ორიენტაციის სრული მოწესრიგება და დგება მაგნიტური გაჯერება. როდესაც ფერომაგნიტი ამოღებულია გარე მაგნიტური ველიდან, ყველა დომენი არ კარგავს თავის ორიენტაციას და სხეული ხდება მუდმივი მაგნიტი. დომენის ორიენტაციის წესრიგი შეიძლება დაირღვეს ატომების თერმული ვიბრაციებით. ტემპერატურას, რომლის დროსაც ნივთიერება წყვეტს ფერომაგნიტს, ეწოდება კიურის ტემპერატურა.

49. ელექტრომაგნიტური ინდუქცია. მაგნიტური ნაკადი. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი. ლენცის წესი.

დახურულ წრეში, როდესაც მაგნიტური ველი იცვლება, წარმოიქმნება ელექტრული დენი. ამ დენს ინდუქციური დენი ეწოდება. დახურულ წრეში დენის წარმოქმნის ფენომენს წრეში შემავალი მაგნიტური ველის ცვლილებებით ეწოდება ელექტრომაგნიტური ინდუქცია. დენის გამოჩენა დახურულ წრეში მიუთითებს არაელექტროსტატიკური ხასიათის გარე ძალების არსებობაზე ან ინდუქციური EMF-ის გაჩენაზე. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის რაოდენობრივი აღწერა მოცემულია ინდუქციური EMF-სა და მაგნიტურ ნაკადს შორის კავშირის დადგენის საფუძველზე. მაგნიტური ნაკადი ფზედაპირის გავლით ეწოდება ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ტოლია ზედაპირის ფართობის ნამრავლს სმაგნიტური ინდუქციის ვექტორის მოდულზე ბდა მასსა და ზედაპირთან ნორმალურს შორის კუთხის კოსინუსით. მაგნიტური ნაკადის ერთეული არის ვებერი, ნაკადის ტოლი, რომელიც 1 წამში ერთნაირად ნულამდე კლებისას იწვევს ემფ 1 ვოლტს. ინდუქციური დენის მიმართულება დამოკიდებულია იმაზე, იზრდება თუ მცირდება წრეში შემავალი ნაკადი, ასევე ველის მიმართულებაზე წრედთან მიმართებაში. ლენცის წესის ზოგადი ფორმულირება: ინდუქციურ დენს, რომელიც წარმოიქმნება დახურულ წრეში, აქვს ისეთი მიმართულება, რომ მის მიერ შექმნილი მაგნიტური ნაკადი სქემით შემოსაზღვრული ფართობის გავლით ანაზღაურებს მაგნიტური ნაკადის ცვლილებას, რომელიც იწვევს ამ დენს. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი: დახურულ წრეში ინდუქციის EMF პირდაპირპროპორციულია მაგნიტური ნაკადის ცვლილების სიჩქარის მიმართ ამ წრედით შემოსაზღვრულ ზედაპირზე და ტოლია ამ ნაკადის ცვლილების სიჩქარის, ლენცის გათვალისწინებით. წესი. EMF-ის შეცვლისას ხვეულში, რომელიც შედგება ნიდენტური შემობრუნებები, მთლიანი ემფ-ში ნჯერ მეტი EMF ერთ კოჭში. ერთიანი მაგნიტური ველისთვის, მაგნიტური ნაკადის განმარტებაზე დაყრდნობით, გამოდის, რომ ინდუქცია არის 1 ტესლა, თუ 1 კვადრატული მეტრიანი წრედის ნაკადი არის 1 ვებერი. ფიქსირებულ გამტარში ელექტრული დენის გაჩენა არ აიხსნება მაგნიტური ურთიერთქმედებით, რადგან მაგნიტური ველი მოქმედებს მხოლოდ მოძრავ მუხტებზე. ელექტრულ ველს, რომელიც წარმოიქმნება მაგნიტური ველის ცვლილებისას, ეწოდება მორევის ელექტრული ველი. მორევის ველის ძალების მუშაობა მუხტების მოძრაობაზე არის ინდუქციის EMF. მორევის ველი არ არის დაკავშირებული მუხტებთან და არის დახურული ხაზი. ამ ველის ძალების მუშაობა დახურული კონტურის გასწვრივ შეიძლება განსხვავდებოდეს ნულიდან. ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი ასევე ხდება მაშინ, როდესაც მაგნიტური ნაკადის წყარო ისვენებს და გამტარი მოძრაობს. ამ შემთხვევაში, ინდუქციური EMF-ის მიზეზი ტოლია , არის ლორენცის ძალა.

50. თვითინდუქციის ფენომენი. ინდუქციურობა. მაგნიტური ველის ენერგია.

ელექტრული დენი, რომელიც გადის გამტარში, ქმნის მაგნიტურ ველს მის გარშემო. მაგნიტური ნაკადი ფკონტურის გავლით პროპორციულია მაგნიტური ინდუქციის ვექტორთან AT, და ინდუქცია, თავის მხრივ, დენის სიძლიერე დირიჟორში. ამიტომ, მაგნიტური ნაკადისთვის შეგვიძლია დავწეროთ. პროპორციულობის კოეფიციენტს ეწოდება ინდუქცია და დამოკიდებულია გამტარის თვისებებზე, მის ზომებზე და გარემოზე, რომელშიც ის მდებარეობს. ინდუქციურობის ერთეული არის ჰენრი, ინდუქციური არის 1 ჰენრი, თუ დენის სიძლიერის 1 ამპერის დროს მაგნიტური ნაკადი არის 1 ვებერი. როდესაც კოჭში დენის სიძლიერე იცვლება, ამ დენით შექმნილი მაგნიტური ნაკადი იცვლება. მაგნიტური ნაკადის ცვლილება იწვევს კოჭში EMF ინდუქციის გამოჩენას. ამ წრეში დენის სიძლიერის ცვლილების შედეგად კოჭში EMF ინდუქციის გამოჩენის ფენომენს თვითინდუქცია ეწოდება. ლენცის წესის შესაბამისად, თვითინდუქციის EMF ხელს უშლის მატებას წრედის ჩართვისას და შემცირებას წრედის გამორთვისას. თვითინდუქციის EMF, რომელიც წარმოიქმნება ინდუქციურ კოჭში ლ, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის მიხედვით უდრის . დავუშვათ, რომ როდესაც ქსელი გამორთულია წყაროდან, დენი მცირდება წრფივი კანონის მიხედვით. მაშინ თვითინდუქციის EMF-ს აქვს მუდმივი მნიშვნელობა ტოლი . დროს ტწრედის წრფივი შემცირებისას მუხტი გაივლის. ამ შემთხვევაში ელექტრული დენის მუშაობა ტოლია . ეს სამუშაო კეთდება ენერგიის სინათლისთვის ვ მკოჭის მაგნიტური ველი.

51. ჰარმონიული ვიბრაციები. რხევების ამპლიტუდა, პერიოდი, სიხშირე და ფაზა.

მექანიკური ვიბრაციები არის სხეულების მოძრაობები, რომლებიც მეორდება ზუსტად ან დაახლოებით იგივეს რეგულარული ინტერვალებით. ძალებს, რომლებიც მოქმედებენ სხეულებს შორის სხეულთა განხილულ სისტემაში, შინაგან ძალებს უწოდებენ. სხვა სხეულებისგან სისტემის სხეულებზე მოქმედ ძალებს გარე ძალები ეწოდება. თავისუფალ რხევებს უწოდებენ რხევებს, რომლებიც წარმოიქმნება შინაგანი ძალების გავლენის ქვეშ, მაგალითად, ქანქარა ძაფზე. გარე ძალების მოქმედებით რხევები არის იძულებითი რხევები, მაგალითად, დგუში ძრავში. ყველა სახის რხევების საერთო მახასიათებელია მოძრაობის პროცესის განმეორებადობა გარკვეული დროის ინტერვალის შემდეგ. განტოლებით აღწერილ რხევებს ჰარმონიული ეწოდება. . კერძოდ, ვიბრაციები, რომლებიც წარმოიქმნება სისტემაში დეფორმაციის პროპორციული ერთი აღმდგენი ძალით, ჰარმონიულია. მინიმალურ ინტერვალს, რომლის მეშვეობითაც სხეულის მოძრაობა მეორდება, რხევის პერიოდს უწოდებენ. თ. ფიზიკურ სიდიდეს, რომელიც არის რხევის პერიოდის ორმხრივი და ახასიათებს რხევების რაოდენობას დროის ერთეულზე, სიხშირე ეწოდება. სიხშირე იზომება ჰერცში, 1 Hz = 1 s -1. ასევე გამოიყენება ციკლური სიხშირის კონცეფცია, რომელიც განსაზღვრავს რხევების რაოდენობას 2p წამში. წონასწორული პოზიციიდან მაქსიმალური გადაადგილების მოდულს ამპლიტუდა ეწოდება. მნიშვნელობა კოსინუსის ნიშნის ქვეშ არის რხევების ფაზა, j 0 არის რხევების საწყისი ფაზა. წარმოებულები ასევე იცვლება ჰარმონიულად და , და მთლიანი მექანიკური ენერგია თვითნებური გადახრით X(კუთხე, კოორდინატი და ა.შ.) არის , სად მაგრამდა ATარის მუდმივები, რომლებიც განისაზღვრება სისტემის პარამეტრებით. ამ გამოთქმის დიფერენცირებით და გარე ძალების არარსებობის გათვალისწინებით, შესაძლებელია ჩამოვწეროთ რა, საიდან.

52. მათემატიკური ქანქარა. ზამბარზე დატვირთვის ვიბრაცია. მათემატიკური ქანქარისა და ზამბარზე წონის რხევის პერიოდი.

მცირე ზომის სხეულს, გაშლილ ძაფზე დაკიდებულს, რომლის მასა სხეულის მასასთან შედარებით უმნიშვნელოა, მათემატიკური ქანქარა ეწოდება. ვერტიკალური პოზიცია არის წონასწორობის პოზიცია, რომელშიც სიმძიმის ძალა დაბალანსებულია ელასტიურობის ძალით. ქანქარის წონასწორობის პოზიციიდან მცირე გადახრებით წარმოიქმნება შედეგიანი ძალა, მიმართული წონასწორობის პოზიციისკენ და მისი რხევები ჰარმონიულია. მცირე რხევის კუთხით მათემატიკური ქანქარის ჰარმონიული რხევების პერიოდი უდრის. ამ ფორმულის გამოსაყვანად ჩვენ ვწერთ ნიუტონის მეორე კანონს ქანქარისთვის. ქანქარზე მოქმედებს სიმძიმის ძალა და სიმის დაძაბულობა. მათი შედეგი მცირე გადახრის კუთხით არის . შესაბამისად, , სად .

ზამბარზე დაკიდებული სხეულის ჰარმონიული ვიბრაციების დროს ჰუკის კანონის მიხედვით დრეკადობის ძალა ტოლია. ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით.

53. ენერგიის გარდაქმნა ჰარმონიული ვიბრაციების დროს. იძულებითი ვიბრაციები. რეზონანსი.

როდესაც მათემატიკური გულსაკიდი გადახრის წონასწორობის პოზიციიდან, მისი პოტენციური ენერგია იზრდება, რადგან იზრდება მანძილი დედამიწამდე. წონასწორობის პოზიციაზე გადასვლისას ქანქარის სიჩქარე იზრდება, ხოლო კინეტიკური ენერგია იზრდება პოტენციური რეზერვის შემცირების გამო. წონასწორობის მდგომარეობაში კინეტიკური ენერგია მაქსიმალურია, პოტენციური ენერგია მინიმალურია. მაქსიმალური გადახრის მდგომარეობაში - პირიქით. გაზაფხულთან - იგივე, მაგრამ არა პოტენციური ენერგია დედამიწის გრავიტაციულ ველში, არამედ წყაროს პოტენციური ენერგია აღებულია. თავისუფალი ვიბრაციები ყოველთვის დამსხვრეული აღმოჩნდება, ე.ი. კლებადი ამპლიტუდით, რადგან ენერგია იხარჯება მიმდებარე სხეულებთან ურთიერთობისთვის. ენერგიის დანაკარგი ამ შემთხვევაში უდრის გარე ძალების მუშაობას ამავე დროს. ამპლიტუდა დამოკიდებულია ძალის ცვლილების სიხშირეზე. ის მაქსიმალურ ამპლიტუდას აღწევს გარე ძალის რხევების სიხშირით, რაც ემთხვევა სისტემის რხევების ბუნებრივ სიხშირეს. აღწერილ პირობებში იძულებითი რხევების ამპლიტუდის გაზრდის ფენომენს რეზონანსი ეწოდება. ვინაიდან რეზონანსის დროს გარე ძალა ასრულებს მაქსიმალურ დადებით სამუშაოს პერიოდისთვის, რეზონანსული მდგომარეობა შეიძლება განისაზღვროს, როგორც სისტემაში ენერგიის მაქსიმალური გადაცემის პირობა.

54. ვიბრაციების გავრცელება დრეკად გარემოში. განივი და გრძივი ტალღები. ტალღის სიგრძე. ტალღის სიგრძის კავშირი მისი გავრცელების სიჩქარესთან. Ხმის ტალღები. ხმის სიჩქარე. ულტრაბგერა

რხევების აგზნება გარემოს ერთ ადგილას იწვევს მეზობელი ნაწილაკების იძულებით რხევებს. სივრცეში ვიბრაციების გავრცელების პროცესს ტალღა ეწოდება. ტალღებს, რომლებშიც ვიბრაცია ხდება გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულურად, განივი ტალღები ეწოდება. ტალღებს, რომლებშიც ვიბრაცია ხდება ტალღის გავრცელების მიმართულებით, გრძივი ტალღები ეწოდება. გრძივი ტალღები შეიძლება წარმოიშვას ყველა მედიაში, განივი ტალღები - მყარ სხეულებში ელასტიური ძალების მოქმედების ქვეშ დეფორმაციის ან ზედაპირული დაძაბულობის ძალების და გრავიტაციული ძალების დროს. სივრცეში v რხევების გავრცელების სიჩქარეს ტალღის სიჩქარე ეწოდება. l მანძილს ერთმანეთთან ყველაზე ახლოს მდებარე წერტილებს შორის, რომლებიც რხევავენ იმავე ფაზებში, ეწოდება ტალღის სიგრძე. ტალღის სიგრძის დამოკიდებულება სიჩქარესა და პერიოდზე გამოიხატება როგორც , ან . როდესაც ტალღები წარმოიქმნება, მათი სიხშირე განისაზღვრება წყაროს რხევების სიხშირით, ხოლო სიჩქარე განისაზღვრება საშუალების მიხედვით, სადაც ისინი ვრცელდება, ამიტომ ერთი და იგივე სიხშირის ტალღებს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული სიგრძე სხვადასხვა მედიაში. ჰაერში შეკუმშვისა და იშვიათობის პროცესები ყველა მიმართულებით ვრცელდება და ხმის ტალღებს უწოდებენ. ხმის ტალღები გრძივია. ხმის სიჩქარე, ისევე როგორც ნებისმიერი ტალღის სიჩქარე, დამოკიდებულია საშუალოზე. ჰაერში ხმის სიჩქარეა 331 მ/წმ, წყალში - 1500 მ/წმ, ფოლადში - 6000 მ/წმ. ხმის წნევა არის დამატებითი წნევა გაზში ან სითხეში, რომელიც გამოწვეულია ხმის ტალღით. ხმის ინტენსივობა იზომება ენერგიით, რომელსაც ატარებს ხმის ტალღები დროის ერთეულზე მონაკვეთის ფართობის ერთეული ფართობის გავლით ტალღების გავრცელების მიმართულებით და იზომება ვატებში კვადრატულ მეტრზე. ხმის ინტენსივობა განსაზღვრავს მის სიძლიერეს. ხმის სიმაღლე განისაზღვრება ვიბრაციების სიხშირით. ულტრაბგერა და ინფრაბგერა ეწოდება ხმის ვიბრაციას, რომელიც სცილდება მოსმენის საზღვრებს, შესაბამისად 20 კილოჰერცი და 20 ჰერცის სიხშირით.

55. თავისუფალი ელექტრომაგნიტური რხევები წრედში. ენერგიის გადაქცევა რხევის წრეში. წრედში რხევების ბუნებრივი სიხშირე.

ელექტრული რხევითი წრე არის სისტემა, რომელიც შედგება კონდენსატორისა და კოჭისგან, რომლებიც დაკავშირებულია დახურულ წრედში. როდესაც კოჭა უკავშირდება კონდენსატორს, კოჭში წარმოიქმნება დენი და ელექტრული ველის ენერგია გარდაიქმნება მაგნიტური ველის ენერგიად. კონდენსატორი მყისიერად არ იხსნება, რადგან. ეს ხელს უშლის კოჭში თვითინდუქციის EMF-ს. როდესაც კონდენსატორი მთლიანად გამორთულია, თვითინდუქციური EMF ხელს უშლის დენის შემცირებას და მაგნიტური ველის ენერგია გადაიქცევა ელექტრო ენერგიად. ამ შემთხვევაში წარმოქმნილი დენი დატენავს კონდენსატორს, ხოლო ფირფიტებზე დამუხტვის ნიშანი ორიგინალის საპირისპირო იქნება. ამის შემდეგ, პროცესი მეორდება მანამ, სანამ მთელი ენერგია არ დაიხარჯება მიკროსქემის ელემენტების გათბობაზე. ამრიგად, რხევის წრეში მაგნიტური ველის ენერგია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად და პირიქით. სისტემის მთლიანი ენერგიისთვის შესაძლებელია დაწეროთ მიმართებები: , საიდანაც თვითნებური მომენტისთვის . როგორც ცნობილია, სრული ჯაჭვისთვის . ვივარაუდოთ, რომ იდეალურ შემთხვევაში R"0საბოლოოდ მივიღებთ , ან . ამ დიფერენციალური განტოლების გამოსავალი არის ფუნქცია , სადაც . w-ის მნიშვნელობას უწოდებენ წრედში რხევების საკუთარ წრიულ (ციკლურ) სიხშირეს.

56. იძულებითი ელექტრული რხევები. ალტერნატიული ელექტრო დენი. ალტერნატორი. AC სიმძლავრე.

ელექტრულ წრეებში ალტერნატიული დენი არის მათში იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევების აგზნების შედეგი. დაე, ბრტყელ ხვეულს ჰქონდეს ფართობი სდა ინდუქციური ვექტორი ბაკეთებს კუთხეს j კოჭის სიბრტყის პერპენდიკულარულთან. მაგნიტური ნაკადი ფხვეულის ფართობის მეშვეობით ამ შემთხვევაში განისაზღვრება გამოთქმა. როდესაც ხვეული ბრუნავს n სიხშირით, კუთხე j იცვლება კანონის მიხედვით ., მაშინ ნაკადის გამოხატულება მიიღებს ფორმას. მაგნიტური ნაკადის ცვლილებები ქმნის ინდუქციურ ემფს, რომელიც უდრის ნაკადის ცვლილების სიჩქარეს მინუს. შესაბამისად, ინდუქციის EMF-ის ცვლილება მოხდება ჰარმონიული კანონის მიხედვით. გენერატორის გამომავალიდან აღებული ძაბვა პროპორციულია გრაგნილი მოხვევის რაოდენობისა. როცა ძაბვა იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით ველის სიძლიერე დირიჟორში იცვლება იმავე კანონის მიხედვით. ველის მოქმედებით წარმოიქმნება რაღაც, რომლის სიხშირე და ფაზა ემთხვევა ძაბვის რხევების სიხშირესა და ფაზას. წრეში მიმდინარე რყევები იძულებულია, წარმოიქმნება გამოყენებული ალტერნატიული ძაბვის გავლენის ქვეშ. თუ დენის და ძაბვის ფაზები ემთხვევა, ალტერნატიული დენის სიმძლავრე ტოლია ან . კვადრატული კოსინუსის საშუალო მნიშვნელობა პერიოდის განმავლობაში არის 0.5, ასე რომ. დენის სიძლიერის ეფექტური მნიშვნელობა არის პირდაპირი დენის სიძლიერე, რომელიც გამოყოფს იმავე რაოდენობის სითბოს გამტარში, როგორც ალტერნატიული დენი. ამპლიტუდაზე იმაქსდენის ჰარმონიული რხევები, ეფექტური ძაბვა უდრის. ძაბვის დენის სიდიდე ასევე რამდენჯერმე ნაკლებია მის ამპლიტუდაზე.საშუალო დენის სიმძლავრე, როდესაც რხევის ფაზები ერთმანეთს ემთხვევა, განისაზღვრება ეფექტური ძაბვისა და დენის სიძლიერის მეშვეობით.

5 7. აქტიური, ინდუქციური და ტევადი წინააღმდეგობა.

აქტიური წინააღმდეგობა რეწოდება ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ტოლია სიმძლავრის თანაფარდობას დენის კვადრატთან, რომელიც მიიღება სიმძლავრის გამოსახულებიდან. დაბალ სიხშირეებზე ის პრაქტიკულად არ არის დამოკიდებული სიხშირეზე და ემთხვევა გამტარის ელექტრულ წინააღმდეგობას.

დაე, კოჭა იყოს დაკავშირებული ალტერნატიული დენის წრედთან. შემდეგ, როდესაც მიმდინარე სიძლიერე იცვლება კანონის მიხედვით, ხვეულში ჩნდება თვითინდუქციური ემფ. იმიტომ რომ კოჭის ელექტრული წინააღმდეგობა არის ნულოვანი, მაშინ EMF უდრის მინუს ძაბვას კოჭის ბოლოებზე, რომელიც შექმნილია გარე გენერატორის მიერ. (??? სხვა რა გენერატორი???). აქედან გამომდინარე, დენის ცვლილება იწვევს ძაბვის ცვლილებას, მაგრამ ფაზის ცვლასთან ერთად . პროდუქტი არის ძაბვის რყევების ამპლიტუდა, ე.ი. . კოჭზე ძაბვის რყევების ამპლიტუდის თანაფარდობას დენის რყევების ამპლიტუდასთან ინდუქციური რეაქტიულობა ეწოდება. .

წრეში იყოს კონდენსატორი. როდესაც ის ჩართულია, ის იტენება პერიოდის მეოთხედზე, შემდეგ იხდის იგივე რაოდენობას, შემდეგ იგივეს, მაგრამ პოლარობის ცვლილებით. როდესაც ძაბვა კონდენსატორზე იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით მუხტი მის ფირფიტებზე უდრის. წრეში დენი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც მუხტი იცვლება: ისევე როგორც კოჭის შემთხვევაში, დენის რხევების ამპლიტუდა უდრის . მნიშვნელობას, რომელიც ტოლია ამპლიტუდის თანაფარდობას მიმდინარე სიძლიერესთან, ეწოდება ტევადობა .

58. ოჰმის კანონი ალტერნატიული დენის შესახებ.

განვიხილოთ წრე, რომელიც შედგება რეზისტორისგან, კოჭისგან და სერიულად დაკავშირებული კონდენსატორისგან. ნებისმიერ დროს, გამოყენებული ძაბვა უდრის თითოეულ ელემენტზე ძაბვების ჯამს. მიმდინარე რყევები ყველა ელემენტში ხდება კანონის მიხედვით. რეზისტორზე ძაბვის რყევები ფაზაშია დენის რყევებთან, ძაბვის რყევები კონდენსატორზე ჩამორჩება დენის რყევებს ფაზაში, ძაბვის რყევები კოჭზე იწვევს დენის რყევებს ფაზაში. (რატომ არიან უკან?). მაშასადამე, ძაბვის ჯამის ტოლობის პირობა მთლიანთან შეიძლება დაიწეროს როგორც. ვექტორული დიაგრამის გამოყენებით, თქვენ ხედავთ, რომ წრეში ძაბვის ამპლიტუდა არის , ან, ე.ი. . მიკროსქემის წინაღობა აღინიშნება . დიაგრამიდან აშკარაა, რომ ძაბვაც ჰარმონიული კანონის მიხედვით იცვლება . საწყისი ფაზა j შეგიძლიათ იხილოთ ფორმულით . AC წრეში მყისიერი სიმძლავრე უდრის. ვინაიდან კვადრატული კოსინუსის საშუალო მნიშვნელობა პერიოდის განმავლობაში არის 0,5, . თუ წრეში არის ხვეული და კონდენსატორი, მაშინ ალტერნატიული დენის ოჰმის კანონის მიხედვით. მნიშვნელობას ეწოდება სიმძლავრის ფაქტორი.

59. რეზონანსი ელექტრულ წრეში.

ტევადი და ინდუქციური წინააღმდეგობები დამოკიდებულია გამოყენებული ძაბვის სიხშირეზე. ამიტომ, მუდმივი ძაბვის ამპლიტუდის დროს, დენის სიძლიერის ამპლიტუდა დამოკიდებულია სიხშირეზე. სიხშირის ისეთ მნიშვნელობაზე, რომლის დროსაც ძაბვის ჯამი ხვეულზე და კონდენსატორზე ხდება ნულის ტოლი, რადგან მათი რხევები ფაზაში საპირისპიროა. შედეგად, ძაბვა რეზონანსზე აქტიურ წინააღმდეგობაზე აღმოჩნდება სრული ძაბვის ტოლი და დენის სიძლიერე აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას. ჩვენ გამოვხატავთ ინდუქციურ და ტევადურ წინააღმდეგობებს რეზონანსზე: , შესაბამისად . ეს გამოთქმა გვიჩვენებს, რომ რეზონანსში, ძაბვის რყევების ამპლიტუდა კოჭსა და კონდენსატორზე შეიძლება აღემატებოდეს გამოყენებული ძაბვის რყევების ამპლიტუდას.

60. ტრანსფორმატორი.

ტრანსფორმატორი შედგება ორი კოჭისგან განსხვავებული რაოდენობის ბრუნვით. როდესაც ძაბვა გამოიყენება ერთ-ერთ კოჭაზე, მასში წარმოიქმნება დენი. თუ ძაბვა იცვლება ჰარმონიული კანონის მიხედვით, მაშინ დენიც შეიცვლება იმავე კანონის მიხედვით. კოჭში გამავალი მაგნიტური ნაკადი არის . როდესაც მაგნიტური ნაკადი იცვლება პირველი კოჭის თითოეულ შემობრუნებაში, წარმოიქმნება თვითინდუქციური ემფ. პროდუქტი არის EMF-ის ამპლიტუდა ერთ შემობრუნებაში, მთლიანი EMF პირველად ხვეულში. შესაბამისად, მეორადი ხვეული ერთი და იგივე მაგნიტური ნაკადით იჭრება. იმიტომ რომ მაგნიტური ნაკადები იგივეა, მაშინ. გრაგნილის აქტიური წინააღმდეგობა მცირეა ინდუქციურ რეაქციასთან შედარებით, ამიტომ ძაბვა დაახლოებით ტოლია EMF-ს. აქედან. კოეფიციენტი რომტრანსფორმაციის თანაფარდობა ეწოდება. შესაბამისად, მავთულის და ბირთვების გათბობის დანაკარგები მცირეა ფ1" F 2. მაგნიტური ნაკადი პროპორციულია გრაგნილში დენისა და ბრუნვის რაოდენობისა. აქედან გამომდინარე, ე.ი. . იმათ. ტრანსფორმატორი ზრდის ძაბვას შიგნით რომჯერ, ამცირებს დენს იმავე რაოდენობით. ორივე წრეში მიმდინარე სიმძლავრე, დანაკარგების უგულებელყოფით, იგივეა.

61. ელექტრომაგნიტური ტალღები. მათი გავრცელების სიჩქარე. ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებები.

წრეში მაგნიტური ნაკადის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მასში ინდუქციური დენის გაჩენას. მისი გარეგნობა აიხსნება მორევის ელექტრული ველის გამოჩენით მაგნიტური ველის ნებისმიერი ცვლილებით. მორევის ელექტრო კერას აქვს იგივე თვისება, რაც ჩვეულებრივს - წარმოქმნას მაგნიტური ველი. ამრიგად, როგორც კი დაიწყო, უწყვეტად გრძელდება მაგნიტური და ელექტრული ველების ურთიერთწარმოქმნის პროცესი. ელექტრული და მაგნიტური ველები, რომლებიც ქმნიან ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, ასევე შეიძლება არსებობდეს ვაკუუმში, სხვა ტალღური პროცესებისგან განსხვავებით. ჩარევის ექსპერიმენტებიდან დადგინდა ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე, რომელიც დაახლოებით იყო. ზოგადად, ელექტრომაგნიტური ტალღის სიჩქარე თვითნებურ გარემოში გამოითვლება ფორმულით. ელექტრული და მაგნიტური კომპონენტების ენერგიის სიმკვრივე ერთმანეთის ტოლია: , სადაც . ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებები მსგავსია სხვა ტალღური პროცესების თვისებებით. ორ მედიას შორის ინტერფეისის გავლისას ისინი ნაწილობრივ აისახება, ნაწილობრივ ირღვევა. ისინი არ აისახება დიელექტრიკის ზედაპირიდან, მაგრამ თითქმის მთლიანად აისახება მეტალებისგან. ელექტრომაგნიტურ ტალღებს აქვთ ჩარევის (ჰერცის ექსპერიმენტი), დიფრაქციის (ალუმინის ფირფიტა), პოლარიზაციის (ბადის) თვისებები.

62. რადიოკავშირის პრინციპები. უმარტივესი რადიო მიმღები.

რადიოკავშირის განსახორციელებლად აუცილებელია ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივების შესაძლებლობა. რაც უფრო დიდია კუთხე კონდენსატორის ფირფიტებს შორის, მით უფრო თავისუფლად ვრცელდება EM ტალღები სივრცეში. სინამდვილეში, ღია წრე შედგება კოჭისა და გრძელი მავთულისგან - ანტენისგან. ანტენის ერთი ბოლო დამიწებულია, მეორე კი დედამიწის ზედაპირზე მაღლა დგას. იმიტომ რომ ვინაიდან ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგია სიხშირის მეოთხე სიმძლავრის პროპორციულია, მაშინ ხმის სიხშირეების ალტერნატიული დენის რხევების დროს EM ტალღები პრაქტიკულად არ წარმოიქმნება. ამიტომ გამოიყენება მოდულაციის პრინციპი - სიხშირე, ამპლიტუდა ან ფაზა. მოდულირებული რხევების უმარტივესი გენერატორი ნაჩვენებია სურათზე. წრიულის რხევის სიხშირე კანონის მიხედვით შეიცვალოს. მოდით, ასევე შეიცვალოს მოდულირებული ხმის ვიბრაციების სიხშირე და ვ<(რა ჯანდაბაა ეს ზუსტად???)(G არის წინააღმდეგობის ორმხრივი). ამ გამოსახულებაში სტრესის მნიშვნელობების ჩანაცვლებით, სადაც , ვიღებთ . იმიტომ რომ რეზონანსის დროს წყდება რეზონანსული სიხშირისგან შორს სიხშირეები, შემდეგ გამოსახულებიდან for მექრება მეორე, მესამე და მეხუთე ტერმინები; .

განვიხილოთ მარტივი რადიო მიმღები. იგი შედგება ანტენისგან, რხევადი სქემისგან ცვლადი კონდენსატორით, დეტექტორის დიოდისგან, რეზისტორისგან და ტელეფონისგან. რხევის წრედის სიხშირე შეირჩევა ისე, რომ ემთხვევა გადამზიდავ სიხშირეს, ხოლო კონდენსატორზე რხევების ამპლიტუდა ხდება მაქსიმალური. ეს საშუალებას გაძლევთ აირჩიოთ სასურველი სიხშირე ყველა მიღებულიდან. სქემიდან დეტექტორთან მოდის მოდულირებული მაღალი სიხშირის რხევები. დეტექტორის გავლის შემდეგ, დენი მუხტავს კონდენსატორს ყოველ ნახევარ ციკლში, ხოლო მომდევნო ნახევარ ციკლში, როდესაც დიოდში დენი არ გადის, კონდენსატორი იხსნება რეზისტორში. (სწორად გავიგე???).

64. ანალოგია მექანიკურ და ელექტრო ვიბრაციას შორის.

მექანიკურ და ელექტრულ ვიბრაციას შორის ანალოგიები ასე გამოიყურება: