Ano ang isang punto sa kahulugan ng pisika. mekanikal na paggalaw

MATERYAL NA PUNTOS- isang modelong konsepto (abstraction) ng mga klasikal na mekanika, na nagsasaad ng isang katawan ng nawawalang maliliit na sukat, ngunit may tiyak na masa.

Sa isang banda, ang isang materyal na punto ay ang pinakasimpleng bagay ng mekanika, dahil ang posisyon nito sa espasyo ay tinutukoy lamang ng tatlong numero. Halimbawa, tatlong Cartesian coordinate ng punto sa espasyo kung saan matatagpuan ang aming materyal na punto.

Sa kabilang banda, ang isang materyal na punto ay ang pangunahing reference object ng mekanika, dahil ito ay para dito na ang mga pangunahing batas ng mekanika ay nabuo. Ang lahat ng iba pang mga bagay ng mekanika - materyal na katawan at kapaligiran - ay maaaring katawanin bilang isa o isa pang hanay ng mga materyal na punto. Halimbawa, ang anumang katawan ay maaaring "hiwain" sa maliliit na bahagi at ang bawat isa sa kanila ay maaaring kunin bilang isang materyal na punto na may kaukulang masa.

Kapag posible na "palitan" ang isang tunay na katawan ng isang materyal na punto kapag nagpo-post ng problema ng paggalaw ng katawan, depende sa mga tanong na dapat sagutin ng solusyon ng nabuong problema.

Mayroong iba't ibang mga diskarte sa tanong ng paggamit ng modelo ng materyal na punto.

Ang isa sa kanila ay empirical. Ito ay pinaniniwalaan na ang modelo ng materyal na punto ay naaangkop kapag ang mga sukat ng mga gumagalaw na katawan ay bale-wala kumpara sa magnitude ng mga relatibong displacement ng mga katawan na ito. Ang isang ilustrasyon ay ang solar system. Kung ipagpalagay natin na ang Araw ay isang nakapirming materyal na punto at isaalang-alang na ito ay kumikilos sa isa pang materyal na punto-planet ayon sa batas ng unibersal na grabitasyon, kung gayon ang problema ng paggalaw ng isang punto-planet ay may kilalang solusyon. Kabilang sa mga posibleng trajectory ng paggalaw ng punto, mayroong mga kung saan ang mga batas ng Kepler, na empirikal na itinatag para sa mga planeta ng solar system, ay natutupad.

Kaya, kapag inilalarawan ang mga orbital na galaw ng mga planeta, ang modelo ng materyal na punto ay lubos na kasiya-siya. (Gayunpaman, ang pagbuo ng isang matematikal na modelo ng mga phenomena gaya ng solar at lunar eclipses ay nangangailangan ng pagsasaalang-alang sa tunay na laki ng Araw, Earth at Moon, bagama't ang mga phenomena na ito ay malinaw na nauugnay sa mga paggalaw ng orbital.)

Ang ratio ng diameter ng Araw sa diameter ng orbit ng pinakamalapit na planeta - Mercury - ay ~ 1 10 -2 , at ang ratio ng mga diameter ng mga planeta na pinakamalapit sa Araw sa mga diameter ng kanilang mga orbit ay ~ 1 ÷ 2 10 -4 . Maaari bang magsilbi ang mga numerong ito bilang isang pormal na pamantayan para sa pagpapabaya sa mga sukat ng katawan sa iba pang mga problema at, dahil dito, para sa katanggap-tanggap ng modelo ng materyal na punto? Ipinapakita ng pagsasanay na hindi.

Halimbawa, isang maliit na bala l= 1 ÷ 2 cm na distansya ng paglipad L= 1 ÷ 2 km, ibig sabihin. ratio, gayunpaman, ang landas ng paglipad (at saklaw) ay makabuluhang nakasalalay hindi lamang sa masa ng bala, kundi pati na rin sa hugis nito, at sa kung ito ay umiikot. Samakatuwid, kahit na ang isang maliit na bala, mahigpit na nagsasalita, ay hindi maaaring ituring na isang materyal na punto. Kung sa mga problema ng panlabas na ballistics ang isang projectile body ay madalas na itinuturing na isang materyal na punto, kung gayon ito ay sinamahan ng mga reserbasyon ng isang bilang ng mga karagdagang kondisyon, na, bilang isang patakaran, ay isinasaalang-alang ang mga tunay na katangian ng katawan.

Kung tayo ay bumaling sa astronautics, kung gayon kapag ang isang spacecraft (SC) ay inilunsad sa isang gumaganang orbit, sa karagdagang mga kalkulasyon ng kanyang flight trajectory, ito ay itinuturing na isang materyal na punto, dahil walang mga pagbabago sa hugis ng SC ay may anumang kapansin-pansing epekto sa trajectory. Minsan lamang, kapag itinatama ang tilapon, kinakailangan upang matiyak ang eksaktong oryentasyon ng mga jet engine sa kalawakan.

Kapag ang descent compartment ay lumalapit sa ibabaw ng Earth sa layo na ~100 km, ito ay agad na "naging" isang katawan, dahil ang "tagilid" na ito ay pumapasok sa mga siksik na layer ng atmospera ay tumutukoy kung ang compartment ay maghahatid ng mga astronaut at ibinalik ang mga materyales sa gustong punto sa Earth. .

Ang modelo ng isang materyal na punto ay naging praktikal na hindi katanggap-tanggap para sa paglalarawan ng mga paggalaw ng naturang mga pisikal na bagay ng microworld bilang elementarya na mga particle, atomic nuclei, isang electron, atbp.

Ang isa pang diskarte sa isyu ng paggamit ng materyal na modelo ng punto ay makatuwiran. Ayon sa batas ng pagbabago sa momentum ng system, na inilapat sa isang hiwalay na katawan, ang sentro ng mass C ng katawan ay may parehong acceleration tulad ng ilang (tawagin natin itong katumbas) na materyal na punto, na apektado ng parehong pwersa bilang ang katawan, i.e.

Sa pangkalahatan, ang resultang puwersa ay maaaring katawanin bilang isang kabuuan , kung saan nakasalalay lamang sa at (ang radius vector at ang bilis ng punto C), at - at sa angular na bilis ng katawan at ang oryentasyon nito.

Kung ang F 2 = 0, pagkatapos ang kaugnayan sa itaas ay nagiging equation ng paggalaw ng isang katumbas na materyal na punto.

Sa kasong ito, ang paggalaw ng sentro ng masa ng katawan ay sinasabing independiyente sa rotational motion ng katawan. Kaya, ang posibilidad ng paggamit ng materyal na modelo ng punto ay tumatanggap ng mathematical na mahigpit (at hindi lamang empirical) na katwiran.

Naturally, sa pagsasanay ang kondisyon F 2 = 0 bihira at karaniwan F 2 No. 0, ngunit maaaring lumabas iyon F 2 ay medyo maliit kumpara sa F isa. Pagkatapos ay maaari nating sabihin na ang modelo ng isang katumbas na materyal na punto ay ilang pagtatantya sa paglalarawan ng paggalaw ng isang katawan. Ang isang pagtatantya ng katumpakan ng naturang pagtatantya ay maaaring makuha sa matematika, at kung ang pagtatantya na ito ay naging katanggap-tanggap para sa "consumer", kung gayon ang pagpapalit ng katawan na may katumbas na materyal na punto ay katanggap-tanggap, kung hindi man ang naturang kapalit ay hahantong sa makabuluhang pagkakamali.

Maaari rin itong maganap kapag ang katawan ay umuusad at mula sa punto ng view ng kinematics maaari itong "palitan" ng ilang katumbas na punto.

Naturally, ang modelo ng materyal na punto ay hindi angkop para sa pagsagot sa mga tanong tulad ng "bakit nakaharap ang Buwan sa Earth na may isa lamang sa mga gilid nito?" Ang mga katulad na phenomena ay nauugnay sa pag-ikot ng paggalaw ng katawan.

Vitaly Samsonov

Kahulugan

Ang materyal na punto ay isang macroscopic body na ang mga sukat, hugis, pag-ikot at panloob na istraktura ay maaaring mapabayaan kapag inilalarawan ang paggalaw nito.

Ang tanong kung ang isang naibigay na katawan ay maaaring ituring na isang materyal na punto ay hindi nakasalalay sa laki ng katawan na ito, ngunit sa mga kondisyon ng problemang nalutas. Halimbawa, ang radius ng Earth ay mas mababa kaysa sa distansya mula sa Earth hanggang sa Araw, at ang orbital na paggalaw nito ay maaaring mailarawan bilang ang paggalaw ng isang materyal na punto na may mass na katumbas ng masa ng Earth at matatagpuan sa kanyang gitna. Gayunpaman, kapag isinasaalang-alang ang pang-araw-araw na paggalaw ng Earth sa paligid ng sarili nitong axis, ang pagpapalit nito ng isang materyal na punto ay hindi makatwiran. Ang kakayahang magamit ng modelo ng materyal na punto sa isang partikular na katawan ay hindi nakasalalay sa laki ng katawan mismo, ngunit sa mga kondisyon ng paggalaw nito. Sa partikular, alinsunod sa theorem sa paggalaw ng sentro ng masa ng isang sistema sa panahon ng paggalaw ng pagsasalin, ang anumang matibay na katawan ay maaaring ituring na isang materyal na punto, ang posisyon kung saan tumutugma sa sentro ng masa ng katawan.

Ang masa, posisyon, bilis at ilang iba pang pisikal na katangian ng isang materyal na punto sa anumang partikular na sandali ng oras ay ganap na tumutukoy sa pag-uugali nito.

Ang posisyon ng isang materyal na punto sa espasyo ay tinukoy bilang ang posisyon ng isang geometric na punto. Sa klasikal na mekanika, ang masa ng isang materyal na punto ay ipinapalagay na pare-pareho sa oras at independiyente sa anumang mga tampok ng paggalaw at pakikipag-ugnayan nito sa ibang mga katawan. Sa axiomatic approach sa pagtatayo ng mga klasikal na mekanika, ang mga sumusunod ay tinatanggap bilang isa sa mga axiom:

Axiom

Ang materyal na punto ay isang geometric na punto na nauugnay sa isang scalar na tinatawag na mass: $(r,m)$, kung saan ang $r$ ay isang vector sa Euclidean space na tinutukoy sa ilang Cartesian coordinate system. Ang masa ay ipinapalagay na pare-pareho, independiyente sa alinman sa posisyon ng punto sa espasyo o oras.

Ang mekanikal na enerhiya ay maaaring maimbak ng isang materyal na punto lamang sa anyo ng kinetic energy ng paggalaw nito sa espasyo at (o) ang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa field. Awtomatikong nangangahulugan ito na ang isang materyal na punto ay walang kakayahang mag-deform (isang ganap na matibay na katawan lamang ang maaaring tawaging isang materyal na punto) at pag-ikot sa paligid ng sarili nitong axis at mga pagbabago sa direksyon ng axis na ito sa kalawakan. Kasabay nito, ang modelo ng paggalaw ng katawan na inilarawan ng isang materyal na punto, na binubuo sa pagbabago ng distansya nito mula sa ilang instant na sentro ng pag-ikot at dalawang anggulo ng Euler na nagtatakda ng direksyon ng linya na nagkokonekta sa puntong ito sa gitna, ay lubos na ginagamit. sa maraming sangay ng mekanika.

Ang paraan ng pag-aaral ng mga batas ng paggalaw ng mga tunay na katawan sa pamamagitan ng pag-aaral ng galaw ng isang perpektong modelo - isang materyal na punto - ay ang pangunahing isa sa mekanika. Anumang macroscopic body ay maaaring katawanin bilang isang set ng mga nakikipag-ugnayan na mga punto ng materyal g, na may mga masa na katumbas ng masa ng mga bahagi nito. Ang pag-aaral ng galaw ng mga bahaging ito ay binabawasan sa pag-aaral ng galaw ng mga materyal na punto.

Ang mga limitasyon ng aplikasyon ng konsepto ng isang materyal na punto ay makikita mula sa halimbawang ito: sa isang rarefied na gas sa mataas na temperatura, ang laki ng bawat molekula ay napakaliit kumpara sa karaniwang distansya sa pagitan ng mga molekula. Tila maaari silang mapabayaan at ang molekula ay maaaring ituring na isang materyal na punto. Gayunpaman, hindi ito palaging nangyayari: ang mga panginginig ng boses at pag-ikot ng isang molekula ay isang mahalagang reservoir ng "panloob na enerhiya" ng molekula, ang "kapasidad" na kung saan ay tinutukoy ng laki ng molekula, ang istraktura at mga katangian ng kemikal. Sa isang mahusay na pagtatantya, ang isang monatomic molecule (inert gases, metal vapors, atbp.) ay maaaring isaalang-alang kung minsan bilang isang materyal na punto, ngunit kahit na sa naturang mga molekula sa isang sapat na mataas na temperatura, ang paggulo ng mga shell ng elektron dahil sa mga banggaan ng molekular ay sinusunod, sinusunod. sa pamamagitan ng paglabas.

Ehersisyo 1

a) isang kotse na pumapasok sa garahe;

b) isang kotse sa Voronezh - Rostov highway?

a) ang isang kotse na pumapasok sa garahe ay hindi maaaring kunin bilang isang materyal na punto, dahil sa ilalim ng mga kundisyong ito ang mga sukat ng kotse ay makabuluhan;

b) ang isang kotse sa Voronezh-Rostov highway ay maaaring kunin bilang isang materyal na punto, dahil ang mga sukat ng kotse ay mas maliit kaysa sa distansya sa pagitan ng mga lungsod.

Maaari ba itong kunin bilang isang materyal na punto:

a) isang batang lalaki na naglalakad ng 1 km pauwi mula sa paaralan;

b) isang batang lalaki na nagsasanay.

a) Kapag ang isang batang lalaki, pabalik mula sa paaralan, ay lumakad ng layo na 1 km patungo sa bahay, kung gayon ang batang lalaki sa kilusang ito ay maaaring ituring na isang materyal na punto, dahil ang kanyang sukat ay maliit kumpara sa layo na kanyang nilalakad.

b) kapag ang parehong batang lalaki ay nagsasanay sa umaga, kung gayon hindi siya maaaring ituring na isang materyal na punto.

Materyal na punto

Materyal na punto(particle) - ang pinakasimpleng pisikal na modelo sa mekanika - isang perpektong katawan, ang mga sukat nito ay katumbas ng zero, maaari ding isaalang-alang ang mga sukat ng katawan na walang katapusan na maliit kumpara sa iba pang mga sukat o distansya sa loob ng mga pagpapalagay ng problema sa ilalim pag-aaral. Ang posisyon ng isang materyal na punto sa espasyo ay tinukoy bilang ang posisyon ng isang geometric na punto.

Sa pagsasagawa, ang isang materyal na punto ay nauunawaan bilang isang katawan na may masa, ang laki at hugis nito ay maaaring pabayaan kapag nilutas ang problemang ito.

Sa pamamagitan ng isang rectilinear motion ng isang katawan, ang isang coordinate axis ay sapat upang matukoy ang posisyon nito.

Mga kakaiba

Ang masa, posisyon at bilis ng isang materyal na punto sa anumang partikular na sandali ng oras ay ganap na tumutukoy sa pag-uugali at pisikal na katangian nito.

Mga kahihinatnan

Ang mekanikal na enerhiya ay maaaring maimbak ng isang materyal na punto lamang sa anyo ng kinetic energy ng paggalaw nito sa espasyo, at (o) ang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan sa field. Awtomatikong nangangahulugan ito na ang isang materyal na punto ay walang kakayahang mag-deform (isang ganap na matibay na katawan lamang ang maaaring tawaging isang materyal na punto) at pag-ikot sa paligid ng sarili nitong axis at mga pagbabago sa direksyon ng axis na ito sa kalawakan. Kasabay nito, ang modelo ng paggalaw ng katawan na inilarawan ng isang materyal na punto, na binubuo sa pagbabago ng distansya nito mula sa ilang agarang sentro ng pag-ikot at dalawang anggulo ng Euler , na nagtatakda ng direksyon ng linya na nagkokonekta sa puntong ito sa gitna, ay napakalawak. ginagamit sa maraming sangay ng mekanika.

Mga paghihigpit

Ang mga limitasyon ng aplikasyon ng konsepto ng isang materyal na punto ay makikita mula sa halimbawang ito: sa isang rarefied na gas sa mataas na temperatura, ang laki ng bawat molekula ay napakaliit kumpara sa karaniwang distansya sa pagitan ng mga molekula. Tila maaari silang mapabayaan at ang molekula ay maaaring ituring na isang materyal na punto. Gayunpaman, hindi ito palaging nangyayari: ang mga panginginig ng boses at pag-ikot ng isang molekula ay isang mahalagang reservoir ng "panloob na enerhiya" ng molekula, ang "kapasidad" na kung saan ay tinutukoy ng laki ng molekula, ang istraktura at mga katangian ng kemikal. Sa isang mahusay na approximation, ang isang monatomic molecule (inert gases, metal vapors, atbp.) ay maaaring isaalang-alang kung minsan bilang isang materyal na punto, ngunit kahit na sa naturang mga molekula sa isang sapat na mataas na temperatura, ang paggulo ng mga shell ng elektron ay sinusunod dahil sa mga banggaan ng molekular, na sinusundan. sa pamamagitan ng paglabas.

Mga Tala

Wikimedia Foundation. 2010 .

• mekanikal na paggalaw
• Ganap na matigas na katawan

Tingnan kung ano ang "Material na punto" sa iba pang mga diksyunaryo:

MATERYAL NA PUNTOS ay isang punto na may masa. Sa mekanika, ang konsepto ng isang materyal na punto ay ginagamit sa mga kaso kung saan ang mga sukat at hugis ng isang katawan ay hindi gumaganap ng isang papel sa pag-aaral ng paggalaw nito, ngunit ang masa lamang ang mahalaga. Halos anumang katawan ay maaaring ituring bilang isang materyal na punto, kung ... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

MATERYAL NA PUNTOS- isang konsepto na ipinakilala sa mechanics upang italaga ang isang bagay, na itinuturing bilang isang punto na may masa. Ang posisyon ng M. t. sa kanan ay tinukoy bilang posisyon ng geom. puntos, na lubos na nagpapadali sa solusyon ng mga problema sa mekanika. Sa pagsasagawa, ang katawan ay maaaring isaalang-alang ... ... Pisikal na Encyclopedia

materyal na punto- Isang punto na may masa. [Koleksyon ng mga inirerekomendang termino. Isyu 102. Theoretical Mechanics. USSR Academy of Sciences. Komite ng Scientific and Technical Terminology. 1984] Mga paksa theoretical mechanics EN particle DE materialle Punkt FR point matériel … Handbook ng Teknikal na Tagasalin

MATERYAL NA PUNTOS Modern Encyclopedia

MATERYAL NA PUNTOS- Sa mechanics: isang walang katapusang maliit na katawan. Diksyunaryo ng mga banyagang salita na kasama sa wikang Ruso. Chudinov A.N., 1910 ... Diksyunaryo ng mga banyagang salita ng wikang Ruso

Materyal na punto- MATERIAL POINT, isang konsepto na ipinakilala sa mechanics upang italaga ang isang katawan, ang laki at hugis nito ay maaaring pabayaan. Ang posisyon ng isang materyal na punto sa espasyo ay tinukoy bilang ang posisyon ng isang geometric na punto. Ang katawan ay maaaring ituring na materyal ... ... Illustrated Encyclopedic Dictionary

materyal na punto- isang konsepto na ipinakilala sa mechanics para sa isang bagay na may napakaliit na sukat, na may masa. Ang posisyon ng isang materyal na punto sa espasyo ay tinukoy bilang ang posisyon ng isang geometric na punto, na pinapasimple ang solusyon ng mga problema sa mekanika. Halos lahat ng katawan ay kayang... encyclopedic Dictionary

Materyal na punto- geometric point na may masa; Ang materyal na punto ay isang abstract na imahe ng isang materyal na katawan na may masa at walang mga sukat ... Mga simula ng modernong natural na agham

materyal na punto- materialusis taškas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. mass point; materyal na punto vok. Massenpunkt, m; materyaleller Punkt, m rus. materyal na punto, f; point mass, fpranc. punto ng masa, m; point matériel, m … Fizikos terminų žodynas

materyal na punto- Isang punto na may masa ... Polytechnic terminological explanatory dictionary

Mga libro

• Isang set ng mga mesa. Physics. Baitang 9 (20 talahanayan), . Pang-edukasyon na album ng 20 mga sheet. Materyal na punto. gumagalaw na mga coordinate ng katawan. Pagpapabilis. Mga batas ni Newton. Ang batas ng unibersal na grabitasyon. Rectilinear at curvilinear na paggalaw. Kasabay ng paggalaw ng katawan...

Mula sa kursong pisika sa ikapitong baitang, naaalala natin na ang mekanikal na paggalaw ng isang katawan ay ang paggalaw nito sa oras na may kaugnayan sa iba pang mga katawan. Batay sa naturang impormasyon, maaari nating ipagpalagay ang kinakailangang hanay ng mga tool para sa pagkalkula ng paggalaw ng katawan.

Una, kailangan namin ng isang bagay na may kaugnayan kung saan gagawin namin ang aming mga kalkulasyon. Susunod, kailangan nating magkasundo kung paano natin matutukoy ang posisyon ng katawan na may kaugnayan sa "isang bagay" na ito. At sa wakas, kakailanganin mong ayusin ang oras kahit papaano. Kaya, upang makalkula kung nasaan ang katawan sa isang partikular na sandali, kailangan namin ng isang frame ng sanggunian.

Frame of reference sa pisika

Sa physics, ang reference system ay isang set ng isang reference body, isang coordinate system na nauugnay sa isang reference body, at isang orasan o iba pang device para sa pagsukat ng oras. Kasabay nito, dapat palaging tandaan na ang anumang frame ng sanggunian ay may kondisyon at kamag-anak. Palaging posible na gumamit ng isa pang frame ng sanggunian, kung saan ang anumang paggalaw ay magkakaroon ng ganap na magkakaibang mga katangian.

Ang relativity sa pangkalahatan ay isang mahalagang aspeto na dapat isaalang-alang sa halos anumang pagkalkula sa pisika. Halimbawa, sa maraming mga kaso, malayo tayo sa kakayahang matukoy ang eksaktong mga coordinate ng isang gumagalaw na katawan anumang oras.

Sa partikular, hindi kami maaaring maglagay ng mga tagamasid na may mga orasan bawat daang metro sa kahabaan ng linya ng tren mula Moscow hanggang Vladivostok. Sa kasong ito, kinakalkula namin ang bilis at lokasyon ng katawan nang humigit-kumulang sa ilang panahon.

Wala kaming pakialam sa katumpakan ng hanggang isang metro kapag tinutukoy ang lokasyon ng isang tren sa rutang ilang daan o libu-libong kilometro. Para dito, may mga pagtatantya sa pisika. Ang isa sa mga pagtatantya ay ang konsepto ng "materyal point".

Materyal na punto sa pisika

Ang isang materyal na punto sa pisika ay tumutukoy sa isang katawan, sa mga kaso kung saan ang laki at hugis nito ay maaaring mapabayaan. Ipinapalagay na ang materyal na punto ay may masa ng orihinal na katawan.

Halimbawa, kapag kinakalkula ang oras na aabutin ng isang eroplano upang lumipad mula sa Novosibirsk hanggang Novopolotsk, wala kaming pakialam sa laki at hugis ng sasakyang panghimpapawid. Ito ay sapat na upang malaman kung ano ang bilis ng pagbuo nito at ang distansya sa pagitan ng mga lungsod. Sa kaso kung kailan kailangan nating kalkulahin ang paglaban ng hangin sa isang tiyak na taas at sa isang tiyak na bilis, kung gayon hindi natin magagawa nang walang eksaktong kaalaman sa hugis at sukat ng parehong sasakyang panghimpapawid.

Halos anumang katawan ay maaaring ituring na isang materyal na punto alinman kapag ang distansya na sakop ng katawan ay malaki kung ihahambing sa laki nito, o kapag ang lahat ng mga punto ng katawan ay gumagalaw sa parehong paraan. Halimbawa, ang isang kotse na naglakbay ng ilang metro mula sa tindahan hanggang sa intersection ay medyo maihahambing sa distansya na ito. Ngunit kahit na sa ganoong sitwasyon, maaari itong ituring na isang materyal na punto, dahil ang lahat ng bahagi ng kotse ay gumagalaw sa parehong paraan at sa parehong distansya.

Ngunit sa kaso kapag kailangan nating ilagay ang parehong kotse sa garahe, hindi na ito maituturing na materyal na punto. Dapat mong isaalang-alang ang laki at hugis nito. Ang mga ito ay mga halimbawa din kung kailan kinakailangang isaalang-alang ang relativity, iyon ay, tungkol sa kung ano ang ginagawa natin sa mga partikular na kalkulasyon.

Ang mekanikal na paggalaw ng isang katawan ay ang pagbabago sa posisyon nito sa espasyo na may kaugnayan sa iba pang mga katawan sa paglipas ng panahon. Pinag-aaralan niya ang paggalaw ng mga katawan ng isang mekaniko. Ang paggalaw ng isang ganap na matibay na katawan (na hindi nababago sa panahon ng paggalaw at pakikipag-ugnayan), kung saan ang lahat ng mga punto nito sa isang naibigay na sandali ng oras ay gumagalaw sa parehong paraan, ay tinatawag na translational movement; upang ilarawan ito, ito ay kinakailangan at sapat upang ilarawan ang paggalaw ng isang punto ng katawan. Ang isang paggalaw kung saan ang mga trajectory ng lahat ng mga punto ng katawan ay mga bilog na nakasentro sa isang tuwid na linya at ang lahat ng mga eroplano ng mga bilog ay patayo sa tuwid na linya na ito ay tinatawag na rotational motion. Ang isang katawan na ang hugis at sukat ay maaaring mapabayaan sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon ay tinatawag na isang materyal na punto. Ito ay kapabayaan

Ito ay pinahihintulutan na gumawa ng pagbawas kapag ang mga sukat ng katawan ay maliit kumpara sa distansya ng paglalakbay o ang distansya ng ibinigay na katawan sa iba pang mga katawan. Upang ilarawan ang paggalaw ng isang katawan, kailangan mong malaman ang mga coordinate nito anumang oras. Ito ang pangunahing gawain ng mekanika.

2. Relativity ng paggalaw. Sistema ng sanggunian. Mga yunit.

Upang matukoy ang mga coordinate ng isang materyal na punto, kinakailangang pumili ng isang reference body at iugnay ang isang coordinate system dito at itakda ang pinagmulan ng time reference. Ang sistema ng coordinate at ang indikasyon ng pinagmulan ng sanggunian ng oras ay bumubuo sa sistema ng sanggunian na nauugnay kung saan isinasaalang-alang ang paggalaw ng katawan. Ang sistema ay dapat na gumagalaw sa isang pare-pareho ang bilis (o maging sa pahinga, na sa pangkalahatan ay nagsasalita ng parehong bagay). Ang tilapon ng katawan, ang distansya na nilakbay at ang pag-aalis ay nakasalalay sa pagpili ng sistema ng sanggunian, i.e. Ang mekanikal na paggalaw ay kamag-anak. Ang yunit ng haba ay ang metro, na kung saan ay ang distansya na nilakbay ng liwanag sa isang vacuum sa mga segundo. Ang segundo ay isang yunit ng oras, katumbas ng mga panahon ng radiation ng isang cesium-133 atom.

3. Trajectory. Daan at galaw. Mabilis na bilis.

Ang trajectory ng isang katawan ay isang linya na inilarawan sa espasyo sa pamamagitan ng isang gumagalaw na punto ng materyal. Path - ang haba ng seksyon ng trajectory mula sa una hanggang sa huling pag-aalis ng materyal na punto. Radius vector - isang vector na nagkokonekta sa pinanggalingan at isang punto sa espasyo. Ang displacement ay isang vector na nag-uugnay sa simula at pagtatapos na mga punto ng seksyon ng trajectory na lumipas sa oras. Ang bilis ay isang pisikal na dami na nagpapakilala sa bilis at direksyon ng paggalaw sa isang takdang oras. Ang average na bilis ay tinukoy bilang. Ang average na bilis ng lupa ay katumbas ng ratio ng landas na nilakbay ng katawan sa isang tagal ng panahon hanggang sa pagitan na ito. . Ang instant velocity (vector) ay ang unang derivative ng radius vector ng gumagalaw na punto. . Ang madalian na bilis ay nakadirekta nang tangential sa tilapon, ang average na bilis ay nakadirekta sa kahabaan ng secant. Instantaneous ground speed (scalar) - ang unang derivative ng path na may kinalaman sa oras, katumbas ng magnitude sa instantaneous speed

4. Uniform rectilinear motion. Mga plot ng pag-asa ng mga kinematic na dami sa oras sa pare-parehong paggalaw. Pagdaragdag ng mga bilis.

Ang paggalaw na may pare-parehong modulo at bilis ng direksyon ay tinatawag na unipormeng rectilinear motion. Sa pare-parehong rectilinear motion, ang isang katawan ay naglalakbay ng pantay na distansya sa anumang pantay na pagitan ng oras. Kung ang bilis ay pare-pareho, kung gayon ang distansya na nilakbay ay kinakalkula bilang. Ang klasikal na batas ng pagdaragdag ng mga bilis ay nabuo tulad ng sumusunod: ang bilis ng isang materyal na punto na may kaugnayan sa sistema ng sanggunian, na kinuha bilang isang nakapirming isa, ay katumbas ng vector sum ng mga bilis ng punto sa gumagalaw na sistema at ang bilis. ng gumagalaw na sistema na may kaugnayan sa nakapirming isa.

5. Pagpapabilis. Uniformly accelerated rectilinear motion. Mga graph ng pag-asa ng mga kinematic na dami sa oras sa pantay na pinabilis na paggalaw.

Ang isang kilusan kung saan ang isang katawan ay gumagawa ng hindi pantay na paggalaw sa pantay na pagitan ng oras ay tinatawag na di-pantay na paggalaw. Sa hindi pantay na galaw ng pagsasalin, nagbabago ang bilis ng katawan sa paglipas ng panahon. Ang acceleration (vector) ay isang pisikal na dami na nagpapakilala sa rate ng pagbabago ng bilis sa ganap na halaga at direksyon. Instantaneous acceleration (vector) - ang unang derivative ng bilis na may paggalang sa oras. .Uniformly accelerated ay ang paggalaw na may acceleration, pare-pareho sa magnitude at direksyon. Ang bilis sa pantay na pinabilis na paggalaw ay kinakalkula bilang.

Mula dito, ang formula para sa landas na may pantay na pinabilis na paggalaw ay hinango bilang

Ang mga formula na hinango mula sa mga equation ng bilis at landas para sa pare-parehong pinabilis na paggalaw ay wasto din.

6. Libreng pagkahulog ng mga katawan. Pagpapabilis ng grabidad.

Ang pagbagsak ng isang katawan ay ang paggalaw nito sa larangan ng grabidad (???) . Ang pagbagsak ng mga katawan sa isang vacuum ay tinatawag na libreng pagkahulog. Eksperimento na itinatag na sa libreng pagkahulog ng mga katawan ay gumagalaw sa parehong paraan, anuman ang kanilang mga pisikal na katangian. Ang acceleration kung saan ang mga katawan ay nahuhulog sa Earth sa isang vacuum ay tinatawag na acceleration ng free fall at ito ay tinutukoy.

7. Unipormeng paggalaw sa isang bilog. Pagpapabilis sa panahon ng pare-parehong paggalaw ng isang katawan sa isang bilog (centripetal acceleration)

Anumang paggalaw sa isang sapat na maliit na seksyon ng tilapon ay maaaring ituring na isang pare-parehong paggalaw sa isang bilog. Sa proseso ng pare-parehong paggalaw sa isang bilog, ang halaga ng bilis ay nananatiling pare-pareho, at ang direksyon ng bilis ng vector ay nagbabago.<рисунок>.. Ang acceleration vector kapag gumagalaw kasama ang isang bilog ay nakadirekta patayo sa velocity vector (nakadirekta tangentially), sa gitna ng bilog. Ang agwat ng oras kung saan ang katawan ay gumagawa ng isang kumpletong rebolusyon sa isang bilog ay tinatawag na isang panahon. . Ang reciprocal ng isang panahon, na nagpapakita ng bilang ng mga rebolusyon sa bawat yunit ng oras, ay tinatawag na frequency. Sa paglalapat ng mga formula na ito, maaari nating mahihinuha na , o . Angular velocity (rotational speed) ay tinukoy bilang . Ang angular na bilis ng lahat ng mga punto ng katawan ay pareho, at nagpapakilala sa paggalaw ng umiikot na katawan sa kabuuan. Sa kasong ito, ang linear velocity ng katawan ay ipinahayag bilang , at ang acceleration - bilang .

Isinasaalang-alang ng prinsipyo ng kalayaan ng mga paggalaw ang paggalaw ng anumang punto ng katawan bilang kabuuan ng dalawang paggalaw - translational at rotational.

8. Ang unang batas ni Newton. Inertial reference system.

Ang kababalaghan ng pagpapanatili ng bilis ng isang katawan sa kawalan ng mga panlabas na impluwensya ay tinatawag na inertia. Ang unang batas ni Newton, na kilala rin bilang ang batas ng pagkawalang-galaw, ay nagsabi: "may mga ganitong frame ng sanggunian, na nauugnay sa kung saan ang mga unti-unting gumagalaw na katawan ay nagpapanatili ng kanilang bilis na pare-pareho kung walang ibang mga katawan na kumikilos sa kanila." Ang mga frame ng sanggunian, na nauugnay sa kung aling mga katawan sa kawalan ng mga panlabas na impluwensya ay gumagalaw sa isang tuwid na linya at pare-pareho, ay tinatawag na mga inertial frame ng sanggunian. Ang mga sistema ng sanggunian na nauugnay sa lupa ay itinuturing na inertial, sa kondisyon na ang pag-ikot ng mundo ay napapabayaan.

9. Misa. Lakas. Pangalawang batas ni Newton. Komposisyon ng mga pwersa. Sentro ng grabidad.

Ang dahilan ng pagbabago ng bilis ng isang katawan ay palaging ang pakikipag-ugnayan nito sa ibang mga katawan. Kapag ang dalawang katawan ay nakikipag-ugnayan, ang mga bilis ay palaging nagbabago, i.e. ang mga accelerator ay nakuha. Ang ratio ng mga acceleration ng dalawang katawan ay pareho para sa anumang pakikipag-ugnayan. Ang pag-aari ng isang katawan, kung saan ang pagbilis nito ay nakasalalay sa pakikipag-ugnayan sa ibang mga katawan, ay tinatawag na inertia. Ang isang quantitative measure ng inertia ay body weight. Ang ratio ng masa ng mga nakikipag-ugnay na katawan ay katumbas ng kabaligtaran na ratio ng mga module ng acceleration. Ang pangalawang batas ni Newton ay nagtatatag ng isang koneksyon sa pagitan ng kinematic na katangian ng paggalaw - acceleration, at ang mga dinamikong katangian ng pakikipag-ugnayan - mga puwersa. , o, mas tiyak, , i.e. ang rate ng pagbabago ng momentum ng isang materyal na punto ay katumbas ng puwersang kumikilos dito. Sa sabay-sabay na pagkilos ng ilang mga pwersa sa isang katawan, ang katawan ay gumagalaw na may isang acceleration, na siyang vector sum ng mga accelerations na lalabas sa ilalim ng impluwensya ng bawat isa sa mga pwersang ito nang hiwalay. Ang mga puwersa na kumikilos sa katawan, na inilapat sa isang punto, ay idinagdag ayon sa panuntunan ng pagdaragdag ng mga vector. Ang probisyong ito ay tinatawag na prinsipyo ng kalayaan ng pagkilos ng mga pwersa. Ang sentro ng masa ay isang punto ng isang matibay na katawan o isang sistema ng mga matibay na katawan na gumagalaw sa parehong paraan tulad ng isang materyal na punto na may masa na katumbas ng kabuuan ng mga masa ng buong sistema sa kabuuan, na apektado ng ang parehong resultang puwersa ng katawan. . Sa pamamagitan ng pagsasama ng expression na ito sa paglipas ng panahon, makakakuha ng mga expression para sa mga coordinate ng sentro ng masa. Ang sentro ng grabidad ay ang punto ng aplikasyon ng resulta ng lahat ng puwersa ng grabidad na kumikilos sa mga particle ng katawan na ito sa anumang posisyon sa kalawakan. Kung ang mga linear na sukat ng katawan ay maliit kumpara sa laki ng Earth, kung gayon ang sentro ng masa ay tumutugma sa sentro ng grabidad. Ang kabuuan ng mga sandali ng lahat ng elementarya na puwersa ng gravity tungkol sa anumang axis na dumadaan sa sentro ng grabidad ay katumbas ng zero.

10. Pangatlong batas ni Newton.

Sa anumang pakikipag-ugnayan ng dalawang katawan, ang ratio ng mga module ng nakuha na mga acceleration ay pare-pareho at katumbas ng kabaligtaran na ratio ng masa. kasi kapag ang mga katawan ay nakikipag-ugnayan, ang mga acceleration vector ay may kabaligtaran na direksyon, maaari nating isulat iyon . Ayon sa ikalawang batas ni Newton, ang puwersang kumikilos sa unang katawan ay , at sa pangalawa. Sa ganitong paraan, . Iniuugnay ng ikatlong batas ni Newton ang mga puwersa kung saan kumikilos ang mga katawan sa isa't isa. Kung ang dalawang katawan ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, kung gayon ang mga puwersa na lumitaw sa pagitan ng mga ito ay inilalapat sa magkaibang mga katawan, ay pantay sa magnitude, kabaligtaran sa direksyon, kumikilos sa parehong tuwid na linya, at may parehong kalikasan.

11. Mga puwersa ng pagkalastiko. Batas ni Hooke.

Ang puwersa na nagmumula sa pagpapapangit ng katawan at nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran sa pag-aalis ng mga particle ng katawan sa panahon ng pagpapapangit na ito ay tinatawag na nababanat na puwersa. Ang mga eksperimento sa baras ay nagpakita na para sa maliliit na deformation kumpara sa mga sukat ng katawan, ang modulus ng nababanat na puwersa ay direktang proporsyonal sa modulus ng displacement vector ng libreng dulo ng baras, na sa projection ay parang . Ang relasyon na ito ay itinatag ni R. Hooke, ang kanyang batas ay nabalangkas tulad ng sumusunod: ang nababanat na puwersa na nagmumula sa pagpapapangit ng katawan ay proporsyonal sa pagpahaba ng katawan sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng paggalaw ng mga particle ng katawan sa panahon pagpapapangit. Coefficient k tinatawag na tigas ng katawan, at depende sa hugis at materyal ng katawan. Ito ay ipinahayag sa newtons bawat metro. Ang mga nababanat na puwersa ay dahil sa mga pakikipag-ugnayan ng electromagnetic.

12. Forces of friction, koepisyent ng sliding friction. Viscous friction (???)

Ang puwersa na lumitaw sa hangganan ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan sa kawalan ng kamag-anak na paggalaw ng mga katawan ay tinatawag na static friction force. Ang static friction force ay katumbas ng absolute value sa external force na nakadirekta nang tangential sa contact surface ng mga katawan at sa tapat nito sa direksyon. Sa pare-parehong paggalaw ng isang katawan sa ibabaw ng isa pa, sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na puwersa, ang isang puwersa ay kumikilos sa katawan, katumbas ng ganap na halaga sa puwersang nagmamaneho at kabaligtaran sa direksyon. Ang puwersang ito ay tinatawag na sliding friction force. Ang sliding friction force vector ay nakadirekta laban sa velocity vector, kaya ang puwersang ito ay palaging humahantong sa pagbaba sa relatibong bilis ng katawan. Ang mga puwersa ng friction, pati na rin ang puwersa ng pagkalastiko, ay isang electromagnetic na kalikasan, at lumitaw dahil sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga electric charge ng mga atomo ng mga katawan na nakikipag-ugnay. Eksperimento na itinatag na ang pinakamataas na halaga ng static friction force modulus ay proporsyonal sa puwersa ng presyon. Gayundin, ang pinakamataas na halaga ng static friction force at ang sliding friction force ay humigit-kumulang pantay, gayundin ang mga coefficients ng proportionality sa pagitan ng friction forces at ang presyon ng katawan sa ibabaw.

13. Gravitational forces. Ang batas ng unibersal na grabitasyon. Grabidad. Timbang ng katawan.

Mula sa katotohanan na ang mga katawan, anuman ang kanilang masa, ay nahuhulog na may parehong acceleration, ito ay sumusunod na ang puwersa na kumikilos sa kanila ay proporsyonal sa masa ng katawan. Ang puwersang ito ng atraksyon na kumikilos sa lahat ng mga katawan mula sa gilid ng Earth ay tinatawag na gravity. Ang puwersa ng grabidad ay kumikilos sa anumang distansya sa pagitan ng mga katawan. Ang lahat ng mga katawan ay naaakit sa isa't isa, ang puwersa ng grabidad ay direktang proporsyonal sa produkto ng masa at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila. Ang mga vectors ng mga puwersa ng unibersal na grabitasyon ay nakadirekta sa isang tuwid na linya na nagkokonekta sa mga sentro ng masa ng mga katawan. , G – Gravitational constant, katumbas ng . Ang bigat ng katawan ay ang puwersa kung saan ang katawan, dahil sa grabidad, ay kumikilos sa suporta o umaabot sa suspensyon. Ang bigat ng katawan ay katumbas ng ganap na halaga at kabaligtaran ng direksyon sa nababanat na puwersa ng suporta ayon sa ikatlong batas ni Newton. Ayon sa pangalawang batas ni Newton, kung walang ibang puwersa ang kumikilos sa katawan, kung gayon ang puwersa ng grabidad ng katawan ay balanse ng puwersa ng pagkalastiko. Bilang resulta, ang bigat ng isang katawan sa isang nakapirming o pare-parehong gumagalaw na pahalang na suporta ay katumbas ng puwersa ng grabidad. Kung ang suporta ay gumagalaw nang may pagbilis, ayon sa ikalawang batas ni Newton , kung saan nagmula. Nangangahulugan ito na ang bigat ng isang katawan na ang direksyon ng acceleration ay tumutugma sa direksyon ng free fall acceleration ay mas mababa kaysa sa bigat ng isang katawan sa pahinga.

14. Paggalaw ng isang katawan sa ilalim ng pagkilos ng gravity sa kahabaan ng patayo. Ang paggalaw ng mga artipisyal na satellite. Kawalan ng timbang. Unang cosmic bilis.

Kapag naghahagis ng isang katawan na kahanay sa ibabaw ng lupa, mas malaki ang paunang bilis, mas malaki ang saklaw ng paglipad. Sa mataas na bilis, kinakailangan ding isaalang-alang ang sphericity ng earth, na makikita sa pagbabago sa direksyon ng gravity vector. Sa isang tiyak na halaga ng bilis, ang katawan ay maaaring gumalaw sa paligid ng Earth sa ilalim ng impluwensya ng unibersal na puwersa ng gravitational. Ang bilis na ito, na tinatawag na unang cosmic speed, ay maaaring matukoy mula sa equation ng paggalaw ng isang katawan sa isang bilog. Sa kabilang banda, mula sa pangalawang batas ni Newton at sa batas ng unibersal na grabitasyon ay sinusunod nito iyon. Kaya, sa malayo R mula sa gitna ng isang celestial body of mass M ang unang cosmic velocity ay katumbas ng. Kapag ang bilis ng katawan ay nagbabago, ang hugis ng orbit nito ay nagbabago mula sa isang bilog patungo sa isang ellipse. Sa pag-abot sa pangalawang cosmic velocity, ang katumbas ng orbit ay nagiging parabolic.

15. Momentum ng katawan. Batas ng konserbasyon ng momentum. Pagpapaandar ng jet.

Ayon sa ikalawang batas ni Newton, hindi alintana kung ang katawan ay nakapahinga o gumagalaw, ang pagbabago sa bilis nito ay maaari lamang mangyari kapag nakikipag-ugnayan sa ibang mga katawan. Kung sa isang katawan ng masa m para sa oras t kumikilos ang isang puwersa at ang bilis ng paggalaw nito ay nagbabago mula sa , pagkatapos ay ang acceleration ng katawan ay katumbas ng . Batay sa ikalawang batas ni Newton, ang puwersa ay maaaring isulat bilang . Ang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng puwersa at ang oras ng pagkilos nito ay tinatawag na salpok ng puwersa. Ang salpok ng puwersa ay nagpapakita na mayroong isang dami na nagbabago nang pantay para sa lahat ng mga katawan sa ilalim ng impluwensya ng parehong mga puwersa, kung ang tagal ng puwersa ay pareho. Ang halagang ito, katumbas ng produkto ng masa ng katawan at ang bilis ng paggalaw nito, ay tinatawag na momentum ng katawan. Ang pagbabago sa momentum ng katawan ay katumbas ng momentum ng puwersa na nagdulot ng pagbabagong ito.Kunin natin ang dalawang katawan, masa at , na gumagalaw nang may bilis at . Ayon sa ikatlong batas ni Newton, ang mga puwersang kumikilos sa mga katawan sa panahon ng kanilang pakikipag-ugnayan ay pantay sa ganap na halaga at magkasalungat sa direksyon, i.e. maaari silang tukuyin bilang . Para sa mga pagbabago sa momenta sa panahon ng pakikipag-ugnayan, maaari naming isulat ang . Mula sa mga ekspresyong ito ay nakukuha natin iyon , ibig sabihin, ang kabuuan ng vector ng mga impulses ng dalawang katawan bago ang pakikipag-ugnayan ay katumbas ng kabuuan ng vector ng mga impulses pagkatapos ng pakikipag-ugnayan. Sa isang mas pangkalahatang anyo, ang batas sa konserbasyon ng momentum ay parang ganito: Kung, kung gayon.

16. Gawaing mekanikal. kapangyarihan. Kinetic at potensyal na enerhiya.

trabaho PERO Ang pare-parehong puwersa ay isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng mga module ng puwersa at pag-aalis, na pinarami ng cosine ng anggulo sa pagitan ng mga vectors at. . Ang trabaho ay isang scalar na dami at maaaring negatibo kung ang anggulo sa pagitan ng displacement at force vectors ay mas malaki kaysa sa . Ang yunit ng trabaho ay tinatawag na joule, 1 joule ay katumbas ng gawaing ginawa ng puwersa ng 1 newton kapag ang punto ng aplikasyon nito ay gumagalaw ng 1 metro. Ang kapangyarihan ay isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng trabaho sa tagal ng panahon kung kailan isinagawa ang gawaing ito. . Ang yunit ng kapangyarihan ay tinatawag na watt, 1 watt ay katumbas ng kapangyarihan kung saan ang trabaho ng 1 joule ay ginagawa sa 1 segundo. Ipagpalagay natin na sa isang body of mass m kumikilos ang isang puwersa (na sa pangkalahatan ay maaaring resulta ng ilang pwersa), sa ilalim ng impluwensya kung saan gumagalaw ang katawan sa direksyon ng vector . Ang modulus ng puwersa ayon sa ikalawang batas ni Newton ay ma, at ang modulus ng displacement vector ay nauugnay sa acceleration at ang inisyal at huling bilis bilang. Mula dito, nakuha ang formula upang gumana . Ang pisikal na dami na katumbas ng kalahati ng produkto ng masa ng katawan at ang parisukat ng bilis ay tinatawag na kinetic energy. Ang gawain ng mga resultang pwersa na inilapat sa katawan ay katumbas ng pagbabago sa kinetic energy. Ang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng mass ng katawan ay dimix sa free fall acceleration module at ang taas kung saan ang katawan ay nakataas sa ibabaw ng ibabaw na may zero potential ay tinatawag na potensyal na enerhiya ng katawan. Ang pagbabago sa potensyal na enerhiya ay nagpapakilala sa gawain ng gravity sa paggalaw ng katawan. Ang gawaing ito ay katumbas ng pagbabago sa potensyal na enerhiya, na kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda. Ang isang katawan sa ibaba ng ibabaw ng lupa ay may negatibong potensyal na enerhiya. Hindi lamang nakataas na katawan ang may potensyal na enerhiya. Isaalang-alang ang gawaing ginawa ng nababanat na puwersa kapag ang spring ay deformed. Ang nababanat na puwersa ay direktang proporsyonal sa pagpapapangit, at ang average na halaga nito ay magiging katumbas ng , ang trabaho ay katumbas ng produkto ng puwersa at pagpapapangit , o . Ang isang pisikal na dami na katumbas ng kalahati ng produkto ng higpit ng katawan at ang parisukat ng pagpapapangit ay tinatawag na potensyal na enerhiya ng deformed na katawan. Ang isang mahalagang katangian ng potensyal na enerhiya ay ang isang katawan ay hindi maaaring magkaroon nito nang hindi nakikipag-ugnayan sa ibang mga katawan.

17. Mga batas ng konserbasyon ng enerhiya sa mekanika.

Ang potensyal na enerhiya ay nagpapakilala sa mga nakikipag-ugnay na katawan, kinetic - gumagalaw. Pareho iyon, at ang isa pa ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan. Kung ang ilang mga katawan ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa lamang sa pamamagitan ng gravitational forces at elastic forces, at walang panlabas na pwersa ang kumikilos sa kanila (o ang kanilang resulta ay zero), kung gayon para sa anumang pakikipag-ugnayan ng mga katawan, ang gawain ng elastic o gravitational forces ay katumbas ng pagbabago sa potensyal na enerhiya, kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda . Kasabay nito, ayon sa kinetic energy theorem (ang pagbabago sa kinetic energy ng isang katawan ay katumbas ng gawain ng mga panlabas na puwersa), ang gawain ng parehong pwersa ay katumbas ng pagbabago sa kinetic energy. . Ito ay sumusunod mula sa pagkakapantay-pantay na ito na ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema at nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng mga puwersa ng grabidad at pagkalastiko ay nananatiling pare-pareho. Ang kabuuan ng kinetic at potensyal na enerhiya ng mga katawan ay tinatawag na kabuuang mekanikal na enerhiya. Ang kabuuang mekanikal na enerhiya ng isang saradong sistema ng mga katawan na nakikipag-ugnayan sa isa't isa sa pamamagitan ng gravitational at elastic na pwersa ay nananatiling hindi nagbabago. Ang gawain ng mga puwersa ng grabidad at pagkalastiko ay katumbas, sa isang banda, sa isang pagtaas sa kinetic energy, at sa kabilang banda, sa isang pagbawas sa potensyal na enerhiya, iyon ay, ang gawain ay katumbas ng enerhiya na lumiliko. mula sa isang anyo patungo sa isa pa.

18. Mga simpleng mekanismo (inclined plane, lever, block) ang kanilang aplikasyon.

Ang isang inclined plane ay ginagamit upang ang isang katawan na may malaking masa ay maaaring ilipat sa pamamagitan ng pagkilos ng isang puwersa na mas mababa kaysa sa bigat ng katawan. Kung ang anggulo ng hilig na eroplano ay katumbas ng a, pagkatapos ay upang ilipat ang katawan sa kahabaan ng eroplano, kinakailangan na maglapat ng puwersa na katumbas ng . Ang ratio ng puwersang ito sa bigat ng katawan, na pinababayaan ang puwersa ng friction, ay katumbas ng sine ng anggulo ng pagkahilig ng eroplano. Ngunit sa pagkakaroon ng lakas, walang pakinabang sa trabaho, dahil ang landas ay pinarami. Ang resulta na ito ay isang kinahinatnan ng batas ng konserbasyon ng enerhiya, dahil ang gawain ng grabidad ay hindi nakasalalay sa tilapon ng pag-angat ng katawan.

Ang pingga ay nasa ekwilibriyo kung ang sandali ng mga puwersa na umiikot dito pakanan ay katumbas ng sandali il na umiikot sa pingga pakaliwa. Kung ang mga direksyon ng mga vectors ng mga puwersa na inilapat sa pingga ay patayo sa pinakamaikling tuwid na linya na nagkokonekta sa mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa at ang axis ng pag-ikot, kung gayon ang mga kondisyon ng ekwilibriyo ay nasa anyo. Kung , kung gayon ang pingga ay nagbibigay ng pakinabang sa lakas . Ang pagkakaroon ng lakas ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa trabaho, dahil kapag pinaikot sa isang anggulo a, gumagana ang puwersa, at gumagana ang puwersa. kasi ayon sa kondisyon, kung gayon.

Pinapayagan ka ng bloke na baguhin ang direksyon ng puwersa. Ang mga balikat ng mga puwersa na inilapat sa iba't ibang mga punto ng hindi natitinag na bloke ay pareho, at samakatuwid ang hindi natitinag na bloke ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa lakas. Kapag nag-aangat ng isang load sa tulong ng isang movable block, isang dobleng pakinabang sa lakas ay nakuha, dahil. ang braso ng grabidad ay kalahati ng braso ng pag-igting ng kable. Ngunit kapag hinihila ang cable sa isang haba l tumataas ang load l/2, samakatuwid, ang isang nakapirming bloke ay hindi rin nagbibigay ng pakinabang sa trabaho.

19. Presyon. Batas ni Pascal para sa mga likido at gas.

Ang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng modulus ng puwersa na kumikilos patayo sa ibabaw sa lugar ng ibabaw na ito ay tinatawag na presyon. Ang yunit ng presyon ay ang pascal, na katumbas ng presyon na ibinibigay ng puwersa ng 1 newton sa isang lugar na 1 metro kuwadrado. Ang lahat ng mga likido at gas ay nagpapadala ng presyon na ginawa sa kanila sa lahat ng direksyon.

20. Mga sasakyang pang-komunikasyon. Hydraulic Press. Presyon ng atmospera. Bernoulli equation.

Sa isang cylindrical na sisidlan, ang puwersa ng presyon sa ilalim ng sisidlan ay katumbas ng bigat ng likidong haligi. Ang presyon sa ilalim ng sisidlan ay , kung saan ang presyon sa lalim h katumbas ng . Ang parehong presyon ay kumikilos sa mga dingding ng sisidlan. Ang pagkakapantay-pantay ng mga presyon ng likido sa parehong taas ay humahantong sa katotohanan na sa pakikipag-usap ng mga sisidlan ng anumang hugis, ang mga libreng ibabaw ng isang homogenous na likido sa pamamahinga ay nasa parehong antas (sa kaso ng hindi gaanong maliit na mga puwersa ng capillary). Sa kaso ng isang hindi homogenous na likido, ang taas ng isang haligi ng isang mas siksik na likido ay magiging mas mababa kaysa sa taas ng isang hindi gaanong siksik. Gumagana ang hydraulic machine batay sa batas ni Pascal. Binubuo ito ng dalawang sasakyang pangkomunikasyon na isinara ng mga piston ng iba't ibang lugar. Ang presyon na ginawa ng isang panlabas na puwersa sa isang piston ay ipinadala ayon sa batas ni Pascal sa pangalawang piston. . Ang isang haydroliko na makina ay nagbibigay ng pakinabang sa kapangyarihan nang maraming beses hangga't ang lugar ng malaking piston nito ay mas malaki kaysa sa lugar ng maliit.

Sa nakatigil na paggalaw ng isang incompressible fluid, ang continuity equation ay wasto. Para sa isang perpektong likido kung saan ang lagkit (i.e., friction sa pagitan ng mga particle nito) ay maaaring mapabayaan, ang matematikal na expression para sa batas ng konserbasyon ng enerhiya ay ang Bernoulli equation. .

21. Karanasan ni Torricelli. Pagbabago sa presyon ng atmospera na may taas.

Sa ilalim ng impluwensya ng gravity, ang itaas na mga layer ng atmospera ay naglalagay ng presyon sa mga pinagbabatayan. Ang presyur na ito, ayon sa batas ni Pascal, ay ipinapadala sa lahat ng direksyon. Pinakamataas ang presyur na ito sa ibabaw ng Earth, at dahil sa bigat ng column ng hangin mula sa ibabaw hanggang sa hangganan ng atmospera. Sa pagtaas ng altitude, ang masa ng mga layer ng atmospera na pumipindot sa ibabaw ay bumababa, samakatuwid, ang presyon ng atmospera ay bumababa sa taas. Sa antas ng dagat, ang presyon ng atmospera ay 101 kPa. Ang presyon na ito ay ibinibigay ng isang haligi ng mercury na may taas na 760 mm. Kung ang isang tubo ay ibinaba sa likidong mercury, kung saan ang isang vacuum ay nilikha, pagkatapos ay sa ilalim ng pagkilos ng atmospheric pressure ang mercury ay tumataas dito sa isang taas kung saan ang presyon ng likidong haligi ay nagiging katumbas ng panlabas na presyon ng atmospera sa bukas. ibabaw ng mercury. Kapag nagbago ang presyon ng atmospera, magbabago rin ang taas ng column ng likido sa tubo.

22. Archimedean force ng araw ng mga likido at gas. Mga kondisyon sa paglalayag tel.

Ang pag-asa ng presyon sa isang likido at gas sa lalim ay humahantong sa paglitaw ng isang buoyant na puwersa na kumikilos sa anumang katawan na nalubog sa isang likido o gas. Ang puwersang ito ay tinatawag na puwersang Archimedean. Kung ang isang katawan ay nahuhulog sa isang likido, kung gayon ang mga presyon sa mga dingding sa gilid ng sisidlan ay balanse ng bawat isa, at ang resulta ng mga presyon mula sa ibaba at mula sa itaas ay ang puwersang Archimedean. , ibig sabihin. Ang puwersa na nagtutulak sa isang katawan na nakalubog sa isang likido (gas) ay katumbas ng bigat ng likido (gas) na inilipat ng katawan. Ang puwersa ng Archimedean ay nakadirekta sa tapat ng puwersa ng grabidad, samakatuwid, kapag tumitimbang sa isang likido, ang bigat ng isang katawan ay mas mababa kaysa sa isang vacuum. Ang isang katawan sa isang likido ay apektado ng gravity at ang puwersa ng Archimedean. Kung ang puwersa ng grabidad ay mas malaki sa modulus - lumubog ang katawan, kung mas kaunti - lumulutang ito, pantay - maaari itong maging balanse sa anumang lalim. Ang mga ratios ng pwersa na ito ay katumbas ng ratios ng mga densidad ng katawan at ng likido (gas).

23. Mga pangunahing probisyon ng molecular kinetic theory at ang kanilang pang-eksperimentong pagpapatibay. Brownian motion. Timbang at laki mga molekula.

Ang teorya ng molekular-kinetic ay ang pag-aaral ng istraktura at mga katangian ng bagay, gamit ang konsepto ng pagkakaroon ng mga atomo at molekula bilang pinakamaliit na particle ng bagay. Ang mga pangunahing probisyon ng MKT: ang sangkap ay binubuo ng mga atomo at molekula, ang mga particle na ito ay gumagalaw nang random, ang mga particle ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ang paggalaw ng mga atomo at molekula at ang kanilang pakikipag-ugnayan ay napapailalim sa mga batas ng mekanika. Sa una, sa pakikipag-ugnayan ng mga molekula kapag lumalapit sila sa isa't isa, nangingibabaw ang mga kaakit-akit na pwersa. Sa isang tiyak na distansya sa pagitan nila, ang mga salungat na pwersa ay lumitaw, na lumalampas sa puwersa ng pagkahumaling sa ganap na halaga. Ang mga molekula at atom ay gumagawa ng mga random na panginginig ng boses tungkol sa mga posisyon kung saan ang mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi ay nagbabalanse sa isa't isa. Sa isang likido, ang mga molekula ay hindi lamang umiikot, ngunit tumalon din mula sa isang posisyon ng balanse patungo sa isa pa (pagkadaloy). Sa mga gas, ang mga distansya sa pagitan ng mga atomo ay mas malaki kaysa sa mga sukat ng mga molekula (compressibility at extensibility). Natuklasan ni R. Brown sa simula ng ika-19 na siglo na ang mga solidong particle ay random na gumagalaw sa isang likido. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maipaliwanag lamang ng MKT. Ang mga random na gumagalaw na molekula ng isang likido o gas ay bumangga sa isang solidong particle at binabago ang direksyon at modulus ng bilis ng paggalaw nito (habang, siyempre, binabago ang kanilang direksyon at bilis). Kung mas maliit ang laki ng butil, mas kapansin-pansin ang pagbabago sa momentum. Ang anumang sangkap ay binubuo ng mga particle, samakatuwid ang halaga ng isang sangkap ay itinuturing na proporsyonal sa bilang ng mga particle. Ang yunit ng dami ng isang sangkap ay tinatawag na isang nunal. Ang isang nunal ay katumbas ng dami ng isang sangkap na naglalaman ng kasing dami ng mga atomo sa 0.012 kg ng carbon 12 C. Ang ratio ng bilang ng mga molekula sa dami ng sangkap ay tinatawag na Avogadro constant: . Ang halaga ng isang sangkap ay matatagpuan bilang ang ratio ng bilang ng mga molekula sa Avogadro constant. molar mass M ay tinatawag na quantity na katumbas ng ratio ng mass ng isang substance m sa dami ng sangkap. Ang molar mass ay ipinahayag sa kilo bawat nunal. Ang molar mass ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng masa ng molekula m0 : .

24. Tamang gas. Ang pangunahing equation ng molecular-kinetic theory ng isang ideal na gas.

Ang perpektong modelo ng gas ay ginagamit upang ipaliwanag ang mga katangian ng bagay sa gas na estado. Ipinagpapalagay ng modelong ito ang mga sumusunod: ang mga molekula ng gas ay bale-wala sa laki kumpara sa dami ng sisidlan, walang mga kaakit-akit na puwersa sa pagitan ng mga molekula, at kapag nagbanggaan sila sa isa't isa at sa mga dingding ng sisidlan, kumikilos ang mga salungat na pwersa. Ang isang husay na paliwanag ng kababalaghan ng presyon ng gas ay ang mga molekula ng isang perpektong gas, kapag bumabangga sa mga dingding ng sisidlan, ay nakikipag-ugnayan sa kanila bilang nababanat na mga katawan. Kapag ang isang molekula ay bumangga sa dingding ng sisidlan, ang projection ng velocity vector sa axis na patayo sa dingding ay nagbabago sa kabaligtaran. Samakatuwid, sa panahon ng isang banggaan, ang velocity projection ay nagbabago mula sa –mv x dati mv x, at ang pagbabago sa momentum ay . Sa panahon ng banggaan, ang molekula ay kumikilos sa dingding na may puwersang katumbas, ayon sa ikatlong batas ni Newton, sa puwersang kabaligtaran ng direksyon. Mayroong maraming mga molekula, at ang average na halaga ng geometric na kabuuan ng mga puwersa na kumikilos sa bahagi ng mga indibidwal na molekula ay bumubuo ng puwersa ng presyon ng gas sa mga dingding ng sisidlan. Ang presyon ng gas ay katumbas ng ratio ng modulus ng puwersa ng presyon sa lugar ng pader ng sisidlan: p=F/S. Ipagpalagay na ang gas ay nasa isang kubiko na sisidlan. Ang momentum ng isang molekula ay 2 mv, ang isang molekula ay kumikilos sa dingding sa karaniwan na may puwersa 2mv/Dt. Oras D t paggalaw mula sa isang pader ng sisidlan patungo sa isa pa 2l/v, Dahil dito, . Ang puwersa ng presyon sa pader ng daluyan ng lahat ng mga molekula ay proporsyonal sa kanilang bilang, i.e. . Dahil sa kumpletong randomness ng paggalaw ng mga molekula, ang kanilang paggalaw sa bawat isa sa mga direksyon ay equiprobable at katumbas ng 1/3 ng kabuuang bilang ng mga molekula. Sa ganitong paraan, . Dahil ang presyon ay ibinibigay sa mukha ng isang kubo na may isang lugar l 2, kung gayon ang presyon ay magiging pareho. Ang equation na ito ay tinatawag na basic equation ng molecular kinetic theory. Ang pagtukoy para sa average na kinetic energy ng mga molecule, nakukuha natin.

25. Temperatura, ang pagsukat nito. Ganap na sukat ng temperatura. Ang bilis ng mga molekula ng gas.

Ang pangunahing equation ng MKT para sa isang perpektong gas ay nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng mga micro- at macroscopic na parameter. Kapag nagkadikit ang dalawang katawan, nagbabago ang kanilang mga macroscopic na parameter. Kapag ang pagbabagong ito ay tumigil, sinasabing ang thermal equilibrium ay pumasok na. Ang isang pisikal na parameter na pareho sa lahat ng bahagi ng isang sistema ng mga katawan sa isang estado ng thermal equilibrium ay tinatawag na temperatura ng katawan. Ipinakita ng mga eksperimento na para sa anumang gas sa isang estado ng thermal equilibrium, ang ratio ng produkto ng presyon at dami sa bilang ng mga molekula ay pareho. . Pinapayagan nito ang halaga na kunin bilang isang sukatan ng temperatura. kasi n=N/V, kung gayon, isinasaalang-alang ang pangunahing equation ng MKT, samakatuwid, ang halaga ay katumbas ng dalawang katlo ng average na kinetic energy ng mga molekula. , saan k– koepisyent ng proporsyonalidad, depende sa sukat. Ang mga parameter sa kaliwang bahagi ng equation na ito ay hindi negatibo. Samakatuwid, ang temperatura ng gas kung saan ang presyon nito sa pare-parehong dami ay zero ay tinatawag na absolute zero na temperatura. Ang halaga ng koepisyent na ito ay matatagpuan mula sa dalawang kilalang estado ng bagay na may alam na presyon, dami, bilang ng mga molekula at temperatura. . Coefficient k, na tinatawag na Boltzmann constant, ay katumbas ng . Ito ay sumusunod mula sa mga equation ng kaugnayan sa pagitan ng temperatura at average na kinetic energy, i.e. ang average na kinetic energy ng random na paggalaw ng mga molekula ay proporsyonal sa ganap na temperatura. , . Ang equation na ito ay nagpapakita na sa parehong temperatura at konsentrasyon ng mga molekula, ang presyon ng anumang mga gas ay pareho.

26. Equation ng estado ng isang ideal na gas (Mendeleev-Clapeyron equation). Isothermal, isochoric at isobaric na proseso.

Gamit ang pag-asa ng presyon sa konsentrasyon at temperatura, makakahanap ang isang tao ng isang relasyon sa pagitan ng mga macroscopic na parameter ng isang gas - dami, presyon at temperatura. . Ang equation na ito ay tinatawag na ideal gas equation of state (Mendeleev-Clapeyron equation).

Ang isang isothermal na proseso ay isang proseso na nagaganap sa isang pare-parehong temperatura. Mula sa equation ng estado ng isang perpektong gas, ito ay sumusunod na sa isang pare-pareho ang temperatura, masa at komposisyon ng gas, ang produkto ng presyon at dami ay dapat manatiling pare-pareho. Ang graph ng isang isotherm (curve ng isang isothermal na proseso) ay isang hyperbola. Ang equation ay tinatawag na Boyle-Mariotte law.

Ang isang isochoric na proseso ay isang proseso na nangyayari sa isang pare-parehong dami, masa at komposisyon ng gas. Sa ilalim ng mga kundisyong ito , kung saan ang koepisyent ng temperatura ng presyon ng gas. Ang equation na ito ay tinatawag na batas ni Charles. Ang graph ng equation ng isang isochoric na proseso ay tinatawag na isochore, at ito ay isang tuwid na linya na dumadaan sa pinanggalingan.

Ang proseso ng isobaric ay isang proseso na nangyayari sa isang pare-parehong presyon, masa at komposisyon ng gas. Sa parehong paraan tulad ng para sa isochoric na proseso, maaari nating makuha ang equation para sa isobaric na proseso . Ang equation na naglalarawan sa prosesong ito ay tinatawag na Gay-Lussac law. Ang graph ng equation ng isang isobaric na proseso ay tinatawag na isobar, at ito ay isang tuwid na linya na dumadaan sa pinanggalingan.

27. Panloob na enerhiya. Magtrabaho sa thermodynamics.

Kung ang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng mga molekula ay zero, kung gayon ang panloob na enerhiya ay katumbas ng kabuuan ng mga kinetic energies ng paggalaw ng lahat ng mga molekula ng gas . Samakatuwid, kapag nagbabago ang temperatura, nagbabago rin ang panloob na enerhiya ng gas. Ang pagpapalit ng equation ng estado ng isang perpektong gas sa equation para sa enerhiya, nakuha namin na ang panloob na enerhiya ay direktang proporsyonal sa produkto ng presyon at dami ng gas. . Ang panloob na enerhiya ng isang katawan ay maaaring magbago lamang kapag nakikipag-ugnayan sa ibang mga katawan. Sa kaso ng mekanikal na pakikipag-ugnayan ng mga katawan (macroscopic interaction), ang sukatan ng inilipat na enerhiya ay ang trabaho PERO. Sa paglipat ng init (microscopic interaction), ang sukatan ng inilipat na enerhiya ay ang dami ng init Q. Sa isang hindi nakahiwalay na thermodynamic system, ang pagbabago sa panloob na enerhiya D U katumbas ng kabuuan ng inilipat na halaga ng init Q at ang gawain ng mga panlabas na pwersa PERO. Sa halip na trabaho PERO isinagawa ng mga panlabas na puwersa, mas maginhawang isaalang-alang ang gawain A` isinagawa ng system sa mga panlabas na katawan. A=-A`. Pagkatapos ang unang batas ng thermodynamics ay ipinahayag bilang, o. Nangangahulugan ito na ang anumang makina ay maaaring gumana sa mga panlabas na katawan sa pamamagitan lamang ng pagtanggap ng init mula sa labas. Q o pagbaba ng panloob na enerhiya D U. Ang batas na ito ay hindi kasama ang paglikha ng isang walang hanggang motion machine ng unang uri.

28. Dami ng init. Tiyak na kapasidad ng init ng isang sangkap. Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya sa mga thermal na proseso (ang unang batas ng thermodynamics).

Ang proseso ng paglilipat ng init mula sa isang katawan patungo sa isa pa nang hindi gumagawa ng trabaho ay tinatawag na heat transfer. Ang enerhiya na inilipat sa katawan bilang resulta ng paglipat ng init ay tinatawag na dami ng init. Kung ang proseso ng paglipat ng init ay hindi sinamahan ng trabaho, pagkatapos ay sa batayan ng unang batas ng thermodynamics. Ang panloob na enerhiya ng isang katawan ay proporsyonal sa masa ng katawan at temperatura nito, samakatuwid . Halaga Sa ay tinatawag na tiyak na kapasidad ng init, ang yunit ay . Ang partikular na kapasidad ng init ay nagpapakita kung gaano karaming init ang dapat ilipat sa init ng 1 kg ng isang sangkap sa pamamagitan ng 1 degree. Ang partikular na kapasidad ng init ay hindi isang hindi malabo na katangian, at depende sa gawaing ginawa ng katawan sa panahon ng paglipat ng init.

Sa pagpapatupad ng paglipat ng init sa pagitan ng dalawang katawan sa ilalim ng mga kondisyon ng pagkakapantay-pantay sa zero ng gawain ng mga panlabas na puwersa at sa thermal pagkakabukod mula sa iba pang mga katawan, ayon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya . Kung ang pagbabago sa panloob na enerhiya ay hindi sinamahan ng trabaho, kung gayon , o , kung saan . Ang equation na ito ay tinatawag na heat balance equation.

29. Paglalapat ng unang batas ng thermodynamics sa isoprocesses. proseso ng adiabatic. Hindi maibabalik ang mga proseso ng thermal.

Ang isa sa mga pangunahing proseso na gumagana sa karamihan ng mga makina ay ang pagpapalawak ng isang gas upang gumana. Kung sa panahon ng isobaric expansion ng gas mula sa volume V 1 hanggang volume V 2 ang displacement ng cylinder piston ay l, pagkatapos ay magtrabaho A ang perpektong gas ay katumbas ng , o . Kung ihahambing natin ang mga lugar sa ilalim ng isobar at ang isotherm, na mga gawa, maaari nating tapusin na sa parehong pagpapalawak ng gas sa parehong paunang presyon, sa kaso ng isang isothermal na proseso, mas kaunting trabaho ang gagawin. Bilang karagdagan sa mga proseso ng isobaric, isochoric at isothermal, mayroong isang tinatawag na. proseso ng adiabatic. Ang isang proseso ay sinasabing adiabatic kung walang paglipat ng init. Ang proseso ng mabilis na pagpapalawak ng gas o compression ay maaaring ituring na malapit sa adiabatic. Sa prosesong ito, ang trabaho ay ginagawa dahil sa isang pagbabago sa panloob na enerhiya, i.e. , samakatuwid, sa panahon ng proseso ng adiabatic, bumababa ang temperatura. Dahil ang temperatura ng gas ay tumataas sa panahon ng adiabatic compression ng isang gas, ang presyon ng gas ay tumataas nang mas mabilis na may pagbaba sa volume kaysa sa panahon ng isang isothermal na proseso.

Ang mga proseso ng paglipat ng init ay kusang nangyayari sa isang direksyon lamang. Ang init ay palaging inililipat sa mas malamig na katawan. Ang pangalawang batas ng thermodynamics ay nagsasaad na ang isang thermodynamic na proseso ay hindi magagawa, bilang isang resulta kung saan ang init ay ililipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa, mas mainit, nang walang anumang iba pang mga pagbabago. Ang batas na ito ay hindi kasama ang paglikha ng isang walang hanggang motion machine ng pangalawang uri.

30. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga heat engine. kahusayan ng init ng makina.

Sa mga heat engine, ang trabaho ay karaniwang ginagawa ng lumalawak na gas. Ang gas na gumagana sa panahon ng pagpapalawak ay tinatawag na working fluid. Ang pagpapalawak ng isang gas ay nangyayari bilang resulta ng pagtaas ng temperatura at presyon nito kapag pinainit. Isang aparato kung saan ang gumaganang likido ay tumatanggap ng isang halaga ng init Q tinatawag na pampainit. Ang aparato kung saan ang makina ay nagbibigay ng init pagkatapos ng isang gumaganang stroke ay tinatawag na refrigerator. Una, ang presyon ay tumataas sa isochorically, lumalawak sa isobarically, cools isochorically, contracts isobarically.<рисунок с подъемником>. Bilang resulta ng siklo ng pagtatrabaho, ang gas ay bumalik sa paunang estado nito, ang panloob na enerhiya nito ay tumatagal ng orihinal na halaga nito. Ibig sabihin nito ay . Ayon sa unang batas ng thermodynamics, . Ang gawaing ginagawa ng katawan sa bawat cycle ay katumbas ng Q. Ang dami ng init na natatanggap ng katawan sa bawat cycle ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng natanggap mula sa heater at ibinigay sa refrigerator. Dahil dito, . Ang kahusayan ng isang makina ay ang ratio ng kapaki-pakinabang na enerhiya na ginagamit sa enerhiya na ginugol. .

31. Pagsingaw at paghalay. Mga pares na saturated at unsaturated. Halumigmig ng hangin.

Ang hindi pantay na pamamahagi ng kinetic energy ng thermal motion ay humahantong dito. Na sa anumang temperatura ang kinetic energy ng ilan sa mga molekula ay maaaring lumampas sa potensyal na enerhiya ng pagbubuklod sa iba. Ang pagsingaw ay ang proseso kung saan ang mga molekula ay tumakas mula sa ibabaw ng isang likido o solid. Ang pagsingaw ay sinamahan ng paglamig, dahil mas mabilis na mga molekula ang umalis sa likido. Ang pagsingaw ng isang likido sa isang saradong sisidlan sa isang pare-parehong temperatura ay humahantong sa isang pagtaas sa konsentrasyon ng mga molekula sa gas na estado. Pagkaraan ng ilang oras, ang isang balanse ay nangyayari sa pagitan ng bilang ng mga molekula na sumingaw at bumabalik sa likido. Ang isang gas na sangkap sa dinamikong ekwilibriyo kasama ang likido nito ay tinatawag na saturated vapor. Ang singaw sa presyon sa ibaba ng saturated steam pressure ay tinatawag na unsaturated. Ang saturated vapor pressure ay hindi nakadepende sa volume (mula sa ) ​​sa pare-parehong temperatura. Sa patuloy na konsentrasyon ng mga molekula, ang presyon ng saturated vapor ay tumataas nang mas mabilis kaysa sa presyon ng isang perpektong gas, dahil ang bilang ng mga molekula ay tumataas sa temperatura. Ang ratio ng presyon ng singaw ng tubig sa isang naibigay na temperatura sa puspos na presyon ng singaw sa parehong temperatura, na ipinahayag bilang isang porsyento, ay tinatawag na kamag-anak na kahalumigmigan. Ang mas mababa ang temperatura, mas mababa ang puspos na presyon ng singaw, kaya kapag pinalamig sa isang tiyak na temperatura, ang singaw ay nagiging puspos. Ang temperaturang ito ay tinatawag na dew point. tp.

32. Crystalline at amorphous na mga katawan. Mga mekanikal na katangian ng solids. Nababanat na mga pagpapapangit.

Ang mga amorphous na katawan ay ang mga pisikal na katangian ay pareho sa lahat ng direksyon (isotropic body). Ang isotropy ng mga pisikal na katangian ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng random na pag-aayos ng mga molekula. Ang mga solido kung saan ang mga molekula ay inayos ay tinatawag na mga kristal. Ang mga pisikal na katangian ng mga mala-kristal na katawan ay hindi pareho sa iba't ibang direksyon (anisotropic body). Ang anisotropy ng mga katangian ng mga kristal ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa isang nakaayos na istraktura, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay hindi pareho sa iba't ibang direksyon. Ang panlabas na mekanikal na pagkilos sa katawan ay nagiging sanhi ng pag-aalis ng mga atomo mula sa posisyon ng balanse, na humahantong sa isang pagbabago sa hugis at dami ng katawan - pagpapapangit. Ang pagpapapangit ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng ganap na pagpahaba, katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga haba bago at pagkatapos ng pagpapapangit, o sa pamamagitan ng kamag-anak na pagpahaba. Kapag ang katawan ay deformed, ang mga nababanat na pwersa ay lumitaw. Ang isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng modulus ng elasticity sa cross-sectional area ng katawan ay tinatawag na mekanikal na stress. Sa mga maliliit na strain, ang stress ay direktang proporsyonal sa kamag-anak na pagpahaba. Salik ng proporsyonalidad E sa equation ay tinatawag na elastic modulus (Young's modulus). Ang modulus ng elasticity ay pare-pareho para sa isang naibigay na materyal , saan . Ang potensyal na enerhiya ng isang deformed body ay katumbas ng trabaho na ginugol sa pag-igting o compression. Mula rito .

Ang batas ni Hooke ay nasiyahan lamang para sa maliliit na pagpapapangit. Ang pinakamataas na boltahe kung saan ito ay ginagawa pa rin ay tinatawag na proporsyonal na limitasyon. Lampas sa limitasyong ito, ang boltahe ay hihinto sa pagtaas ng proporsyonal. Hanggang sa isang tiyak na antas ng stress, ibabalik ng deformed body ang mga sukat nito pagkatapos maalis ang load. Ang puntong ito ay tinatawag na nababanat na limitasyon ng katawan. Kapag ang nababanat na limitasyon ay lumampas, ang plastic deformation ay nagsisimula, kung saan ang katawan ay hindi naibalik ang dating hugis nito. Sa rehiyon ng plastic deformation, ang stress ay halos hindi tumaas. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na daloy ng materyal. Higit pa sa yield point, tumataas ang stress sa isang punto na tinatawag na ultimate strength, pagkatapos nito ay bumababa ang stress hanggang sa masira ang katawan.

33. Mga katangian ng mga likido. Pag-igting sa ibabaw. capillary phenomena.

Ang posibilidad ng libreng paggalaw ng mga molekula sa isang likido ay tumutukoy sa pagkalikido ng likido. Ang katawan sa likidong estado ay walang permanenteng hugis. Ang hugis ng likido ay tinutukoy ng hugis ng sisidlan at ang mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw. Sa loob ng likido, ang mga kaakit-akit na puwersa ng mga molekula ay nabayaran, ngunit hindi malapit sa ibabaw. Anumang molekula na malapit sa ibabaw ay naaakit ng mga molekula sa loob ng likido. Sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersang ito, ang mga molekula ay iginuhit sa ibabaw hanggang sa ang libreng ibabaw ay maging pinakamababa sa lahat ng posible. kasi Kung ang isang bola ay may isang minimum na ibabaw para sa isang naibigay na dami, pagkatapos ay may isang maliit na pagkilos ng iba pang mga puwersa, ang ibabaw ay tumatagal ng anyo ng isang spherical segment. Ang ibabaw ng likido sa gilid ng sisidlan ay tinatawag na meniskus. Ang hindi pangkaraniwang bagay ng basa ay nailalarawan sa pamamagitan ng anggulo ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng ibabaw at ng meniskus sa punto ng intersection. Ang laki ng puwersa ng pag-igting sa ibabaw sa isang seksyon ng haba D l ay katumbas ng . Ang kurbada ng ibabaw ay lumilikha ng labis na presyon sa likido, katumbas ng kilalang contact angle at radius . Ang coefficient s ay tinatawag na surface tension coefficient. Ang capillary ay isang tubo na may maliit na panloob na diameter. Sa kumpletong basa, ang puwersa ng pag-igting sa ibabaw ay nakadirekta sa ibabaw ng katawan. Sa kasong ito, ang pagtaas ng likido sa pamamagitan ng maliliit na ugat ay nagpapatuloy sa ilalim ng pagkilos ng puwersang ito hanggang sa balanse ng puwersa ng grabidad ang puwersa ng pag-igting sa ibabaw, tk. , tapos .

34. Singilin ng kuryente. Pakikipag-ugnayan ng mga sinisingil na katawan. Batas ng Coulomb. Ang batas ng konserbasyon ng singil sa kuryente.

Hindi maipaliwanag ng alinman sa mekanika o MKT ang katangian ng mga puwersang nagbubuklod sa mga atomo. Ang mga batas ng pakikipag-ugnayan ng mga atomo at molekula ay maaaring ipaliwanag sa batayan ng konsepto ng mga singil sa kuryente.<Опыт с натиранием ручки и притяжением бумажки>Ang pakikipag-ugnayan ng mga katawan na natagpuan sa eksperimentong ito ay tinatawag na electromagnetic, at tinutukoy ng mga singil sa kuryente. Ang kakayahan ng mga singil na maakit at maitaboy ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagpapalagay na mayroong dalawang uri ng mga singil - positibo at negatibo. Ang mga katawan na may parehong singil ay nagtataboy sa isa't isa, at ang mga bagay na may iba't ibang singil ay umaakit. Ang yunit ng singil ay ang palawit - ang singil na dumadaan sa cross section ng konduktor sa loob ng 1 segundo sa kasalukuyang lakas na 1 ampere. Sa isang saradong sistema, na hindi kasama ang mga singil sa kuryente mula sa labas at kung saan ang mga singil sa kuryente ay hindi napupunta sa anumang pakikipag-ugnayan, ang algebraic na kabuuan ng mga singil ng lahat ng mga katawan ay pare-pareho. Ang pangunahing batas ng electrostatics, na kilala rin bilang batas ng Coulomb, ay nagsasaad na ang modulus ng puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang singil ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga module ng mga singil at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila. Ang puwersa ay nakadirekta sa tuwid na linya na nagkokonekta sa mga sisingilin na katawan. Ang puwersa ba ng pagtanggi o pagkahumaling, depende sa tanda ng mga singil. pare-pareho k sa pagpapahayag ng batas ni Coulomb ay katumbas ng . Sa halip na ito coefficient, ang tinatawag na. electrical constant na nauugnay sa coefficient k expression mula sa kung saan. Ang pakikipag-ugnayan ng mga nakapirming singil sa kuryente ay tinatawag na electrostatic.

35. Electric field. Lakas ng electric field. Ang prinsipyo ng superposisyon ng mga electric field.

Sa paligid ng bawat singil, batay sa teorya ng short-range na aksyon, mayroong isang electric field. Ang electric field ay isang materyal na bagay na patuloy na umiiral sa kalawakan at nagagawang kumilos sa iba pang mga singil. Ang electric field ay nagpapalaganap sa kalawakan sa bilis ng liwanag. Ang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng puwersa kung saan kumikilos ang electric field sa isang test charge (isang point positive na maliit na charge na hindi nakakaapekto sa configuration ng field) sa halaga ng charge na ito ay tinatawag na electric field strength. Gamit ang batas ng Coulomb, posibleng makakuha ng formula para sa lakas ng field na nilikha ng singil q sa distansya r mula sa bayad . Ang lakas ng patlang ay hindi nakasalalay sa singil kung saan ito kumikilos. Kung may bayad q ang mga electric field ng ilang mga singil ay kumikilos nang sabay-sabay, pagkatapos ang nagresultang puwersa ay katumbas ng geometric na kabuuan ng mga puwersa na kumikilos mula sa bawat field nang hiwalay. Ito ay tinatawag na prinsipyo ng superposisyon ng mga electric field. Ang linya ng lakas ng electric field ay ang linya, ang padaplis kung saan sa bawat punto ay tumutugma sa vector ng lakas. Ang mga linya ng tensyon ay nagsisimula sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo, o napupunta sa infinity. Ang isang electric field na ang intensity ay pareho para sa lahat sa anumang punto sa espasyo ay tinatawag na isang unipormeng electric field. Ang humigit-kumulang homogenous field ay maaaring isaalang-alang sa pagitan ng dalawang parallel oppositely charged metal plates. Na may pare-parehong pamamahagi ng singil q sa ibabaw ng lugar S ang density ng singil sa ibabaw ay . Para sa isang infinite plane na may surface charge density s, ang lakas ng field ay pareho sa lahat ng mga punto sa espasyo at katumbas ng .

36. Ang gawain ng electrostatic field kapag inililipat ang singil. Potensyal na pagkakaiba.

Kapag ang isang singil ay inilipat ng isang electric field sa isang distansya, ang gawaing ginawa ay katumbas ng . Tulad ng sa kaso ng work of gravity, ang gawain ng Coulomb force ay hindi nakadepende sa trajectory ng charge. Kapag ang direksyon ng displacement vector ay nagbago ng 180 0, ang gawain ng field forces ay nagbabago ng sign sa kabaligtaran. Kaya, ang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field kapag ang paglipat ng singil kasama ang isang closed circuit ay katumbas ng zero. Ang larangan, ang gawain ng mga puwersa kung saan kasama ang isang saradong tilapon ay katumbas ng zero, ay tinatawag na isang potensyal na larangan.

Parang body of mass lang m sa larangan ng gravity ay may potensyal na enerhiya na proporsyonal sa masa ng katawan, ang isang electric charge sa isang electrostatic field ay may potensyal na enerhiya Wp, proporsyonal sa singil. Ang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field ay katumbas ng pagbabago sa potensyal na enerhiya ng singil, na kinuha gamit ang kabaligtaran na pag-sign. Sa isang punto sa electrostatic field, ang iba't ibang singil ay maaaring magkaroon ng iba't ibang potensyal na enerhiya. Ngunit ang ratio ng potensyal na enerhiya upang singilin para sa isang naibigay na punto ay isang pare-parehong halaga. Ang pisikal na dami na ito ay tinatawag na electric field potential, kung saan ang potensyal na enerhiya ng singil ay katumbas ng produkto ng potensyal sa isang naibigay na punto at ang singil. Ang potensyal ay isang scalar na dami, ang potensyal ng ilang mga patlang ay katumbas ng kabuuan ng mga potensyal ng mga patlang na ito. Ang sukatan ng pagbabago ng enerhiya sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan ay trabaho. Kapag gumagalaw ang singil, ang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field ay katumbas ng pagbabago sa enerhiya na may kabaligtaran na tanda, samakatuwid. kasi Ang trabaho ay nakasalalay sa potensyal na pagkakaiba at hindi nakasalalay sa tilapon sa pagitan nila, kung gayon ang potensyal na pagkakaiba ay maaaring ituring na isang katangian ng enerhiya ng electrostatic field. Kung ang potensyal sa isang walang katapusang distansya mula sa singil ay kinuha katumbas ng zero, pagkatapos ay sa layo r mula sa singil, ito ay tinutukoy ng formula .

Ang ratio ng gawaing ginawa ng anumang electric field kapag naglilipat ng positibong singil mula sa isang punto ng field patungo sa isa pa, sa halaga ng singil ay tinatawag na boltahe sa pagitan ng mga puntong ito, kung saan nagmumula ang gawain. Sa isang electrostatic field, ang boltahe sa pagitan ng anumang dalawang puntos ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga puntong ito. Ang yunit ng boltahe (at potensyal na pagkakaiba) ay tinatawag na volt, . Ang 1 volt ay ang boltahe kung saan ang field ay gumagawa ng 1 joule ng trabaho upang ilipat ang isang singil na 1 coulomb. Sa isang banda, ang gawain ng paglipat ng singil ay katumbas ng produkto ng puwersa at ang displacement. Sa kabilang banda, makikita ito mula sa kilalang boltahe sa pagitan ng mga seksyon ng track. Mula rito. Ang yunit ng lakas ng patlang ng kuryente ay volts bawat metro ( ako/m).

Capacitor - isang sistema ng dalawang conductor na pinaghihiwalay ng isang dielectric layer, ang kapal nito ay maliit kumpara sa mga sukat ng conductor. Sa pagitan ng mga plato, ang lakas ng field ay katumbas ng dalawang beses ng lakas ng bawat isa sa mga plato; sa labas ng mga plato, ito ay katumbas ng zero. Ang isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng singil ng isa sa mga plato sa boltahe sa pagitan ng mga plato ay tinatawag na kapasidad ng kapasitor. Ang yunit ng de-koryenteng kapasidad ay farad, ang isang kapasitor ay may kapasidad na 1 farad, sa pagitan ng mga plato kung saan ang boltahe ay 1 bolta kapag ang mga plato ay sinisingil ng 1 palawit. Ang lakas ng patlang sa pagitan ng mga plato ng isang solidong kapasitor ay katumbas ng kabuuan ng lakas ng mga plato nito. , at mula noon para sa isang homogenous field ay nasiyahan, pagkatapos , ibig sabihin. Ang kapasidad ay direktang proporsyonal sa lugar ng mga plato at inversely proporsyonal sa distansya sa pagitan nila. Kapag ang isang dielectric ay ipinakilala sa pagitan ng mga plato, ang kapasidad nito ay tumataas ng isang kadahilanan ng e, kung saan ang e ay ang dielectric constant ng ipinakilala na materyal.

38. Ang dielectric na pare-pareho. Enerhiya ng electric field.

Ang dielectric permittivity ay isang pisikal na dami na nagpapakilala sa ratio ng modulus ng electric field sa vacuum sa modulus ng electric field sa isang homogenous na dielectric. Ang gawain ng electric field ay pantay, ngunit kapag ang kapasitor ay sisingilin, ang boltahe nito ay tumataas mula sa 0 dati U, kaya naman . Samakatuwid, ang potensyal na enerhiya ng kapasitor ay katumbas ng .

39. Agos ng kuryente. Kasalukuyang lakas. Mga kondisyon para sa pagkakaroon ng isang electric current.

Ang electric current ay ang maayos na paggalaw ng mga singil sa kuryente. Ang direksyon ng agos ay itinuturing na paggalaw ng mga positibong singil. Ang mga singil sa kuryente ay maaaring gumalaw sa maayos na paraan sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Samakatuwid, ang isang sapat na kondisyon para sa pagkakaroon ng isang kasalukuyang ay ang pagkakaroon ng isang patlang at mga carrier ng libreng bayad. Ang isang electric field ay maaaring malikha ng dalawang konektadong magkasalungat na sisingilin na mga katawan. Ratio ng singil D q, inilipat sa cross section ng conductor para sa agwat ng oras D t sa pagitan na ito ay tinatawag na kasalukuyang lakas. Kung ang kasalukuyang lakas ay hindi nagbabago sa oras, kung gayon ang kasalukuyang ay tinatawag na pare-pareho. Para sa isang kasalukuyang umiiral sa isang konduktor sa loob ng mahabang panahon, kinakailangan na ang mga kondisyon na nagdudulot ng kasalukuyang ay hindi nagbabago.<схема с один резистором и батареей>. Ang mga puwersa na nagiging sanhi ng paglipat ng singil sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na mga panlabas na puwersa. Sa isang galvanic cell (at anumang baterya - g.e.???) sila ang mga puwersa ng isang kemikal na reaksyon, sa isang direktang kasalukuyang makina - ang puwersa ng Lorentz.

40. Batas ng Ohm para sa isang seksyon ng chain. paglaban ng konduktor. Ang pagtitiwala ng paglaban ng mga konduktor sa temperatura. Superconductivity. Serye at parallel na koneksyon ng mga konduktor.

Ang ratio ng boltahe sa pagitan ng mga dulo ng isang seksyon ng isang de-koryenteng circuit sa lakas ng kasalukuyang ay isang pare-parehong halaga, at tinatawag na paglaban. Ang yunit ng paglaban ay 0 ohm, ang paglaban ng 1 ohm ay may tulad na seksyon ng circuit kung saan, sa kasalukuyang lakas ng 1 ampere, ang boltahe ay 1 bolta. Ang paglaban ay direktang proporsyonal sa haba at inversely proporsyonal sa cross-sectional area, kung saan ang r ay ang electrical resistivity, isang pare-parehong halaga para sa isang naibigay na sangkap sa ilalim ng mga ibinigay na kondisyon. Kapag pinainit, ang resistivity ng mga metal ay tumataas ayon sa isang linear na batas, kung saan ang r 0 ay ang resistivity sa 0 0 С, a ay ang temperatura koepisyent ng paglaban, tiyak para sa bawat metal. Sa mga temperatura na malapit sa ganap na zero, ang paglaban ng mga sangkap ay bumaba nang husto sa zero. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na superconductivity. Ang pagpasa ng kasalukuyang sa mga superconducting na materyales ay nangyayari nang walang pagkawala sa pamamagitan ng pag-init ng konduktor.

Ang batas ng Ohm para sa isang seksyon ng isang circuit ay tinatawag na isang equation. Kapag ang mga konduktor ay konektado sa serye, ang kasalukuyang lakas ay pareho sa lahat ng mga konduktor, at ang boltahe sa mga dulo ng circuit ay katumbas ng kabuuan ng mga boltahe sa lahat ng mga konduktor na konektado sa serye. . Kapag ang mga konduktor ay konektado sa serye, ang kabuuang pagtutol ay katumbas ng kabuuan ng mga paglaban ng mga bahagi. Sa isang parallel na koneksyon, ang boltahe sa mga dulo ng bawat seksyon ng circuit ay pareho, at ang kasalukuyang mga sanga ng lakas sa magkakahiwalay na mga bahagi. Mula rito. Kapag ang mga konduktor ay konektado sa parallel, ang kapalit ng kabuuang pagtutol ay katumbas ng kabuuan ng mga reciprocal ng mga resistensya ng lahat ng mga konduktor na konektado sa parallel.

41. Trabaho at kasalukuyang kapangyarihan. Electromotive force. Batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit.

Ang gawain ng mga puwersa ng electric field na lumilikha ng electric current ay tinatawag na work of the current. Trabaho PERO kasalukuyang sa lugar na may resistensya R sa takdang panahon D t ay katumbas ng . Ang kapangyarihan ng electric current ay katumbas ng ratio ng trabaho hanggang sa oras ng pagkumpleto, i.e. . Ang trabaho ay ipinahayag, gaya ng dati, sa joules, kapangyarihan - sa watts. Kung walang gawaing ginagawa sa seksyon ng circuit sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field at walang mga reaksiyong kemikal na nangyari, kung gayon ang trabaho ay humahantong sa pag-init ng konduktor. Sa kasong ito, ang trabaho ay katumbas ng dami ng init na inilabas ng kasalukuyang nagdadala ng conductor (Joule-Lenz Law).

Sa isang electric circuit, ang trabaho ay ginagawa hindi lamang sa panlabas na seksyon, kundi pati na rin sa baterya. Ang electrical resistance ng isang kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na panloob na pagtutol r. Sa panloob na seksyon ng circuit, isang halaga ng init na katumbas ng ay inilabas. Ang kabuuang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field kapag gumagalaw sa isang closed circuit ay zero, kaya ang lahat ng trabaho ay ginagawa dahil sa mga panlabas na pwersa na nagpapanatili ng isang pare-parehong boltahe. Ang ratio ng gawain ng mga panlabas na puwersa sa inilipat na singil ay tinatawag na electromotive force ng pinagmulan, kung saan ang D q- maililipat na bayad. Kung bilang isang resulta ng pagpasa ng direktang kasalukuyang pag-init lamang ng mga konduktor ang nangyari, pagkatapos ay ayon sa batas ng konserbasyon ng enerhiya , ibig sabihin. . Ang kasalukuyang sa isang de-koryenteng circuit ay direktang proporsyonal sa EMF at inversely proporsyonal sa impedance ng circuit.

42. Semiconductors. Electrical conductivity ng semiconductors at ang pag-asa nito sa temperatura. Intrinsic at impurity conductivity ng semiconductors.

Maraming mga sangkap ang hindi nagsasagawa ng kasalukuyang pati na rin ang mga metal, ngunit sa parehong oras ay hindi sila dielectrics. Ang isa sa mga pagkakaiba sa pagitan ng mga semiconductor ay na kapag pinainit o iluminado, ang kanilang resistivity ay hindi tumataas, ngunit bumababa. Ngunit ang kanilang pangunahing praktikal na naaangkop na ari-arian ay naging unilateral conductivity. Dahil sa hindi pantay na pamamahagi ng enerhiya ng thermal motion sa isang semiconductor crystal, ang ilang mga atom ay na-ionize. Ang mga inilabas na electron ay hindi maaaring makuha ng mga nakapaligid na atomo, dahil ang kanilang mga valence bond ay puspos. Ang mga libreng electron na ito ay maaaring gumalaw sa metal, na lumilikha ng isang electron conduction current. Kasabay nito, ang isang atom, mula sa shell kung saan nakatakas ang isang elektron, ay nagiging isang ion. Ang ion na ito ay neutralisado sa pamamagitan ng pagkuha ng isang atom ng isang kapitbahay. Bilang resulta ng gayong magulong kilusan, nagaganap ang paggalaw ng isang lugar na may nawawalang ion, na nakikita sa labas bilang isang paggalaw ng isang positibong singil. Ito ay tinatawag na hole conduction current. Sa isang perpektong semiconductor na kristal, ang kasalukuyang ay nabuo sa pamamagitan ng paggalaw ng isang pantay na bilang ng mga libreng electron at butas. Ang ganitong uri ng pagpapadaloy ay tinatawag na intrinsic na pagpapadaloy. Habang bumababa ang temperatura, bumababa ang bilang ng mga libreng electron, na proporsyonal sa average na enerhiya ng mga atomo, at nagiging katulad ng dielectric ang semiconductor. Minsan ay idinaragdag ang mga impurities sa isang semiconductor upang mapabuti ang conductivity, na donor (dagdagan ang bilang ng mga electron nang hindi tumataas ang bilang ng mga butas) at acceptor (dagdagan ang bilang ng mga butas nang hindi tumataas ang bilang ng mga electron). Ang mga semiconductor kung saan ang bilang ng mga electron ay lumampas sa bilang ng mga butas ay tinatawag na electronic semiconductors, o n-type semiconductors. Ang mga semiconductor kung saan ang bilang ng mga butas ay lumampas sa bilang ng mga electron ay tinatawag na hole semiconductors, o p-type semiconductors.

43. Semiconductor diode. Transistor.

Ang isang semiconductor diode ay binubuo ng pn paglipat, i.e. mula sa dalawang konektadong semiconductors ng iba't ibang uri ng conductivity. Kapag pinagsama, ang mga electron ay nagkakalat sa R-semiconductor. Ito ay humahantong sa paglitaw ng mga hindi nabayarang positibong ion ng donor impurity sa electronic semiconductor, at mga negatibong ion ng acceptor impurity, na nakakuha ng diffused electron, sa hole semiconductor. Isang electric field ang bubuo sa pagitan ng dalawang layer. Kung ang isang positibong singil ay inilapat sa rehiyon na may elektronikong kondaktibiti, at ang isang negatibong singil ay inilapat sa rehiyon na may butas na kondaktibiti, kung gayon ang larangan ng pagharang ay tataas, ang kasalukuyang lakas ay bababa nang husto at halos hindi nakasalalay sa boltahe. Ang pamamaraang ito ng pag-on ay tinatawag na blocking, at ang kasalukuyang dumadaloy sa diode ay tinatawag na reverse. Kung ang isang positibong singil ay inilapat sa rehiyon na may butas na kondaktibiti, at ang isang negatibong singil ay inilapat sa rehiyon na may elektroniko, kung gayon ang larangan ng pagharang ay humina, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng diode sa kasong ito ay nakasalalay lamang sa paglaban ng panlabas na circuit. Ang pamamaraang ito ng paglipat ay tinatawag na throughput, at ang kasalukuyang dumadaloy sa diode ay tinatawag na direkta.

Ang isang transistor, na kilala rin bilang isang semiconductor triode, ay binubuo ng dalawa pn(o n-p) mga paglipat. Ang gitnang bahagi ng kristal ay tinatawag na base, ang mga matinding ay ang emitter at kolektor. Ang mga transistor kung saan ang base ay may butas na conductivity ay tinatawag na transistor. p-n-p paglipat. Upang magmaneho ng transistor p-n-p-type, ang isang boltahe ng negatibong polarity na nauugnay sa emitter ay inilalapat sa kolektor. Ang base boltahe ay maaaring maging positibo o negatibo. kasi mayroong higit pang mga butas, pagkatapos ay ang pangunahing kasalukuyang sa pamamagitan ng kantong ay ang pagsasabog na pagkilos ng bagay ng mga butas mula sa R- mga lugar. Kung ang isang maliit na pasulong na boltahe ay inilapat sa emitter, pagkatapos ay ang isang butas na kasalukuyang ay dadaloy sa pamamagitan nito, diffusing mula sa R-mga lugar sa n-lugar (base). Pero dahil ang base ay makitid, pagkatapos ay lumipad ang mga butas sa pamamagitan nito, pinabilis ng field, papunta sa kolektor. (???, isang bagay dito na hindi ko maintindihan ...). Ang transistor ay maaaring ipamahagi ang kasalukuyang, at sa gayon ay pinapalaki ito. Ang ratio ng pagbabago sa kasalukuyang sa circuit ng kolektor sa pagbabago sa kasalukuyang sa base circuit, lahat ng iba pang mga bagay ay pantay, ay isang pare-parehong halaga, na tinatawag na integral base current transfer coefficient. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang sa base circuit, posible na makakuha ng mga pagbabago sa kasalukuyang sa circuit ng kolektor. (???)

44. Electric current sa mga gas. Mga uri ng paglabas ng gas at ang kanilang aplikasyon. Ang konsepto ng plasma.

Ang gas sa ilalim ng impluwensya ng liwanag o init ay maaaring maging isang kasalukuyang konduktor. Ang kababalaghan ng kasalukuyang dumadaan sa isang gas sa ilalim ng kondisyon ng panlabas na impluwensya ay tinatawag na isang di-self-sustained electric discharge. Ang proseso ng pagbuo ng mga gas ions sa ilalim ng impluwensya ng temperatura ay tinatawag na thermal ionization. Ang hitsura ng mga ions sa ilalim ng impluwensya ng light radiation ay photoionization. Ang isang gas kung saan ang isang makabuluhang bahagi ng mga molekula ay na-ionize ay tinatawag na isang plasma. Ang temperatura ng plasma ay umabot ng ilang libong degree. Ang mga plasma electron at ions ay nakakagalaw sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Sa pagtaas ng lakas ng field, depende sa presyon at likas na katangian ng gas, ang isang paglabas ay nangyayari dito nang walang impluwensya ng mga panlabas na ionizer. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na self-sustaining electrical discharge. Upang ang isang elektron ay makapag-ionize ng isang atom kapag ito ay tumama dito, dapat itong magkaroon ng isang enerhiya na hindi bababa sa gawain ng ionization. Ang enerhiya na ito ay maaaring makuha ng isang elektron sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng isang panlabas na electric field sa isang gas sa libreng landas nito, i.e. . kasi ang ibig sabihin ng libreng landas ay maliit, ang self-discharge ay posible lamang sa mataas na lakas ng field. Sa mababang presyon ng gas, ang isang glow discharge ay nabuo, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagtaas ng kondaktibiti ng gas sa panahon ng rarefaction (ang ibig sabihin ay tumataas ang libreng landas). Kung ang kasalukuyang lakas sa self-discharge ay napakataas, kung gayon ang mga epekto ng elektron ay maaaring maging sanhi ng pag-init ng cathode at anode. Ang mga electron ay ibinubuga mula sa ibabaw ng katod sa mataas na temperatura, na nagpapanatili ng paglabas sa gas. Ang ganitong uri ng discharge ay tinatawag na arc.

45. Electric current sa isang vacuum. Thermionic emission. Tubong cathode-ray.

Walang mga carrier ng libreng bayad sa vacuum, samakatuwid, nang walang panlabas na impluwensya, walang kasalukuyang nasa vacuum. Ito ay maaaring mangyari kung ang isa sa mga electrodes ay pinainit sa isang mataas na temperatura. Ang pinainit na katod ay naglalabas ng mga electron mula sa ibabaw nito. Ang kababalaghan ng paglabas ng mga libreng electron mula sa ibabaw ng mga pinainit na katawan ay tinatawag na thermionic emission. Ang pinakasimpleng aparato na gumagamit ng thermionic emission ay isang electrovacuum diode. Ang anode ay binubuo ng isang metal plate, ang katod ay gawa sa isang manipis na coiled wire. Ang isang electron cloud ay nalilikha sa paligid ng katod kapag ito ay pinainit. Kung ikinonekta mo ang cathode sa positibong terminal ng baterya, at ang anode sa negatibong terminal, ang field sa loob ng diode ay ililipat ang mga electron patungo sa katod, at walang kasalukuyang. Kung ikinonekta mo ang kabaligtaran - ang anode sa plus, at ang katod sa minus - pagkatapos ay ililipat ng electric field ang mga electron patungo sa anode. Ipinapaliwanag nito ang pag-aari ng isang panig na pagpapadaloy ng diode. Ang daloy ng mga electron na lumilipat mula sa cathode patungo sa anode ay maaaring kontrolin gamit ang isang electromagnetic field. Upang gawin ito, ang diode ay binago at isang grid ay idinagdag sa pagitan ng anode at cathode. Ang resultang aparato ay tinatawag na triode. Kung ang isang negatibong potensyal ay inilapat sa grid, pagkatapos ay ang patlang sa pagitan ng grid at ang katod ay pipigilan ang electron mula sa paglipat. Kung mag-aplay ka ng positibo, pagkatapos ay pipigilan ng field ang paggalaw ng mga electron. Ang mga electron na ibinubuga ng katod ay maaaring mapabilis sa mataas na bilis sa pamamagitan ng mga electric field. Ang kakayahan ng mga electron beam na lumihis sa ilalim ng impluwensya ng mga electromagnetic field ay ginagamit sa isang CRT.

46. ​​Magnetic na pakikipag-ugnayan ng mga alon. Isang magnetic field. Ang puwersa na kumikilos sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor sa isang magnetic field. Magnetic field induction.

Kung ang isang kasalukuyang ay dumaan sa mga konduktor sa parehong direksyon, pagkatapos ay umaakit sila, at kung pantay, pagkatapos ay itataboy nila. Dahil dito, mayroong ilang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga konduktor, na hindi maipaliwanag ng pagkakaroon ng isang electric field, dahil. Sa pangkalahatan, ang mga konduktor ay neutral sa kuryente. Ang isang magnetic field ay nilikha sa pamamagitan ng paglipat ng mga singil sa kuryente at kumikilos lamang sa mga gumagalaw na singil. Ang magnetic field ay isang espesyal na uri ng bagay at tuluy-tuloy sa kalawakan. Ang pagpasa ng isang electric current sa pamamagitan ng isang conductor ay sinamahan ng pagbuo ng isang magnetic field, anuman ang medium. Ang magnetic interaction ng conductors ay ginagamit upang matukoy ang magnitude ng kasalukuyang lakas. 1 ampere - ang lakas ng kasalukuyang dumadaan sa dalawang parallel conductor ¥ ng haba, at ng maliit na cross section, na matatagpuan sa layo na 1 metro mula sa bawat isa, kung saan ang magnetic flux ay nagdudulot ng puwersa ng pakikipag-ugnayan pababa na katumbas ng bawat metro ng haba . Ang puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang ay tinatawag na puwersa ng ampere. Upang makilala ang kakayahan ng isang magnetic field na makaapekto sa isang conductor na may kasalukuyang, mayroong isang dami na tinatawag na magnetic induction. Ang module ng magnetic induction ay katumbas ng ratio ng maximum na halaga ng Ampere force na kumikilos sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor sa kasalukuyang lakas sa conductor at ang haba nito. Ang direksyon ng induction vector ay tinutukoy ng panuntunan ng kaliwang kamay (sa kamay ay isang konduktor, sa hinlalaki ay lakas, sa palad ay induction). Ang yunit ng magnetic induction ay ang tesla, na katumbas ng induction ng naturang magnetic flux, kung saan ang maximum na puwersa ng Ampere ng 1 Newton ay kumikilos sa 1 metro ng conductor sa kasalukuyang 1 ampere. Ang isang linya sa anumang punto kung saan ang magnetic induction vector ay nakadirekta nang tangential ay tinatawag na isang linya ng magnetic induction. Kung sa lahat ng mga punto ng ilang espasyo ang induction vector ay may parehong halaga sa ganap na halaga at parehong direksyon, kung gayon ang patlang sa bahaging ito ay tinatawag na homogenous. Depende sa anggulo ng pagkahilig ng kasalukuyang nagdadala ng conductor na may kaugnayan sa vector ng magnetic induction, ang puwersa ng Ampère ay nagbabago sa proporsyon sa sine ng anggulo.

47. Batas ng Ampere. Ang pagkilos ng isang magnetic field sa isang gumagalaw na singil. Lorentz force.

Ang pagkilos ng isang magnetic field sa isang kasalukuyang sa isang konduktor ay nagpapahiwatig na ito ay kumikilos sa mga gumagalaw na singil. Kasalukuyang lakas ako sa konduktor ay may kaugnayan sa konsentrasyon n libreng sisingilin na mga particle, bilis v kanilang maayos na paggalaw at lugar S cross section ng konduktor sa pamamagitan ng expression , kung saan q ay ang singil ng isang particle. Ang pagpapalit ng expression na ito sa Ampère force formula, makuha namin . kasi nSl ay katumbas ng bilang ng mga libreng particle sa isang konduktor ng haba l, pagkatapos ay ang puwersa na kumikilos mula sa gilid ng field sa isang sisingilin na particle na gumagalaw nang mabilis v sa isang anggulo a sa magnetic induction vector B ay katumbas ng . Ang puwersang ito ay tinatawag na puwersa ng Lorentz. Ang direksyon ng puwersa ng Lorentz para sa isang positibong singil ay tinutukoy ng panuntunan sa kaliwang kamay. Sa isang pare-parehong magnetic field, ang isang particle na gumagalaw patayo sa mga linya ng magnetic field induction ay nakakakuha ng centripetal acceleration sa ilalim ng pagkilos ng Lorentz force. at gumagalaw sa isang bilog. Ang radius ng bilog at ang panahon ng rebolusyon ay tinutukoy ng mga expression . Ang kalayaan ng panahon ng rebolusyon mula sa radius at bilis ay ginagamit sa accelerator ng mga sisingilin na particle - ang cyclotron.

48. Magnetic na katangian ng bagay. Ferromagnets.

Ang pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay nakasalalay sa medium kung saan matatagpuan ang mga singil. Kung magsabit ka ng maliit na coil malapit sa isang malaking coil, ito ay lilihis. Kung ang isang bakal na core ay ipinasok sa isang malaki, pagkatapos ay tataas ang paglihis. Ang pagbabagong ito ay nagpapakita na ang induction ay nagbabago habang ang core ay ipinakilala. Ang mga sangkap na makabuluhang nagpapataas ng panlabas na magnetic field ay tinatawag na ferromagnets. Ang isang pisikal na dami na nagpapakita kung gaano karaming beses ang inductance ng isang magnetic field sa isang medium ay naiiba mula sa inductance ng isang field sa isang vacuum ay tinatawag na magnetic permeability. Hindi lahat ng mga sangkap ay nagpapalaki ng magnetic field. Lumilikha ang mga paramagnet ng mahinang patlang na tumutugma sa direksyon sa panlabas. Ang mga diamagnet ay nagpapahina sa panlabas na larangan sa kanilang larangan. Ang ferromagnetism ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga magnetic na katangian ng electron. Ang isang electron ay isang gumagalaw na singil at samakatuwid ay may sariling magnetic field. Sa ilang mga kristal ay may mga kondisyon para sa parallel na oryentasyon ng mga magnetic field ng mga electron. Bilang resulta nito, lumilitaw ang mga magnetized na rehiyon, na tinatawag na mga domain, sa loob ng ferromagnet crystal. Habang tumataas ang panlabas na magnetic field, inaayos ng mga domain ang kanilang oryentasyon. Sa isang tiyak na halaga ng induction, ang kumpletong pagkakasunud-sunod ng oryentasyon ng mga domain ay nangyayari at magnetic saturation set in. Kapag ang isang ferromagnet ay tinanggal mula sa isang panlabas na magnetic field, hindi lahat ng mga domain ay nawawala ang kanilang oryentasyon, at ang katawan ay nagiging isang permanenteng magnet. Ang pag-order ng oryentasyon ng domain ay maaaring maabala ng mga thermal vibrations ng mga atom. Ang temperatura kung saan ang isang sangkap ay huminto sa pagiging ferromagnet ay tinatawag na temperatura ng Curie.

49. Electromagnetic induction. magnetic flux. Ang batas ng electromagnetic induction. Ang tuntunin ni Lenz.

Sa isang closed circuit, kapag nagbabago ang magnetic field, isang electric current ang lumitaw. Ang kasalukuyang ito ay tinatawag na inductive current. Ang kababalaghan ng paglitaw ng kasalukuyang sa isang closed circuit na may mga pagbabago sa magnetic field na tumagos sa circuit ay tinatawag na electromagnetic induction. Ang hitsura ng isang kasalukuyang sa isang closed circuit ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng mga panlabas na puwersa ng isang di-electrostatic na kalikasan o ang paglitaw ng induction EMF. Ang isang quantitative na paglalarawan ng phenomenon ng electromagnetic induction ay ibinibigay batay sa pagtatatag ng isang relasyon sa pagitan ng induction EMF at magnetic flux. magnetic flux F sa pamamagitan ng ibabaw ay tinatawag na isang pisikal na dami na katumbas ng produkto ng ibabaw na lugar S bawat modulus ng magnetic induction vector B at sa pamamagitan ng cosine ng anggulo a sa pagitan nito at ng normal sa ibabaw. Ang yunit ng magnetic flux ay ang weber, katumbas ng flux, na, kapag pantay na bumababa sa zero sa 1 segundo, ay nagiging sanhi ng isang emf na 1 volt. Ang direksyon ng kasalukuyang induction ay depende sa kung ang pagkilos ng bagay na tumagos sa circuit ay tumataas o bumababa, pati na rin sa direksyon ng field na may kaugnayan sa circuit. Ang pangkalahatang pormulasyon ng panuntunan ni Lenz: ang inductive current na nangyayari sa isang closed circuit ay may direksyon na ang magnetic flux na nilikha nito sa pamamagitan ng lugar na nakatali ng circuit ay may posibilidad na makabawi sa pagbabago sa magnetic flux na nagiging sanhi ng kasalukuyang ito. Batas ng electromagnetic induction: Ang EMF ng induction sa isang closed circuit ay direktang proporsyonal sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali sa circuit na ito at katumbas ng rate ng pagbabago ng flux na ito, habang isinasaalang-alang ang Lenz tuntunin. Kapag binabago ang EMF sa isang likid na binubuo ng n magkaparehong pagliko, ang kabuuang emf in n beses na mas maraming EMF sa isang solong coil. Para sa isang pare-parehong magnetic field, batay sa kahulugan ng magnetic flux, sumusunod na ang induction ay 1 tesla kung ang flux sa pamamagitan ng isang circuit na 1 square meter ay 1 weber. Ang paglitaw ng isang electric current sa isang nakapirming konduktor ay hindi ipinaliwanag sa pamamagitan ng magnetic interaction, dahil Ang magnetic field ay kumikilos lamang sa mga gumagalaw na singil. Ang electric field na nangyayari kapag nagbabago ang magnetic field ay tinatawag na vortex electric field. Ang gawain ng mga puwersa ng vortex field sa paggalaw ng mga singil ay ang EMF ng induction. Ang vortex field ay hindi konektado sa mga singil at ito ay isang saradong linya. Ang gawain ng mga puwersa ng patlang na ito kasama ang isang saradong tabas ay maaaring naiiba mula sa zero. Ang phenomenon ng electromagnetic induction ay nangyayari din kapag ang magnetic flux source ay nakapahinga at ang conductor ay gumagalaw. Sa kasong ito, ang sanhi ng induction EMF, katumbas ng , ay ang puwersa ng Lorentz.

50. Ang phenomenon ng self-induction. Inductance. Ang enerhiya ng magnetic field.

Ang isang electric current na dumadaan sa isang conductor ay lumilikha ng magnetic field sa paligid nito. magnetic flux F sa pamamagitan ng contour ay proporsyonal sa magnetic induction vector AT, at induction, sa turn, ang lakas ng kasalukuyang sa konduktor. Samakatuwid, para sa magnetic flux, maaari naming isulat . Ang koepisyent ng proporsyonalidad ay tinatawag na inductance at nakasalalay sa mga katangian ng konduktor, mga sukat nito at sa kapaligiran kung saan ito matatagpuan. Ang yunit ng inductance ay henry, ang inductance ay 1 henry, kung sa kasalukuyang lakas ng 1 ampere ang magnetic flux ay 1 weber. Kapag nagbabago ang kasalukuyang lakas sa coil, nagbabago ang magnetic flux na nilikha ng kasalukuyang ito. Ang isang pagbabago sa magnetic flux ay nagiging sanhi ng paglitaw ng isang EMF induction sa coil. Ang kababalaghan ng paglitaw ng isang EMF induction sa isang coil bilang isang resulta ng isang pagbabago sa kasalukuyang lakas sa circuit na ito ay tinatawag na self-induction. Alinsunod sa panuntunan ng Lenz, pinipigilan ng EMF ng self-induction ang pagtaas kapag naka-on ang circuit at bumaba kapag naka-off ang circuit. EMF ng self-induction na nagmumula sa isang coil na may inductance L, ayon sa batas ng electromagnetic induction ay katumbas ng . Ipagpalagay na kapag ang network ay nadiskonekta mula sa pinagmulan, ang kasalukuyang bumababa ayon sa isang linear na batas. Pagkatapos ang EMF ng self-induction ay may pare-parehong halaga na katumbas ng . Sa panahon ng t sa isang linear na pagbaba sa circuit, isang singil ang lilipas. Sa kasong ito, ang gawain ng electric current ay katumbas ng . Ginagawa ang gawaing ito para sa liwanag ng enerhiya W m magnetic field ng coil.

51. Harmonic vibrations. Amplitude, period, frequency at phase ng oscillations.

Ang mga mekanikal na panginginig ng boses ay ang mga paggalaw ng mga katawan na umuulit nang eksakto o humigit-kumulang pareho sa mga regular na pagitan. Ang mga puwersang kumikilos sa pagitan ng mga katawan sa loob ng itinuturing na sistema ng mga katawan ay tinatawag na panloob na pwersa. Ang mga puwersang kumikilos sa mga katawan ng sistema mula sa ibang mga katawan ay tinatawag na panlabas na pwersa. Ang mga libreng oscillations ay tinatawag na mga oscillations na lumitaw sa ilalim ng impluwensya ng mga panloob na pwersa, halimbawa, isang pendulum sa isang thread. Ang mga oscillations sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na pwersa ay sapilitang mga oscillations, halimbawa, isang piston sa isang engine. Ang isang karaniwang tampok ng lahat ng mga uri ng mga oscillation ay ang repeatability ng proseso ng paggalaw pagkatapos ng isang tiyak na agwat ng oras. Ang mga oscillations na inilarawan ng equation ay tinatawag na harmonic. . Sa partikular, ang mga vibrations na nangyayari sa isang sistema na may isang pagpapanumbalik na puwersa na proporsyonal sa pagpapapangit ay magkatugma. Ang pinakamababang pagitan kung saan paulit-ulit ang paggalaw ng katawan ay tinatawag na panahon ng oscillation. T. Ang pisikal na dami na katumbas ng panahon ng oscillation at nagpapakilala sa bilang ng mga oscillation sa bawat yunit ng oras ay tinatawag na frequency. Ang dalas ay sinusukat sa hertz, 1 Hz = 1 s -1. Ginagamit din ang konsepto ng cyclic frequency, na tumutukoy sa bilang ng mga oscillations sa 2p seconds. Ang module ng maximum displacement mula sa equilibrium position ay tinatawag na amplitude. Ang halaga sa ilalim ng tanda ng cosine ay ang yugto ng mga oscillations, ang j 0 ay ang paunang yugto ng mga oscillations. Ang mga derivatives ay nagbabago rin nang magkatugma, at , at ang kabuuang mekanikal na enerhiya na may arbitrary na paglihis X(anggulo, coordinate, atbp.) ay , saan PERO at AT ay mga constant na tinutukoy ng mga parameter ng system. Ang pagkakaiba sa ekspresyong ito at isinasaalang-alang ang kawalan ng mga panlabas na puwersa, posibleng isulat kung ano , saan .

52. Mathematical pendulum. Panginginig ng boses ng isang load sa isang spring. Panahon ng oscillation ng isang mathematical pendulum at isang bigat sa isang spring.

Ang isang katawan na may maliit na sukat, na nasuspinde sa isang hindi mapalawak na sinulid, ang masa nito ay bale-wala kumpara sa masa ng katawan, ay tinatawag na isang mathematical pendulum. Ang patayong posisyon ay ang posisyon ng equilibrium, kung saan ang puwersa ng grabidad ay balanse ng puwersa ng pagkalastiko. Sa maliit na paglihis ng pendulum mula sa posisyon ng ekwilibriyo, ang isang resultang puwersa ay lumitaw, na nakadirekta patungo sa posisyon ng ekwilibriyo, at ang mga oscillation nito ay magkatugma. Ang panahon ng harmonic oscillations ng isang mathematical pendulum sa isang maliit na swing angle ay katumbas ng . Upang makuha ang formula na ito, isinulat namin ang pangalawang batas ni Newton para sa pendulum. Ang pendulum ay kumikilos sa pamamagitan ng puwersa ng gravity at ang pag-igting ng string. Ang kanilang resulta sa isang maliit na anggulo ng pagpapalihis ay . Dahil dito, , saan .

Sa harmonic vibrations ng isang katawan na nasuspinde sa isang spring, ang elastic force ay pantay ayon sa batas ni Hooke. Ayon sa ikalawang batas ni Newton.

53. Conversion ng enerhiya sa panahon ng harmonic vibrations. Sapilitang panginginig ng boses. Resonance.

Kapag ang mathematical pendulum ay lumihis mula sa posisyon ng ekwilibriyo, ang potensyal na enerhiya nito ay tumataas, dahil tumataas ang distansya sa lupa. Kapag lumipat sa posisyon ng balanse, ang bilis ng pendulum ay tumataas, at ang kinetic energy ay tumataas, dahil sa isang pagbawas sa potensyal na reserba. Sa posisyon ng balanse, ang kinetic energy ay maximum, potensyal na enerhiya ay minimum. Sa posisyon ng maximum na paglihis - vice versa. Sa tagsibol - pareho, ngunit hindi ang potensyal na enerhiya sa gravitational field ng Earth, ngunit ang potensyal na enerhiya ng tagsibol ay kinuha. Ang mga libreng vibrations ay palaging lumalabas na damped, i.e. na may pagbaba ng amplitude, dahil ginugugol ang enerhiya sa pakikipag-ugnayan sa mga nakapalibot na katawan. Ang pagkawala ng enerhiya sa kasong ito ay katumbas ng gawain ng mga panlabas na puwersa sa parehong oras. Ang amplitude ay depende sa dalas ng pagbabago ng puwersa. Naabot nito ang pinakamataas na amplitude nito sa dalas ng mga oscillations ng panlabas na puwersa, na tumutugma sa natural na dalas ng mga oscillations ng system. Ang kababalaghan ng isang pagtaas sa amplitude ng sapilitang mga oscillations sa ilalim ng inilarawan na mga kondisyon ay tinatawag na resonance. Dahil sa resonance, ang panlabas na puwersa ay gumaganap ng maximum na positibong trabaho para sa panahon, ang resonance condition ay maaaring tukuyin bilang ang kondisyon para sa maximum na paglipat ng enerhiya sa system.

54. Pagpapalaganap ng mga vibrations sa elastic media. Transverse at longitudinal waves. Haba ng daluyong. Kaugnayan ng wavelength sa bilis ng pagpapalaganap nito. Mga sound wave. Bilis ng tunog. Ultrasound

Ang paggulo ng mga oscillations sa isang lugar ng medium ay nagdudulot ng sapilitang mga oscillations ng mga kalapit na particle. Ang proseso ng pagpapalaganap ng mga vibrations sa kalawakan ay tinatawag na wave. Ang mga alon kung saan ang mga vibrations ay nangyayari patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ay tinatawag na transverse waves. Ang mga alon kung saan nangyayari ang mga vibrations sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon ay tinatawag na mga longitudinal wave. Ang mga longitudinal wave ay maaaring lumitaw sa lahat ng media, transverse waves - sa mga solido sa ilalim ng pagkilos ng mga nababanat na puwersa sa panahon ng pagpapapangit o mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw at mga puwersa ng gravity. Ang bilis ng pagpapalaganap ng mga oscillations v sa espasyo ay tinatawag na bilis ng alon. Ang distansya l sa pagitan ng mga puntong pinakamalapit sa isa't isa, na umiikot sa parehong mga yugto, ay tinatawag na wavelength. Ang dependence ng wavelength sa bilis at panahon ay ipinahayag bilang , o . Kapag naganap ang mga alon, ang kanilang dalas ay tinutukoy ng dalas ng mga oscillations ng pinagmulan, at ang bilis ay tinutukoy ng daluyan kung saan sila nagpapalaganap, kaya ang mga alon ng parehong dalas ay maaaring magkaroon ng iba't ibang haba sa iba't ibang media. Ang mga proseso ng compression at rarefaction sa hangin ay kumakalat sa lahat ng direksyon at tinatawag na sound wave. Ang mga sound wave ay longitudinal. Ang bilis ng tunog, tulad ng bilis ng anumang alon, ay nakasalalay sa daluyan. Sa hangin, ang bilis ng tunog ay 331 m / s, sa tubig - 1500 m / s, sa bakal - 6000 m / s. Ang sound pressure ay karagdagang pressure sa isang gas o likido na dulot ng sound wave. Ang intensity ng tunog ay sinusukat ng enerhiya na dinadala ng mga sound wave sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng isang unit area ng isang seksyon na patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng mga alon, at sinusukat sa watts bawat metro kuwadrado. Tinutukoy ng intensity ng isang tunog ang lakas nito. Ang pitch ng tunog ay tinutukoy ng dalas ng mga vibrations. Ang ultratunog at infrasound ay tinatawag na sound vibrations na lampas sa limitasyon ng pandinig na may mga frequency na 20 kilohertz at 20 hertz, ayon sa pagkakabanggit.

55. Libreng electromagnetic oscillations sa circuit. Pagbabago ng enerhiya sa isang oscillatory circuit. Natural na dalas ng mga oscillation sa circuit.

Ang isang de-koryenteng oscillatory circuit ay isang sistema na binubuo ng isang capacitor at isang coil na konektado sa isang closed circuit. Kapag ang isang coil ay konektado sa isang kapasitor, ang isang kasalukuyang ay nabuo sa coil at ang enerhiya ng electric field ay na-convert sa enerhiya ng isang magnetic field. Ang kapasitor ay hindi naglalabas agad, dahil. ito ay pinipigilan ng EMF ng self-induction sa coil. Kapag ang kapasitor ay ganap na na-discharged, ang self-induction EMF ay pipigilan ang kasalukuyang mula sa pagbaba, at ang enerhiya ng magnetic field ay magiging electric energy. Ang kasalukuyang nagmumula sa kasong ito ay sisingilin ang kapasitor, at ang tanda ng singil sa mga plato ay magiging kabaligtaran sa orihinal. Pagkatapos nito, ang proseso ay paulit-ulit hanggang ang lahat ng enerhiya ay ginugol sa pagpainit ng mga elemento ng circuit. Kaya, ang enerhiya ng magnetic field sa oscillatory circuit ay na-convert sa electric energy at vice versa. Para sa kabuuang enerhiya ng system, posibleng isulat ang mga ugnayan: , kung saan para sa isang arbitrary na sandali ng oras . Tulad ng nalalaman, para sa isang kumpletong kadena . Ipagpalagay na sa perpektong kaso R"0, sa wakas nakuha namin , o . Ang solusyon sa differential equation na ito ay ang function , saan . Ang halaga ng w ay tinatawag na sarili nitong circular (cyclic) frequency ng oscillations sa circuit.

56. Sapilitang electrical oscillations. Alternating electric current. Alternator. kapangyarihan ng AC.

Ang alternating current sa mga electrical circuit ay ang resulta ng paggulo ng sapilitang electromagnetic oscillations sa kanila. Hayaang magkaroon ng lugar ang isang flat coil S at ang induction vector B gumagawa ng isang anggulo j na may patayo sa eroplano ng coil. magnetic flux F sa pamamagitan ng lugar ng coil sa kasong ito ay tinutukoy ng expression. Kapag ang likid ay umiikot na may dalas n, ang anggulo j ay nagbabago ayon sa batas ., pagkatapos ay ang expression para sa daloy ay magkakaroon ng anyo. Ang mga pagbabago sa magnetic flux ay lumilikha ng induction emf na katumbas ng minus ang rate ng pagbabago ng flux. Samakatuwid, ang pagbabago sa EMF ng induction ay magaganap ayon sa harmonic law. Ang boltahe na kinuha mula sa output ng generator ay proporsyonal sa bilang ng mga paikot-ikot na pagliko. Kapag nagbabago ang boltahe ayon sa maharmonya na batas ang lakas ng field sa konduktor ay nag-iiba ayon sa parehong batas. Sa ilalim ng pagkilos ng patlang, isang bagay ang lumitaw na ang dalas at yugto ay nag-tutugma sa dalas at yugto ng mga oscillation ng boltahe. Ang mga kasalukuyang pagbabagu-bago sa circuit ay pinilit, na nagmumula sa ilalim ng impluwensya ng isang inilapat na alternating boltahe. Kung ang mga phase ng kasalukuyang at boltahe ay nag-tutugma, ang kapangyarihan ng alternating kasalukuyang ay katumbas ng o . Ang ibig sabihin ng halaga ng squared cosine sa panahon ay 0.5, kaya . Ang epektibong halaga ng kasalukuyang lakas ay ang direktang kasalukuyang lakas, na naglalabas ng parehong dami ng init sa konduktor bilang ang alternating current. Sa amplitude Imax harmonic oscillations ng kasalukuyang, ang epektibong boltahe ay katumbas ng. Ang kasalukuyang halaga ng boltahe ay ilang beses din na mas mababa kaysa sa halaga ng amplitude nito.

5 7. Aktibo, inductive at capacitive resistance.

aktibong paglaban R tinatawag na pisikal na dami na katumbas ng ratio ng kapangyarihan sa parisukat ng kasalukuyang, na nakuha mula sa pagpapahayag ng kapangyarihan. Sa mababang frequency, halos hindi ito nakasalalay sa dalas at tumutugma sa paglaban ng elektrikal ng konduktor.

Hayaang konektado ang isang coil sa isang alternating current circuit. Pagkatapos, kapag nagbago ang kasalukuyang lakas ayon sa batas, lumilitaw ang self-induction emf sa coil. kasi ang electrical resistance ng coil ay zero, kung gayon ang EMF ay katumbas ng minus ng boltahe sa mga dulo ng coil, na nilikha ng isang panlabas na generator (??? Ano pang generator???). Samakatuwid, ang isang pagbabago sa kasalukuyang nagiging sanhi ng pagbabago sa boltahe, ngunit may isang phase shift . Ang produkto ay ang amplitude ng pagbabagu-bago ng boltahe, i.e. . Ang ratio ng amplitude ng mga pagbabago sa boltahe sa coil sa amplitude ng kasalukuyang mga pagbabago ay tinatawag na inductive reactance .

Hayaang magkaroon ng isang kapasitor sa circuit. Kapag ito ay naka-on, ito ay naniningil para sa isang-kapat ng panahon, pagkatapos ay naglalabas ng parehong halaga, pagkatapos ay ang parehong bagay, ngunit may pagbabago sa polarity. Kapag ang boltahe sa kabuuan ng kapasitor ay nagbabago ayon sa maharmonya na batas ang singil sa mga plato nito ay katumbas ng . Ang kasalukuyang sa circuit ay nangyayari kapag ang singil ay nagbabago: , katulad ng kaso sa isang coil, ang amplitude ng kasalukuyang mga oscillations ay katumbas ng . Ang halaga na katumbas ng ratio ng amplitude sa kasalukuyang lakas ay tinatawag na kapasidad .

58. Batas ng Ohm para sa alternating current.

Isaalang-alang ang isang circuit na binubuo ng isang risistor, isang coil, at isang kapasitor na konektado sa serye. Sa anumang oras, ang inilapat na boltahe ay katumbas ng kabuuan ng mga boltahe sa bawat elemento. Ang mga kasalukuyang pagbabago sa lahat ng elemento ay nangyayari ayon sa batas. Ang mga pagbabagu-bago ng boltahe sa buong risistor ay nasa yugto na may mga kasalukuyang pagbabagu-bago, ang mga pagbabagu-bago ng boltahe sa kabuuan ng kapasitor ay nahuhuli sa mga kasalukuyang pagbabagu-bago sa yugto, ang mga pagbabagu-bago ng boltahe sa kabuuan ng coil ay humahantong sa kasalukuyang mga pagbabago-bago sa yugto ng (bakit sila nasa likod?). Samakatuwid, ang kondisyon ng pagkakapantay-pantay ng kabuuan ng mga stress sa kabuuan ay maaaring isulat bilang. Gamit ang vector diagram, makikita mo na ang boltahe amplitude sa circuit ay , o , i.e. . Ang impedance ng circuit ay tinutukoy . Malinaw sa diagram na ang boltahe ay nagbabago din ayon sa harmonic law . Ang paunang yugto j ay matatagpuan sa pamamagitan ng pormula . Ang agarang kapangyarihan sa AC circuit ay katumbas ng. Dahil ang average na halaga ng squared cosine sa panahon ay 0.5, . Kung mayroong isang coil at isang kapasitor sa circuit, pagkatapos ay ayon sa batas ng Ohm para sa alternating kasalukuyang. Ang halaga ay tinatawag na power factor.

59. Resonance sa isang electric circuit.

Ang mga capacitive at inductive resistance ay nakasalalay sa dalas ng inilapat na boltahe. Samakatuwid, sa isang pare-pareho ang boltahe amplitude, ang amplitude ng kasalukuyang lakas ay nakasalalay sa dalas. Sa ganitong halaga ng dalas, kung saan, ang kabuuan ng mga boltahe sa likid at ang kapasitor ay nagiging katumbas ng zero, dahil ang kanilang mga oscillations ay kabaligtaran sa yugto. Bilang isang resulta, ang boltahe sa aktibong paglaban sa resonance ay lumalabas na katumbas ng buong boltahe, at ang kasalukuyang lakas ay umabot sa pinakamataas na halaga nito. Ipinapahayag namin ang inductive at capacitive resistance sa resonance: , Dahil dito . Ipinapakita ng expression na ito na sa resonance, ang amplitude ng mga pagbabago sa boltahe sa coil at capacitor ay maaaring lumampas sa amplitude ng inilapat na pagbabago ng boltahe.

60. Transpormer.

Ang transpormer ay binubuo ng dalawang coils na may ibang bilang ng mga liko. Kapag ang isang boltahe ay inilapat sa isa sa mga coils, isang kasalukuyang ay nabuo sa loob nito. Kung ang boltahe ay nagbabago ayon sa maharmonya na batas, ang kasalukuyang ay magbabago din ayon sa parehong batas. Ang magnetic flux na dumadaan sa coil ay . Kapag nagbabago ang magnetic flux sa bawat pagliko ng unang coil, bumangon ang self-induction emf. Ang produkto ay ang amplitude ng EMF sa isang pagliko, ang kabuuang EMF sa pangunahing likaw. Ang pangalawang coil ay tinusok ng parehong magnetic flux, samakatuwid. kasi Ang mga magnetic flux ay pareho, kung gayon. Ang aktibong paglaban ng paikot-ikot ay maliit kumpara sa inductive reactance, kaya ang boltahe ay humigit-kumulang katumbas ng EMF. Mula rito. Coefficient Upang tinatawag na ratio ng pagbabago. Ang mga pagkawala ng pag-init ng mga wire at core ay maliit, samakatuwid F1" F 2. Ang magnetic flux ay proporsyonal sa kasalukuyang sa paikot-ikot at ang bilang ng mga pagliko. Samakatuwid, i.e. . Yung. pinapataas ng transpormer ang boltahe sa Upang beses, binabawasan ang kasalukuyang ng parehong halaga. Ang kasalukuyang kapangyarihan sa parehong mga circuit, na nagpapabaya sa mga pagkalugi, ay pareho.

61. Mga electromagnetic wave. Ang bilis ng pagkalat nila. Mga katangian ng electromagnetic waves.

Ang anumang pagbabago sa magnetic flux sa circuit ay nagiging sanhi ng paglitaw ng isang induction current sa loob nito. Ang hitsura nito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng paglitaw ng isang vortex electric field na may anumang pagbabago sa magnetic field. Ang isang vortex electric hearth ay may parehong ari-arian bilang isang ordinaryong isa - upang makabuo ng isang magnetic field. Kaya, sa sandaling nagsimula, ang proseso ng mutual generation ng magnetic at electric field ay patuloy na walang patid. Ang mga electric at magnetic field na bumubuo sa mga electromagnetic wave ay maaari ding umiral sa vacuum, hindi katulad ng ibang mga proseso ng wave. Mula sa mga eksperimento na may interference, ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave ay itinatag, na humigit-kumulang . Sa pangkalahatang kaso, ang bilis ng isang electromagnetic wave sa isang arbitrary medium ay kinakalkula ng formula . Ang density ng enerhiya ng mga electric at magnetic na bahagi ay katumbas ng bawat isa: , saan . Ang mga katangian ng mga electromagnetic wave ay katulad ng sa iba pang mga proseso ng alon. Kapag dumadaan sa interface sa pagitan ng dalawang media, ang mga ito ay bahagyang nasasalamin, bahagyang na-refracted. Hindi sila makikita mula sa ibabaw ng dielectric, ngunit halos ganap na makikita mula sa mga metal. Ang mga electromagnetic wave ay may mga katangian ng interference (Hertz experiment), diffraction (aluminum plate), polarization (grid).

62. Mga prinsipyo ng komunikasyon sa radyo. Ang pinakasimpleng radio receiver.

Para sa pagpapatupad ng komunikasyon sa radyo, kinakailangan upang magbigay ng posibilidad ng radiation ng mga electromagnetic wave. Kung mas malaki ang anggulo sa pagitan ng mga capacitor plate, mas malayang kumakalat ang EM waves sa espasyo. Sa katotohanan, ang isang bukas na circuit ay binubuo ng isang coil at isang mahabang wire - isang antena. Ang isang dulo ng antenna ay naka-ground, ang isa ay nakataas sa ibabaw ng Earth. kasi Dahil ang enerhiya ng mga electromagnetic wave ay proporsyonal sa ika-apat na kapangyarihan ng dalas, kung gayon sa panahon ng mga oscillations ng alternating current ng mga sound frequency, ang mga EM wave ay halos hindi nangyayari. Samakatuwid, ang prinsipyo ng modulasyon ay ginagamit - dalas, amplitude o yugto. Ang pinakasimpleng generator ng modulated oscillations ay ipinapakita sa figure. Hayaang magbago ang dalas ng oscillation ng circuit ayon sa batas. Hayaang magbago din ang dalas ng modulated sound vibrations bilang , at w<(ano ba talaga yun???)(G ay ang kapalit ng paglaban). Pinapalitan sa expression na ito ang mga halaga ng stress, kung saan , nakukuha namin . kasi sa resonance, ang mga frequency na malayo sa resonance frequency ay pinutol, pagkatapos ay mula sa expression para sa i nawawala ang pangalawa, ikatlo, at ikalimang termino; .

Isaalang-alang ang isang simpleng radio receiver. Binubuo ito ng isang antena, isang oscillatory circuit na may variable na kapasitor, isang detector diode, isang risistor, at isang telepono. Ang dalas ng oscillatory circuit ay pinili sa isang paraan na ito ay tumutugma sa dalas ng carrier, habang ang amplitude ng mga oscillations sa kapasitor ay nagiging maximum. Ito ay nagpapahintulot sa iyo na piliin ang nais na dalas mula sa lahat ng natanggap. Mula sa circuit, ang modulated high-frequency oscillations ay dumating sa detector. Matapos maipasa ang detektor, sinisingil ng kasalukuyang ang kapasitor bawat kalahating ikot, at ang susunod na kalahating ikot, kapag walang kasalukuyang dumadaan sa diode, ang kapasitor ay naglalabas sa risistor. (Nakuha ko ba ito ng tama???).

64. Analogy sa pagitan ng mechanical at electrical vibrations.

Ang mga pagkakatulad sa pagitan ng mekanikal at elektrikal na mga vibrations ay ganito ang hitsura: