Реферат: Краткий справочник по физике. Реферат по физике скорость

Доклад - Относительная скорость инерциальных систем

Относительная скорость инерциальных систем

Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А.

Аннотация

Проанализирована сущность теории относительности. Показано, что исходное выражение для скорости относительного движения инерциальных систем отсчета, положенное в основу вывода Эйнштейном преобразования Лоренца, некорректно.

Введение

В БСЭ дано следующее определение философских категорий «явление и сущность»:

«Сущность и явление, философские категории, отражающие всеобщие формы предметного мира и его познание человеком. Сущность это внутр. содержание предмета, выражающееся в единстве всех многообразных и противоречивых форм его бытия; явление – то или иное обнаружение (выражение) предмета, внешние формы его существования» [1]. Мы проведем анализ СТО, опираясь на связь этих понятий.

Переход от явления к сущности

Напомним основные положения, связывающие явление и сущность, изложенные в [2]. Рассмотрим сферический предмет, вплавленный в стеклянную пластину. При наблюдении нам будет казаться, что шарик имеет не сферическую, а форму сплюснутого эллипсоида вращения. Величина «сплюснутости» шарика зависит от угла, под которым мы его наблюдаем. Это и есть явление .

Изменяя угол наблюдения, мыбудем видеть различную величину «сплюснутости» шарика. Угол наблюдения и коэффициент преломления стекла это условия, при фиксации которых мы будем наблюдать объективное явление. Каждому условию соответствует свое объективное явление, которое в чем-то будет отличаться от других явлений, соответствующих другим условиям. Изменяется условие – изменяется явление, но сам объект не испытывает никаких изменений. Зависимость характеристик явления от условия называется закономерностью .

С позиции теории познания любое явление из заданной совокупности представляет собой сочетание особенного (характерного только для данного явления и отличающего данное явление от остальных явлений совокупности) и общего (т.е. того, что остается неизменным, инвариантным для всех явлений совокупности, принадлежащих взятому классу условий).

Очевидно, что по одному явлению познать сущность не представляется возможным. Сущность познается по совокупности явлений, принадлежащих заданному классу условий, т.е. по закономерности .

Явление можно наблюдать, измерять фотографировать. В этом смысле выражения: «нам будет казаться », «мы будем измерять», «мы будем фотографировать» и т.п. будут равнозначными в том смысле, что принадлежат процессу регистрации явления. В слове "кажется " нет никакой иллюзии, мистики, а есть отношение к сущности. Однако и сущность, как инвариантное представление, может быть охарактеризована некоторыми инвариантными параметрами. Эти характеристики есть инвариантные проявления сущности. В рассмотренном выше примере одним из инвариантных проявлений сущности (характеристик сущности) служит сферическая форма вплавленного в стекло шарика.

Очевидно, что по одному явлению невозможно познать сущность. Познание сущности только по одной закономерности открывает одну из граней сущности. Это «срез» сущности или сущность первого порядка. Для более полного познания сущности необходимо иметь не одну, а много закономерностей.

Познание сущности идет от явлений, путем отсечения второстепенного, особенного, к выделению того общего, что остается неизменным (инвариантным) для всех явлений данной совокупности. Это общее для всех явлений выступает в качестве определенных количественных и качественных характеристик (инвариантные проявления сущности ). Сущность как общее для всех явлений отражает глубинные связи иотношения. Процесс поиска сущности отталкивается от этих инвариантных характеристик к формулировке сущности (гипотеза, модель и т.д.). Этот процесс сложен и пока не создано каких-либо рецептов для прямого перехода от явлений к сущности. Схематически путь от закономерности к сущности можно проиллюстрировать следующей схемой:

ЗАКОНОМЕРНОСТЬ:

Класс условий: Условие 1. Условие 2. Условие 3. … Условие N.

Совокупность явлений: Явление 1. Явление 2. Явление 3. … Явление N.

Отсечение особенного, выявление общего для всех явлений (поиск инвариантов и симметрий)

Формулировка сущности

Этот процесс предусматривает выделение инвариантных характеристик (инвариантных проявлений сущности), на базе которых идет процесс осмысления и формулировки сущности. Из проведенного анализа вытекает, что поиск симметрий и инвариантов в физике имеет под собой глубокое основание. Инварианты и симметрии в физических теориях выступают как инвариантные проявления сущности. Опираясь на них, следует отыскивать сущность явлений.

Например, уравнение для идеального газа имеет вид: PV /T = const (произведение давления газа на его объем, деленное на его абсолютную температуру неизменно). Мы можем исследовать ряд закономерностей: адиабатный процесс, изобарический процесс, политропный процесс и т.д. Опираясь на эти закономерности можно сформулировать сущность этого закона следующим образом:

«Величина PV /T сохраняется неизменной, если:

если в объеме число молекул газа сохраняется неизменным,

молекулы сталкиваются, не взаимодействуя между собой, и

молекулы имеют бесконечно малый объем».

Эти требования определяют модель идеального газа.

Процесс познания бесконечен и позволяет далее переходить к более полному пониманию сути явлений, т.е. к сущностям более высокого порядка. Более «полное понимание» связано с переходом к более точной объективной модели описания явлений.

Приведенные выше рассуждения, как говорилось, не позволяют сформулировать универсальный метод перехода от явлений к сущности. Этот переход опирается на интуицию, на поиск модели и выдвижение гипотезы. Поэтому переход от явлений к сущности является творческим, но не является однозначным. Он зависит от правильного, глубокого понимания закономерностей и от мировоззренческих позиций ученого. Однако приведенный анализ дает возможность сформулировать весьма полезное правило, которое позволяет отделить явление и его характеристики от сущности и ее инвариантных проявлений:

Явление зависит от условий его наблюдения сущность от этих условий не зависит .

Конечно, проблема связи условия, явления, закономерности и сущности этим одним правилом не исчерпывается. Условия могут быть различными: существенными и несущественными. Сущность в полном объеме (как абсолютную истину) познать невозможно, даже если мы имеем несколько закономерностей. Поэтому говорят о «срезах» сущности, о сущностях первого, второго и других порядков.

Явления и условия. Закономерность

Человек регистрирует явление с помощью своих органов чувств. Измерительные приборы существенно расширяют человеческие возможности. По этой причине они входят в арсенал регистрации явлений и измерения количественных характеристик исследуемых явлений. Мы обозначили здесь хорошо известное, чтобы подчеркнуть следующую мысль. Регистрация явления невозможна без обязательного существования реального или идеального наблюдателя, который описывает явление и измеряет его характеристики. Роль наблюдателя может выполнять, например, измерительный прибор.

В естественных науках явления исследуются с помощью экспериментов (реальных или идеальных = мысленных ). Экспериментатор всегда имеет возможность менять условия эксперимента. В результате он имеет набор явлений, опираясь на который он пытается осмыслить сущность исследуемых явлений.

Каждому фиксированному условию эксперимента отвечает свое явление. Оно в чем- то (количественно и качественно) отличается от явлений с другими условиями. Варьируя, например, одно из условий, исследователь получает количественную (или качественную) зависимость некоторых характеристик явления от условия. Такая зависимость параметров явления от характеристики условия называется закономерностью. Закономерность отражает причинно следственные отношения между условиями наблюдения явлений и характеристиками этих явлений.

Пример. Закон Бойля-Мариотта имеет следующую формулировку: «при неизменной температуре произведение давления на объем газа в замкнутом объеме постоянно, т.е. произведение PV есть величина постоянная». Если в качестве характеристики условия мы выберем величину объема V (причина ), то характеристикой явления (следствие) будет служить давление P (следствие ). Зависимость давления от объема определяет физическую закономерность поведения идеального газа. Но закономерность еще не является сущностью совокупности явлений.

Как мы уже говорили, наблюдатель является обязательным атрибутом регистрации явлений. Сами явления можно разделить на два разных вида описания по их причинной обусловленности:

наблюдения, связанные с исследованием и регистрацией характеристик взаимодействия материальных объектов (динамический вид описания), и

наблюдения, связанные с переходом наблюдателя из одной системы отсчета в другую (например, в новую инерциальную систему отсчета, в линейно ускоренную, во вращающуюся и т.д.). Последний вид наблюдений определяет кинематический вид регистрации и описания явлений.

Причина подобного разделения следующая. Взаимодействие есть процесс (но не явление!), протекающий в данной точке пространства в фиксированный интервал времени. Взаимодействие объективно. Оно не зависит от того, сколько наблюдателей исследуют процесс взаимодействия, и какие системы отсчета они себе выбрали.

Например, в Праздничный вечер множество горожан могут наблюдать салют. Они могут располагаться на разных расстояниях от места проведения салюта и рассматривать это явление с разных точек (например, из окон зданий). Но сам процесс горения ракет никак не зависит от того, где они находятся в данный момент и какое место для наблюдения они выбрали. Именно по этой причине описание взаимодействия должно носить инвариантный характер, независимый от числа и положения наблюдателей. Такое описание взаимодействия (динамический подход к описанию) имеет сущностный характер и описывает одну из сторон сущности.

Вновь вернемся к рассмотренному примеру. Хотя процесс взаимодействия (полет и горение ракет) носит объективный характер, каждый наблюдатель будет видеть свое объективное явление. Его восприятие будет зависеть от того, наблюдает ли он этот процесс вблизи или в отдалении, наблюдает ли он процесс с самолета, поезда или движущегося автомобиля. Переход наблюдателя из одной точки наблюдения в другую не влияет на сам процесс, но при переходе для него наблюдаемое явление изменится и станет уже несколько иным (кинематический подход). Здесь наблюдатель (или наблюдатели) может сделать шаг от совокупности результатов наблюдений явления к сущности, т.е. от совокупности наблюдаемых характеристик явлений к описанию взаимодействия, как одной из характеристик сущности.

В любом случае мы хотим обратить внимание на важный факт:

При наблюдении материального объекта или процесса взаимодействия положение наблюдателя и выбор им системы отсчета не влияет ни на исследуемый материальный объект, ни на процесс взаимодействия.

Само собой разумеется, что наблюдатель сам не воздействует на материальный объект и не влияет на процесс взаимодействия.

Обратимся к специальной теории относительности. В рамках этой теории существует явление именуемое «замедлением времени». Неподвижному наблюдателю будет казаться, что часы движущегося наблюдателя отстают от его часов. Это объективное явление. Зависимость замедления наблюдаемого хода часов движущегося наблюдателя от относительной скорости инерциальных систем отсчета есть физическая закономерность. Вербально эту закономерность можно описать следующим образом:

«Наблюдаемое изменение темпа времени в движущейся системе отсчета есть объективное явление, которое проявляется тем сильнее, чем ближе относительная скорость движения инерциальных систем к скорости света в вакууме».

Явление «замедления времени» имеет кинематический характер. Часы движущегося наблюдателя не претерпевают никаких изменений, поскольку неподвижный наблюдатель не имеет возможности воздействовать на них, переходя из одной инерциальной системы отсчета в другую для фиксации величины замедления. Интервал времени претерпевает изменения кинематического характера из-за относительного движения (эффект Доплера). Само время во всех инерциальных системах отсчета сохраняется единым [3]. Многие физики осознают этот факт (хотя и не до конца), квалифицируя «замедление времени», как квадратичный (или «поперечный») эффект Доплера.

Но широко распространены другие суждения: «пространство и время не существуют независимо; они связаны в единый 4-мерный мир»; «сущность времени в теории относительности заключена в его зависимости от скорости относительного движения инерциальных систем отсчета» и т.п. высказывания.

В данном случае закономерность (зависимость наблюдаемого темпа времени от относительной скорости) истолковывается как «сущность» («как слышы м, так и пиши м!»). Карл Маркс писал: «… если бы форма проявления и сущность вещей непосредственно совпадали, то всякая наука была бы излишняя …» [4].

Заметим, что люди интуитивно понимают это. Например, находясь перед кривым зеркалом, человек никогда не принимает свое отражение (явление ) за действительное, неискаженное (сущность ). В теории относительности все иначе вопреки здравому смыслу.

Ошибка в интерпретации сущности времени имеет гносеологический характер. Суть ее в том, что явление (или закономерность) интерпретируется как сущность. Иными словами, сущность в данном случае подменяется явлением. Подобная гносеологическая ошибка порождает негативные следствия при объяснении физических явлений и приводит к, так называемым, «парадоксам», т.е. логическим противоречиям. Если эту ошибку исключить, то можно утверждать следующее: «время во всех инерциальных системах отсчетаедино и не зависит от выбора наблюдателем системы отсчета». Тем самым отпадает проблема «синхронизации часов» и проблема «одновременности событий». Эти проблемы являются результатом некорректности интерпретации преобразования Лоренца, т.е. теории относительности.

То же самое можно сказать и о «сжатии пространства» в рамках специальной теории относительности. Никакого реального «сжатия» не существует. Пространство является евклидовым и общим для всех инерциальных систем отсчета [3].

Способы отображения

Явление связано с отображением характеристик реального процесса или характеристик материального объекта в систему отсчета наблюдателя. В физике в основном используются два вида отображений.

Классическое отображение. Со школьной скамьи, решая физические задачи механики, мы привыкли к тому, что положение тела в пространстве в данный момент времени отображается объективно (без каких либо искажений). Такое отображение опирается по своей сути на «мгновенное взаимодействие» (мгновенную передачу информации). Оно никогда и ни у кого не вызывало подозрений в некорректности, хотя никто и никогда не предлагал физической модели реализации этого способа.

Отображение с помощью световых лучей. Такой способ отображения предметов и процессов для человека является основным, поскольку мы постоянно используем для этой цели свое зрение. В отличие от классического способа световые лучи могут передавать информацию с искажениями. Например, мы пользуемся лупой для увеличения изображения объекта. Это связано с искажениями фронта волны. Кривые зеркала в «комнате смеха» также пример искажений фазового фронта световой волны. Помимо этого, движение источника светового сигнала относительно наблюдателя обуславливает явление аберрации и эффект Доплера. Таким образом, информация, доставляемая световыми лучами, может быть искажена, т.е. принимаемая информация не всегда соответствует информации, посланной источником сигнала. Она может существенно отличаться от информации, получаемой классическим способом отображения.

Однако оба способа не являются независимыми. Мы, зная скорость относительного движения систем отсчета, направление светового потока и т.д., всегда можем сделать переход от одного вида отображения к другому. Например, учитывая скорость распространения световых лучей, мы можем перейти от классического способа отображения к отображению явления световыми лучами. И обратно, можно всегда перейти от отображения световыми лучами к классическому отображению явлений.

Примером может служить явление аберрации. Видимое положение движущегося объекта – явление, получаемое с помощью световых лучей. Однако существует действительное или истинное положение этого объекта. Угол между действительным и истинным положением есть угол аберрации. Нетрудно понять, что скорость видимого движения и скорость действительного движения могут не совпадать друг с другом! Заметим, что действительное положение объекта и его действительная скорость соответствуют мгновенной передаче информации.

Как известно, ни один «мысленный эксперимент» А. Эйнштейна не обходится без световых лучей. Это не случайно. Сейчас наша задача будет состоять в том, чтобы проанализировать вывод преобразования Лоренца, предложенный Эйнштейном.

В своей работе «К электродинамике движущихся тел» [5] он устанавливает связь между двумя инерциальными системами следующим образом: «Если мы положим x ’ = x – vt …». Здесь x , x ’ – координаты двух систем, которые движутся друг относительно друга со скоростью v .

Кажется очевидной «правомерность» такого введения скорости относительного движения v в специальной теории относительности. Но это только«кажется ». Как измерить эту скорость и каков ее действительный физический смысл? Измерить скорость v можно несколькими способами. Рассмотрим один из них [6].

Пусть в некоторой инерциальной системе покоится источник, который излучает световые импульсы через равные промежутки времени Т. В инерциальной системе отсчета, где находится неподвижный наблюдатель, этот источник будет двигаться относительно наблюдателя с некоторой постоянной скоростью вдоль оси х. Поскольку относительная скорость инерциальных систем отсчета постоянна, неподвижный наблюдатель будет видеть вспышки, причем точки вспышек будут располагаться на равном расстоянии L друг от друга. Измеряя время между соседними вспышками (tn – tn -1 ), и зная, что расстояние между ними равно L , он может вычислить скорость для различных участков оси х .

Рис. 1

Оказывается, что эта скорость v = L / (tn – tn -1 ) не будет постоянной. Она будет убывать по мере движения источника световых вспышек вдоль оси х мимо наблюдателя, поскольку

t 2 – t 1 < t 3 – t 2 < t 4 – t 3 < … < t 7 – t 6 .

Причина в том, что длительность интервала времени между соседними вспышками искажена эффектом Доплера. Вычисленная таким способом скорость, не может являться действительной скоростью относительного движения инерциальных систем отсчета. Это кажущаяся (наблюдаемая, измеряемая) скорость относительного движения инерциальных систем отсчета (явление ).

Только когда мы исключим эффект Доплера, мы сможем вычислить действительную скорость относительного движения инерциальных систем отсчета V. Она будет равна отношению V = L / T, и уже не будет зависеть от выбора места измерения этой скорости на оси х [6]. Скорость V есть действительная скорость относительного движения (характеристика сущности ). Она соответствует мгновенной передаче информации от объекта наблюдения к субъекту.

Итак, хотя вывод преобразования Лоренца проведен Эйнштейном формально правильно, он дал неправильную интерпретацию скорости v, которая вошла в преобразование Лоренца. Он истинную скорость относительного движения инерциальных систем отсчета V подменил кажущейся скоростью v (явлением). При этом кажущаяся скорость соответствует случаю, когда световые лучи от источника направлены к наблюдателю перпендикулярно траектории движения источника. Вновь мы сталкиваемся со старой гносеологической ошибкой — подменой сущности явлением.

В теории относительности много «парадоксов» (логических противоречий). Если подробно рассмотреть эти «парадоксы», нетрудно заметить, что все они имеют единую структуру [7]. Пока существует один наблюдатель, результаты преобразования Лоренца имеют «объяснение». Но как только появляется второй наблюдатель, между заключениями этих наблюдателей возникает противоречие (конфликт). Примером тому может служить известный «парадокс» близнецов. Внутри специальной теории относительности он не имеет логически непротиворечивого объяснения. Поэтому для его «объяснения» автору пришлось использовать совершенно иную теорию – Общую теорию относительности.

Переосмысление основ теории относительности

1. До появления уравнений Максвелла (1864 г.) законы механики и электродинамики (законы Ньютона, Кулона, Ампера и др.) удовлетворяли принципу относительности Галилея:

«Механический эксперимент дает одинаковые результаты в неподвижной лаборатории (системе отсчета) и в любой лаборатории, которая движется равномерно и прямолинейно относительно первой ».

Иными словами, законы природы и уравнения, описывающие их, не должны меняться при преобразованиях Галилея:

x '= x — Vt; y '= y ;z '= z ;t '= t

где V — относительная скорость движения двух инерциальных систем отсчета (лабораторий), направленная вдоль оси x, т.е. галилеевская скорость относительного движения.

Уравнения Максвелла " нарушили" этот фундаментальный принцип. Форма уравнений Максвелла уже не сохранялась при преобразованиях Галилея.

Попытки сохранить преобразование Галилея для электродинамики путем ссылки на возможное существование эфира в то время были неубедительны. Лоренц и Пуанкаре длительное время в переписке обсуждали эту проблему между собой. В результате Пуанкаре приходит к выводу о необходимости обобщения принципа относительности Галилея и распространения его на электродинамику. Он следующим образом формулирует принцип, который позже стал одним из важных принципов теории познания [8]:

«Законы физических явлений должны быть одинаковыми как для неподвижного наблюдателя, так и для наблюдателя, движущегося прямолинейно и равномерно, поскольку у нас нет возможности убедиться в том, участвуем ли мы в таком движении или нет ».

Несмотря на то, что этот принцип опирался, главным образом, на негативные результаты по обнаружению эфира, существовавшие тогда, он и по сей день играет большую эвристическую ценность. Он ограничивает или отсекает от физики те фундаментальные теории, которые ему не удовлетворяют. Этот принцип мы назовем принципом Галилея-Пуанкаре. Обратим внимание, что принцип Галилея-Пуанкаре не содержит «привязки» к какому-либо конкретному преобразованию пространственно-временной системы отсчета, т.е. является философским принципом.

А. Эйнштейн использовал этот принцип (без ссылки на Пуанкаре) в качестве одного из постулатов свой концепции относительности. Следствием принципа Галилея-Пуанкаре является принцип постоянства скорости света в любой инерциальной системе отсчета. Иными словами, форма уравнений Максвелла не должна меняться при переходе наблюдателя из одной инерциальной системы отсчета в другую. Лоренц нашел такое преобразование. Оно было положено А. Эйнштейном в основу теории относительности. Как было показано в [6], это преобразование не является единственным. Существует большой класс аналогичных преобразований, сохраняющих неизменной форму уравнений Максвелла.

2. Другим явился постулат о существовании предельной скорости взаимодействий. Этот постулат вытекал из релятивистского множителя в преобразовании Лоренца. Как мы установили, в преобразование Лоренца входит наблюдаемая с помощью световых лучей (кажущаяся ) скорость движения материального тела. По нашему мнению пользоваться характеристикой явления v неразумно, когда имеется возможность использовать сущностную характеристику – галилеевскую скорость V. Что касается эйнштейновского постулата, он отражает не объективную сущность, а только кажимость. Наблюдаемая с помощью световых лучей (кажущаяся ) скорость материальных объектов не может превышать скорость света, в то время как действительная (истинная ) скорость объекта может быть любой!

Остается добавить, что понятие «предельная скорость распространения взаимодействий» не является корректным. Как уже говорилось, взаимодействие есть процесс сущностного характера и потому он не зависит от субъективного выбора системы отсчета [9]. Этот процесс может быть охарактеризован интенсивностью течения во времени, но не скоростью в пространстве.

Заметим, что преобразование Лоренца легко выразить через скорость V, пользуясь тем, что кажущаяся скорость v сравнительно просто выражается через истинную (галилеевскую ) скорость [8], которая отвечает классическому типу отображения.

или

В силу связи скоростей v и V при замене v на V преобразование Лоренца модифицируется, но сохраняет свою структуру. Скорость света в любой инерциальной системе отсчета остается неизменной. При переходе к действительной скорости V теория относительности сохраняет во многом свой количественный математический формализм, но все это требует серьезного переосмысления сути физических явлений и новой интерпретации.

3. Теперь остановимся на эйнштейновском расширении пределов применимости преобразования Лоренца. Эйнштейн предположил, чтолюбые законы природы должны удовлетворять преобразованию Лоренца, т. е должны иметь Лоренц-ковариантную форму. Такое обобщение носит наднаучный, т.е. философский (можно сказать: спекулятивный ) характер и не может быть чисто физическим обобщением. Как известно, любая физическая теория или закономерность имеет пределы применимости, т.е. является объективной, а не абсолютной истиной. По этой причине обобщать ее положения на все без исключения явления материального мира неправомерно.

4. Как известно, специальная теория относительности опирается на классическую электродинамику. Анализ электродинамики показал следующее:

Поля зарядов и электромагнитные волны суть различные материальные объекты, обладающие различными свойствами. Поля зарядов обуславливают инерциальные свойства заряженных частиц [10]. В то же время, плотность энергии электромагнитной волны такими инерциальными свойствами не обладает.

Предельного перехода от волновых явлений к квазистатическим явлениям не существует вопреки сложившемуся мнению [11].

Все это и ряд других фактов приводит к следующему выводу. Материальные объекты принадлежат определенному виду материи. Электромагнитная волна представляет собой другой самостоятельный вид материи, отличный от материальных объектов. Эти два вида материи существуют объективно, имеют принципиально отличные свойства, а потому каждый из этих видов должен удовлетворять своим преобразованиям. Электромагнитная волна преобразуется с помощью преобразования Лоренца, выраженного через галилеевскую скорость. Для материальных тел справедливо преобразование Галилея. В обоих преобразованиях фигурирует одна и та же галилеевская (классическая) скорость. При этом пространство и время сохраняются классическими:

Пространство является евклидовым. Оно однородно, изотропно и является общим для всех инерциальных систем отсчета.

Время однородно и является общим для всех инерциальных систем.

Инерциальные системы равноправны, а потому законы природы должны иметь одинаковую формулировку в любой инерциальной системе отсчета. В частности, скорость света не зависит от выбора инерциальной системы отсчета.

Явления отображаются из одной системы отсчета в другую симметрично.

Такой подход, названный «волновым вариантом теории Ритца », устраняет «парадоксы», (логические противоречия) существующие в современной физике, делает ее последовательной и логичной [12]. В волновом варианте теории Ритца пространство и время сохраняют свою материалистическую сущность, оставаясь «коренными формами бытия материи », а не свойством материальных объектов и скорости их относительного движения.

Существуют альтернативные подходы, которые опираются на идею существования «эфира». Обозначим кратко недостатки подобного подхода.

Во-первых, вопреки принципу Галилея-Пуанкаре эфирные теории «привязаны» к выделенной (абсолютной) системе отсчета.

Во вторых, эфир это среда со своими параметрами. Эти параметры вводятся авторами гипотетически, и нет убедительной методики их измерения или обнаружения и т.д.

Заметим, что так называемый «физический вакуум» является, по сути, аналогом эфира.

Заключение

Итак, мы использовали связь категорий: «условие – явление – закономерность — сущность», чтобы показать, что скорость, которая входит в преобразование Лоренца, есть явление (наблюдаемая или кажущаяся скорость). Введение действительной (истинной) относительной скорости движения инерциальных систем отсчета устраняет многие парадоксы теории относительности.

Источники информации

1. БСЭ. Т. 25, Явление и сущность, стр. 320.

2. Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. Физика и философия физики. n-t.ru/tp/ns/fff.htm

3. Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. К столетнему юбилею СТО. n-t.ru/tp/ns/sto.htm

4. Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2 изд. Т. 25, ч 2, с 384

5. Эйнштейн А. К электродинамике движущихся тел. Собр. научных трудов, Т.1, Наука, М., 1965, с.14.

6. Корнева М.В. Ошибка Лоренца. n-t.ru/tp/ns/ol.htm

7. Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. Парадоксы теории относительности на одно лицо. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8085.html

8. Кристиан Маршаль. Решающий вклад Анри Пуанкаре в специальную теорию относительности (Перевод с английского Ю. В. Куянова). Препринт ИВФЭ, — Протвино, 1999.

9. Кулигин В.А. Причинность и взаимодействие в физике. dialectics.ru/510.html

10.Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Электромагнитная природа инерции заряда. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9763.html

11.Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Ревизия теоретических основ релятивистской электродинамики. n-t.ru/tp/ns/rt.htm

12.Корнева М.В., Кулигин В.А., Кулигина Г.А. Анализ классической электродинамики и теории относительности. n-t.ru/tp/ns/ak.htm

www.ronl.ru

Реферат - Справочник по физике

— 1 -

2МЕХАНИКА

2Механика 1 - 0 разделфизики, который изучает закономерностимехани-

ческого движенияи причины, вызывающие или изменяющие это движение.

3Механическим движением 1 0 называется изменение положения тела в

пространствеотносительно других тел с течением времени.

Механика делится на три раздела:кинематику, динамику, статику.

3Кинематика 1 0изучаетдвижение тел, не рассматривая причин,которые

это движениеобусловливают.

1Динамика 0 изучает законыдвижения тел и причины, которые вызывают

или изменяют этодвижение.

1Статика 0 изучает законыравновесия тел.

2КИНЕМАТИКА

1Поступательным 0 называетсядвижение тела, при котором все его точ-

ки описываютодинаковые траектории.

1Материальной точкой 0называется тело, размерами которого в услови-

ях его движенияможно пренебречь.

1Система отсчёта 0 — этосовокупность системы координат и часов,

связанных с теломотсчёта.

1Перемещение 0 — вектор, проведенный из начального положения движу-

щейся точки вположение ее в данный момент времени.

1Путь 0 - это длина отрезка траектории, пройденного телом за расс-

матриваемыйпромежуток времени.

1Траектория 0 — непрерывнаялиния, которую описывает движущаясяматери-

альная точка.

1Прямолинейным равномернымдвижением 0 называют такое движение, при

котором тело заравные промежутки времени совершает одинаковые переме-

щения.

1Скорость 0 - векторная величина, которая определяет какбыстроту

движения, так иего направление в данный момент времени.

1Средняя скорость 0равна отношению перемещения кпромежутку време-

ни, в течениекоторого это перемещение произошло.

7D 0 2r

< 2v 0> 2= 0 ───

7D 0 t

При прямолинейном движении векторперемещения совпадает с соот-

ветствующимучастком траектории и модуль перемещения 7 D 2 r 0равен прой-

денному пути S. Вэтом случае = S/t.

Единица скорости — метр в секунду.

1Мгновенноя скорость 0 — скорость тела в данный момент времени в

данной точкетраектории.

2v 0 = d 2S 0/dt

Вектор мгновенной скорости направлен по касательной ктраектории

в данной точке.

Движение, при котором тело за равныепромежутки времени совершает

разныеперемещения, называется неравномерным.

1Ускорение - 0 характеристика неравномерного движения; определяет

быстротуизменения скорости по модулю и направлению.

2a 0 =d 2v 0/dt

Единица ускорения — метр на секунду вквадрате ( 1 м/с 52 0 ).

1Равноускоренное движение - 0 движение с ускорением, постоянным по

модулю инаправлению.

.

— 2 -

Скорос 1тьточки при равнопеременном движении 3 0изменяется в зависи-

мости от временипо закону:

v=v 40 0+at,

гдеv 40 0-cкорость в начальныймомент времени, v-скорость тела в момент

времени t, а-ускорение.

1Кинематическое уравнениеравнопеременного движения 0 имеет вид:

S=v 40 0t+at 52 0/2.

Пройденный путь, ускорение и изменениескорости при равноперемен-

ном движениисвязаны формулой:

v 52 0-v 52 40 0=2aS ,

где v- Конечнаяскорость, v 40 0-начальная скорость, a-ускорение, S- прой-

денный путь.

1Свободным падением 0 называетсядвижение тела в безвоздушном прост-

ранстве поддействием силы тяжести.

1Криволинейным 0называютдвижение, траектория которого представляет

собой кривуюлинию.

Движение тела, брошенного под углом 7a 0 к горизонту с модулем ско-

ростиv 40 0: S=v 40 52 0 sin2 7a 0 /g — дальность полета,

H = v 40 52 0sin 52 7a 0 /2g — максимальная высота подъема,

t = 2v 40 0 sin 7a 0/g — время полета,

g- ускорение свободного падения.

1Равномерное движение по окружности 0 - это движение по круговой

траектории спостоянной скоростью.

1Линейная скорость 0- этовеличина равная отношению длины дуги, опи-

санной точкой придвижении по окружности за некоторый промежуток вре-

мени, к величинеэтого промежутка. v=S/t.

Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности в

данной точке.

1Угловая скорость 0 — этовеличина, равная отношению угла поворота

радиуса-вектора,проведённого к движущейся точке из центра вращения, к

промежуткувремени, за который этот поворот совершен.

7w 0 = 7f 0 /t.

Вектор угловой скорости направлен вдольоси вращения в ту сторо-

ну, откудаповорот тела виден происходящим против хода часовой стрелки.

Единица угловойскорости — радиан в секунду (рад/с).

Связь между линейной и угловой скоростямивыражается формулой:

v = 7w 0 R

1Период обращения 0- это время,за которое точка совершает один пол-

ный оборот.Период ( Т ) измеряется в секундах.

1Частота вращения 0 — это числооборотов в единицу времени. Частота

вращения ( n )измеряется в об/с или с 5-1 0.

Формула, выражающая связь между периодом и частотой вращения:

n=1/T.

Связь линейной скорости с периодом ичастотой: v=2 7p 0 R/T = 2 7p 0 Rn,

где v- линейнаяскорость; R — радиус окружности, по которой движется

точка; T — периодвращения; n — частота вращения.

1Центростремительноеускорение 0 - это ускорение, характеризующее

быстротуизменения линейной скорости при вращательном движении по нап-

равлению. Ононаправлено к центру вращения.

Модуль центростремительного ускоренияопределяется по формулам:

a = v 52 0/R = 7w 0 52 0R = 7w 0 v = 4 7p 0 52 0n 52 0R.

.

— 3 -

1Cкорость движения точки относительнонеподвижной системы отсчета 0:

2v 0 = 2v 0` + 2u 0, где 2 v` 0 — скорость частицы относительно подвижной сис-

темыотсчета, 2 u 0 — скорость подвижнойсистемы отсчета относительно не-

подвижной.

2ОСНОВЫДИНАМИКИ

1Первый закон Ньютона 0: существуют такие системы отсчёта, относи-

тельно которыхтела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не

действуют другиетела или действие этих тел скомпенсировано.

1Инерциальная система отсчета 0- система отсчета, относительно ко-

торой свободнаяматериальная точка, не подверженная воздействию других

тел, движетсяравномерно и прямолинейно ( по инерции ).

1Инертность 0 — это свойствотел сохранять скорость своего движения

неизменной.

1Масса 0 тела — это физическаявеличина, являющаяся мерой его инер-

ционных ( инертная масса ) и гравитационных ( гравитационная масса )

свойств. Инертнаяи гравитационная массы равны друг другу.

1Плотность тела 0- это физическая величина, равная отношению массы

тела к егообъёму. 7 r 0= m/V. Измеряется в кг/м 53 0.

1Сила 0- векторная величина, характеризующая действие на тело со

стороны другихтел или полей, в результате котороготело приобретает

ускорение илиподвергается деформациям.

Сила характеризуется числовымзначением, направлением в прост-

ранстве и точкойприложения. Единица силы — ньютон. 1 Н = кг 5. 0м/с 52 0.

1Импульсом силы 0 называетсяпроизведение силы на время её действия.

F 5. 0t

1Импульс 0 материальной точки — векторная величина, численно равная

произведениюмассы материальной точки на ее скорость и имеющая направ-

ление скорости.

2p 0= m 2v

1Второй закон Ньютона 0: ускорение, приобретаемое материальной точ-

кой , пропорционально вызывающей его силе,совпадает с ней по направ-

лению и обратнопропорционально массе материальной точки.

2a 0= 2 F 0/m

Более общая формулировка 1 второгозакона Ньютона 0: скорость измене-

ния импульсаматериальной точки равна действующей на нее силе.

2F 0 =d 2p 0/dt

1Третий закон Ньютона 0: Теладействуют друг на друга с силами, рав-

ными по модулю ипротивоположными по направлению.

2F 412 2 0= 2 0- 2 F 421

1Закон всемирного тяготения 0:тела притягиваются друг к другу с си-

лой прямопропорциональной произведению их масс и обратно пропорцио-

нальной квадратурасстояния между ними.

F = Gm 41 0m 42 0/r 52 0,

где G - гравитационная постоянная, численно равная силе, с которой

притягиваютсятела массами по 1 кг на расстоянии 1 м друг от друга.

1Сила тяжести 0 — это сила, скоторой тело притягивается Землёй.

1Вес тела 0- это сила скоторой тело давит на опору или растягивает

подвес.

Сила тяжести действует всегда, а вес проявляется только в том

случае,когда на тело кроме силы тяжести действуютеще другие силы.

1Сила упругости - 0 сила,возникающая в результате деформации тела.

.

— 4 -

Деформация — это изменение объёма и формы телапод действием дру-

гих тел. Деформацию называют упругой, если послепрекращения действия

других тел деформируемое тело полностью восстанавливает свою форму и

объём. Деформациюназывают пластичной, если после прекращения действия

других тел деформируемое тело невосстанавливает свою форму и объём

или делает это неполностью.

1Закон Гука 0: Сила упругости пропорциональна удлинению телаи нап-

равлена всторону, противоположную направлению перемещения частиц тела

при деформации.

F = — kx,

где F- силаупругости, k — коэффициент жесткости, х — удлинение тела.

Другая формулировка 1законаГука 0: При малых деформациях механичес-

коенапряжение 7 s 0 прямопропорционально относительному удлинению 7 e 0.

7s 0= E 7e

Механическимнапряжением называют отношение модулясилы упругости F к

площадипоперечного сечения S тела: 7 s 0 = F/S.

Относительноеудлинение 7 e 0 =(l-l 40 0)/l 40, 0 где l 40 0 — длина приотсутствии

внешней нагрузки,l- длина тела после приложения силы, Е- модуль Юнга.

1Сила трения — 0сила сопротивления, действующая на тело и направ-

ленная противоположно относительному перемещениюданного тела.

1Сила трения покоя 0 — сила, возникающая на границесоприкосновения

тел приотсутствии относительного движения тел.

1Сила трения скольжения 0пропорциональна силе нормального давления

F 4тр 0= 7 m 0 N,

где 7m 0- коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасаю-

щихсяповерхностей.

1Закон сохранения импульса 0: в замкнутой системе телгеометрическая

сумма импульсовтел остается постоянной при любых взаимодействиях тел

этой системымежду собой.

2p 0= 7S 0 m 2v 0 =const

1Замкнутая система 0 — механическая система тел, на которую не дейс-

твуют внешниесилы.

1Моментом силы 0 относительно оси вращения называется величинаМ,

равнаяпроизведению силы F на плечо d

M = Fd

1Плечом силы 0 называетсякратчайшее расстояние от оси вращения до

линии действиясилы.

1Правило моментов 0: твердоетело с закрепленной осью вращения нахо-

дится в равновесии при условии равенства нулю суммывсех моментов сил

относительно этойоси.

7S 0 M = 0

2РАБОТА ИЭНЕРГИЯ

1Работа силы — 0величина, 1 0равнаяпроизведению модуля вектора силы

на модуль вектора перемещения и на косинус угламежду вектором силы и

векторомперемещения.

A 1 0= 1 0FScos 7a

A-величинаскалярная 1. 0 Единица работы 1- 0 джоуль (Дж). 1Дж=Н 5. 0м.

1Мощность 0 - это физическая величина, равная отношению работы к

промежуткувремени, за который эта работа совершена.

N=A/t

Единица мощности- ватт (Вт). 1 Вт=Дж/с.

.

— 5 -

1Мгновенная мощность 0 равна произведению силы на скорость с кото-

рой движется телои на косинус угла между векторами силы и скорости.

N = Fvcos 7a

1Энергия 0 — универсальная мераразличных форм движения и взаимо-

действия.

В соответствии сразличными формами движения материи различают разные

виды энергии:механическая, внутренняя, электромагнитная и т.д.

1Механическая энергия 0характеризует движение и взаимодействие тел

и являетсяфункцией скоростей и взаимного расположения тел. Она равна

суммекинетической и потенциальной энергий.

Е =Е 4к 0 + Е 4р

1Кинетическая энергия 0механической системы — энергия механического

движения этойсистемы.

1Кинетическая энергия 0 теламассой m, движущегося поступательно со

скоростью v,определяется по формуле:

Е 4к 0= mv 52 0/2

1Потенциальная энергия 0 1- 0энергия, обусловленнаявзаимодействием

тела с другимителами или взаимодействием частей одного и того же тела

между собой придеформации.

1Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли 0на

высоту h

Е 4р 0= 4 0mgh

1Потенциальная энергияупругодеформированного тела. 0

Е 4р 0= kx 52 0/2

1Закон сохранения полноймеханической энергии: 0 полная механическая

энергия системытел остается неизменной при любых движениях тел систе-

мы.

Е = Е 4к 0+Е 4р 0 = const

2МЕХАНИКАЖИДКОСТЕЙ

1Давление 0- физическая величина равная отношению модуля силы,

действующейперпендикулярно поверхности, к площади поверхности.

р=F/S.

Единица давления- паскаль (Па). 1Па = Н/м 52

Внесистемныеединицы давления: 1 мм.рт.ст.= 133 Па.

1атм. =10 55 0 Па = 760 мм.рт.ст.

1Закон Паскаля 0: давление,производимое на жидкость или газ, пере-

даётся по всемнаправлениям одинаково.

1Давление столба жидкости 0 наглубине h

9P 0 9= 7 r 0 gh,

где 7r 0- плотность жидкости

1Закон Архимеда 0: На тело,погружённое в жидкость или газ, действу-

ет выталкивающая сила, направленная вертикальновверх и равная весу

жидкости илигаза, вытесненного этим телом.

F 4A 0 9= 7r 9gV 0,

9где 7r 9- плотность жидкости или газа, g 7 9- ускорениесвободного 0 падения,

9V-объёмпогруженной в жидкость или газ части тела.

.

— 6 -

2СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

1Принцип относительностиЭйнштейна: 0 никакие опыты (механические,

электрические,оптические), проведенные внутри данной инерциальной

системыотсчета, не дают возможности обнаружить,покоится ли эта сис-

тема или движетсяравномерно и прямолинейно.

1Принцип постоянства скоростисвета: 0 скорость света ввакууме не

зависит от скорости движения источника света илинаблюдателя и одина-

кова во всехинерциальных системах отсчета.

1Релятивистское замедление времени

1t 0= 1 t 40 0/(1 — v 52 0/c 52 0) 51/2

1Релятивистское сокращение длины

l 1 0= 1 0l 40 0/(1 — v 52 0/c 52 0) 51/2

1Масса релятивистской частицы

m = m 40 0/(1- v 52 0/c 52 0) 51/2

1Закон взаимосвязи массы и энергии

Е = mc 52

Формула, выражающая связь между энергией и импульсом релятивист-

ской частицы.

E =m 40 52 0c 54 0 + p 52 0c 52

2МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

1Молекулярная физика - 0 разделфизики, изучающий строение и свойства

вещества, исходяиз молекулярно-кинетических представлений о его стро-

ении.

1Основные положения молекулярно-кинетическойтеории: 0

1). Все теласостоят из частиц - молекул, атомов иионов.

2). Атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывномхаотическом тепло-

вомдвижении. Скорость этого движениязависит от температуры.

3). Междучастицами любого тела существуют силы взаимного притяжения и

отталкивания.

1Броуновское движение - 0 беспорядочное движение малых макроскопи-

ческихчастиц, взвешенных в жидкости илигазе, присходящее под дейс-

твием ударов состороны молекул жидкости или газа.

1Диффузия 0 — это явлениепроникновения молекул одного вещества в

промежутки междумолекулами другого вещества.

1Количество вещества 0 — величина, равная числу структурныхэлемен-

тов (атомов,молекул, ионов), составляющих систему.

7n 0 =N/N 4A,

где N — числочастиц, N 4A 0 — постоянная Авогадро.

1Моль - 0 единица количествавещества. Моль равен количеству вещест-

ва системы, содержащей столько же частиц, сколькосодержится атомов в

углероде-12массой 0.012 кг.

1Постоянная Авогадро - 0 числоатомов ( молекул или ионов), содержа-

щихся в одноммоле различных веществ.

N 4A 0 =6,022 5. 010 523 0 моль 5-1

1Молярная масса - 0 масса 1моль вещества

М =m 40 0N 4A 0,

гдеm 40 0 — масса молекулы.

Единица молярноймассы — килограмм на моль (кг/моль)

Число N молекул втеле массой m можно подсчитать по формуле:

m

N = 7n 0N 4A 0= 4 0- N 4A 0 ,

M

.

— 7 -

где 7 n 0- количество вещества,N 4A 0- число Авогадро, М-молярная масса,

m — массавеществ.

1Идеальный газ 0 - этогаз, между молекулами которогоотсутствуют

силы взаимногопритяжения.

1Основное уравнение 0 1молекулярно-кинетической теории 0идеальных га-

зов

1 2

p = — nm<v 52 0> или p = — n

3 3

где n-числомолекул в единице объёма, m — масса молекулы, <v 52 0>- cредний

квадратскорости. — средняякинетическая энергия поступательного

движения молекулгаза.

1Температура - 0 величина,характеризующая состояние термодинамичес-

кого (теплового)равновесия макроскопической системы.

1Абсолютный нуль температуры 0- это предельная температура, при ко-

торойпрекращается поступательное движение молекул.

1Абсолютная (термодинамическая) шкала - 0 это шкала температур, в

которой за началоотсчета принят абсолютный нуль. Единицатемпературы

в этой шкале — кельвин (К), величина которого совпадает градусом Цель-

сия. В шкалеЦельсия абсолютный нуль равен — 273,15 50 0 С. Связь между

абсолютнойтемпературной шкалой и шкалой Цельсия выражается формулой

Т = (t + 273) К

1Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы

идеального газа

3

= — kT ,

2

где k — постоянная Больцмана. k =1,38 5. 010 5-23 0 Дж/К

1Зависимость давления газа отконцентрации молекул и температуры

p = nkT

1Молярная газовая постоянная 0R = kN 4A 0. R = 8,31 Дж/(моль 5. 0К)

1Средняя квадратичная 5 1скорость молекул

=(3RT/M) 51/2 0 = (3kT/m) 51/2

1Уравнение Клапейрона 0

PV/T = const

1Уравнение состояния идеального газа 5 0(уравнение Менделеева-Клапей-

рона)

m

pV = — RT,

M

где P — давление,V — объём, R — универсальная газовая постоянная,

T — абсолютнаятемпература, M — молярная масса газа.

1Изотермический процесс - 0процесс, протекающий при постоянной тем-

пературе.

1Закон Бойля-Мариотта: 0 Дляданной массы газа произведение давления

на объём припостоянной температуре есть величина постоянная.

pV=const

1Изобарный прцесс - 0 процесс,протекающий при постоянном давлении.

1Закон Гей-Люссака: 0 Для данной массы газа при постоянном давлении

отношение объёмак абсолютной температуре есть величина постоянная.

V/T=const.

1Изохорный процесс 0 1- 0процесс, протекающий при постоянном объёме.

.

— 8 -

1Закон Шарля: 0 Для данной массы газа при постоянном объёмеотноше-

ние давления кабсолютной температуре есть величина постоянная.

p/T=const.

1Закон Дальтона: 0 Давлениесмеси идеальных газов равно сумме парци-

альных давленийвходящих в нее газов.

p=p 41 0+p 42 0+p 43 0+ 5.. 0+p 4n

1Термодинамика 0- разделфизики, изучающий общие свойства макроско-

пическихсистем, находящихся в состояниитермодинамического равнове-

сия, и процессыперехода между этими состояниями.

1Внутренняя энергия 0 - энергия хаотического движения молекул и

энергиявзаимодействия их между собой.

1Внутренняя энергия одноатомногоидеального газа

3 3 m

U = — PV = — - RT

2 2 M

1Работа совершаемая газом приизменении его объема

dA = PdV

1Количество теплоты 0 — энергия, которую тело получает или отдаёт

при теплообмене.

1Первое началотермодинамики: 0 Количествотеплоты, переданное сис-

теме 1, 0расходуется на 1 0изменениееё внутренней энергии и на совершение

ею работы противвнешних сил.

Q = 7D 0 U + A.

1Теплоёмкость 0 — физическаявеличина, численно равная отношению ко-

личества теплоты,сообщаемого телу, к изменению температуры тела.

C=Q/ 7D 0 T.

Теплоёмкость телаизмеряется в Дж/К.

1Удельная теплоёмкость 0 — величина численно равная количеству теп-

лоты, которую надо сообщить телу массой 1 кг дляизменения его темпе-

ратуры на 1кельвин.

Q

с =────

m 7D 0 T

Единица удельнойтеплоёмкости — Дж/(кг 5. 0К).

1Работа газа при изобарном прцессе

A 1 0= 1 0P(V 42 0-V 41 0), A = mR(T 42 0-T 41 0)/M

1Адиабатный процесс 0 — процесспротекающий без теплообмена с окру-

жающей средой.

1Тепловой двигатель 0 — устройство, которое превращает внутреннюю

энергию топлива вмеханическую работу.

Тепловойдвигатель состоит из трёх частей: нагревателя, холодильника и

рабочего тела.

1Термическийкоэффициент полезного действия 0 тепловой машины:

A Q 41 0-Q 42

7h 0 =- =────── 4 ,

Q 41 0 Q 41

где Q 41 0- 4 0количество теплоты, полученной от нагревателя, Q 42 0- количест-

во теплоты, отданной холодильнику, A — механическая работа.

.

— 9 -

Максимально возможный КПД при данныхтемпературах нагревателя и

холодильникаимеет идеальный тепловой двигатель, работающий по циклу

Карно

T 42

7h 0 = 1 — - ,

www.ronl.ru

Реферат - Формулы по физике

Механика. Кинематика.

Средняя скорость:

/> — rперемещение за время t;

Мгновенная скорость:

Ускорение материальной точки:

Нормальное, касательное, полное ускорения: />/>/>

Средняя скор. матер. точки двиг. по прямой линии в одну сторону, измен от v1 до v2: />

Ускорение при криволинейном движении.

/>; />; />;

Обороты за время t: />

Угловая скорость тв. тела, вращ. Вокруг неподвижной оси: />, /> — угол поворота

Угловое ускорение:

Частота вращения и период:

/> />

Связь между линейными и углов. величинами:

/>/>

Измен. скор. с течением. Времени:

/>-равнозамедлен. “–”, равноускорен. “+”

Путь пройд. матер. точкой по прямой с 0 начал. скор.:

/>; с измен. скор. от v0 до v: />

Путь пройд. по прямой при равнозамедлен. движ. В теч. котор. скорость ихмен. от v1 до v2: />и углов. у леня и период: олное ускорения:

Движение под углом к горизонту.

Скорость по оси ОХ : Скорость по оси ОУ:

/> />

/>;

Максимальное время подъема:

/>; tполн. = 2t=/>

Расстояние:

/>; />;

Максимальная высота:

/>/>

Движение тела, брошенногогоризонтально:

/>; />;

/>; />

Динамика.

/>;/>–импульс частицы; />–2 З-н Ньютона с использованием импульса;

/> — закон всемирного тяготения,/>.

/> — з-н Гука.

/> -сила трения скольжения.; />

/> — импульс.

Статика. Элементы гидростатики.

/> — давление жидкости плотности />на глубине h, />-атм. давление.

/> — Faвыталкивающая сила, Vобъем вытеснен жидкости,

F=T–mg; F=N–mg; N-сила норм. давления, T-сила натяжения.

Законы сохранения.

/> — dp– изменение импульса за время dt. Если F=0 – импульс постоянный.

/> — rпермещение.

/> — lпрямолинейное перемещение

/> — мощность, развиваемая силой.

/> — мощность силы F, через скорость v, />угол между силой и скоростью.

/> -kжесткость пружины, xразность пружины.

/>, />.

Работа, мощность, энергия. З-н сохранения энергии.

/>, />;/>;

/>; />; /> — mмасса, проходящая через поперечное сечение за время t.

Молекулярная физика и термодинамика.

/>; />;

/> — масса молекулы, /> — молярная масса

/> ; N– число молекул.//>

/> — ур-ие молек-кинетич. теор. идеал. газа.

P–давление, n-концентрация, <E>-сред. кинет. энерг.

/>; />

/>; />;

/>; V-объем газа.

Основы термодинамики.

/>; />;

/>; />; />; />; />;

/>; /> -здесь />

/>;

Влажность воздуха. Поверхностные явления в жидкостях

/>относ. влажность воздуха, p-давление водяного пара, />-давление насыщенного пара

/>-/>-плотность

/> — поверхностное натяж. Жидкости

/> — W-потенц. энерг., S-площадь поверхности.

/> — избыточное давление, оказ. на жидкость со стороны сферической поверх. R. Поверх. Выпуклая “+”, вогнутая “-”.

Электростатика. З-н кулона. Принцип суперпозиции.

/> — З-н кулона. />; />

/>;;/>;

/>; />

Электромагнетизм.

/>-модуль вектора магнит. индукции.

/>; />

B-индукция.

Электромагнитная индукция.

/>-З-н электромагнит. Индукции Фарадея.

/>; />-ЭДС самоиндукции. />

/> -Энергия магн. поля контура(катушки) с током.

εi-ЭДС индукции, ΔΦ-изменение магн. потока., B-индукция, α-угол между вектором B, L-индуктивность контура, ΔІ-изменение тока в контуре.

Работа электр. сил при перемещении зарядов. Потенциал электр. поля.

/>; />;

/> — />изменение потенциала из точки 1 в 2, />проекция вектора Eна ось x, />проекция перемещения на эту ось.

W-потенциальная энергия, q-заряд, A-работа, r-расстояние от заряда, />-потенциал.

Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженных тел.

/>; />; />;

/>-электрическая энергия заряженного проводника.

/> — электрическая энергия заряженного конденсатора.

/>-разность потенциалов, S-площадь конденсатора, d-расстояние между пластинами.

Постоянный электрический ток.

/>; />; />; /> — R0-сопротивление при 0°С, t-температура, α-температурный коэффициент сопротивления.

/>-з-н Ома для однородного уч-ка цепи.

/>-з-н Ома для неоднородного уч-ка цепи. />-разность потенциалов, ε12-ЭДС, “+” если ЭДС действует в направ. I, “-” если ЭДС дейст. против I.

/>-З-н Ома для полной цепи.

/> -мощность тока.

/> -З-н Джоуля-Ленца.

/>-З-н Фарадея для электролиза. /> -число Фарадея.

/>-Электрохимический эквивалент.

U-напряжение, R-внеш. сопр., r-внут. сопр., Q-теплота выдел. на уч-ке., m-масса в-ва, q-заряд, e-элементарный заряд, l-длина проводника, S-площадь.

Колебания и волны.

/>-ур-ие гармонического колебания.

/>; />; />;

/> — период колебаний матем. маятника.

/> — период колебаний пружинного маятника.

/> — скорость тела соверш. гармонич. колебания. />

/> — ускорение тела, соверш. гармон. колеб./>

/> — полная энергия тела соверш. гармон. колеб.

/> — Ур-ие плоской волны. />-волновое число, />-дл. волн. />-цикл. частота.

Электромагнитные колебания и волны.

/>-период колеб. в колеб. контуре.

/>-энергия запас. в колеб. контуре.

/>; />;

/>-Емкостное сопротивление.

/>-Индуктивное сопротивление.

/>-Полное сопротивление цепи синусоидального тока.

/>; /> — З-н Ома для уч-ка цепи перемен. тока.

/>-Мощность в цепи перемен. тока.

/>-Скорость Эл.магн. волн в среде, c-скорость света, n-преломление среды.

L-индуктивность, C-емкость, U-напряжение, I-ток, R-активное сопротивление, φ-разность фаз между током и напряжением.

Оптика. Элементы геометрической оптики.

/>-З-н преломления света на границе 2 сред. α-угол падения, β-угол отражения.

/>-Полное внутр. отражение света. />-v-скорость, c-скор. света.

/>-Ф-ла тонкой линзы для собирающей линзы. F-фокусное расстояние, d-расстояние от предмета до линзы, f-расстоян

www.ronl.ru

Реферат - Краткий справочник по физике.

--PAGE_BREAK--<img width=«60» height=«25» src=«ref-1_789304410-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">,

Закон Гука.

Fупр=– kx, — сила упругости деформированной пружины.

<img width=«48» height=«41» src=«ref-1_789304666-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066"> — механическое напряжение

<img width=«67» height=«21» src=«ref-1_789304907-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> — относительное продольное удлинение (сжатие)

<img width=«79» height=«21» src=«ref-1_789305164-263.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068"> — относительное поперечное удлинение (сжатие)

<img width=«49» height=«41» src=«ref-1_789305427-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">, где m — коэффициент Пуассона.

Закон Гука:<img width=«52» height=«19» src=«ref-1_789305682-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">, где Е- модуль Юнга.

<img width=«95» height=«44» src=«ref-1_789306209-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">, кинетическая энергия упругорастянутого (сжатого) стержня. ( V- объем тела)

Динамика и статика вращательного движения.

<img width=«52» height=«23» src=«ref-1_789306550-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073"> — момент импульса

<img width=«60» height=«44» src=«ref-1_789306790-296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> ; <img width=«103» height=«41» src=«ref-1_789307086-350.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075"> — момент силы

L=const - закон сохранения момента импульса.

M=Fl, где l — плечо

I=I0+mb2 — теорема Штейнера

система

ось

точка по окружности

ось симметрии

mR2

стержень

через середину

1/12 mR2

стержень

через конец

1/3 mR2

шар

через центр шара

2/5 mR2

сфера

через центр сферы

2/3 mR2

кольцо или тонкостенный цилиндр

ось симметрии

mR2

диск сплошной цилиндр

ось симметрии

1 /2 mR2

Условие равновесия тел <img width=«67» height=«27» src=«ref-1_789307436-276.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">

Законы сохранения.

Закон сохранения импульса.

P=mv; — импульс тела.

Ft= D P

Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность.

<img width=«64» height=«21» src=«ref-1_789307973-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078"> — работа силы F

A= D E

<img width=«56» height=«41» src=«ref-1_789308232-287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079"> — мощность

<img width=«79» height=«44» src=«ref-1_789308519-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080"> — кинетическая энергия

<img width=«124» height=«44» src=«ref-1_789308818-384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081"> — кинетическая энергия вращательного движения.

Ep=mgh - потенциальная энергия поднятого над землей тела.

<img width=«67» height=«44» src=«ref-1_789309202-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082"> — потенциальная энергия пружины

Закон сохранения энергии.

Eк 1 +Eр1 =Eк2 +Eр2

Молекулярная физика. Свойства газов и жидкостей.

Обозн.

Изм.

Смысл

Па

давление

м3

объем

температура

–

число молекул

кг

масса

кг/Моль

молярная масса

Моль

кол-во вещества

Дж

вн. энергия газа

Дж

кол-во теплоты

–

КПД

Уравнение состояния.

pV=NkT - уравнение состояния (уравнение Менделеева- Клайперона)

<img width=«65» height=«21» src=«ref-1_789309885-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">, <img width=«45» height=«45» src=«ref-1_789310152-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">, <img width=«55» height=«45» src=«ref-1_789310397-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">;

<img width=«71» height=«41» src=«ref-1_789310666-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088"> , <img width=«69» height=«41» src=«ref-1_789310949-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> — полная внутренняя энергия системы.

Число атомов

5/3

9/7

13 (12)

15/13 (7/6)

<img width=«80» height=«24» src=«ref-1_789311501-281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091"> — основное уравнение молекулярно- кинетической теории.

<img width=«67» height=«27» src=«ref-1_789311782-268.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092"> — закон Дальтона для давления смеси газов.

<img width=«47» height=«41» src=«ref-1_789312050-258.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093"> , p=nkT ;

при N=const è <img width=«80» height=«41» src=«ref-1_789312308-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">

T=const

изотерма

PV=const

закон Бойля-Мариотта

p=const

изобара

V/T=const

закон Гей-Люсака

V=const

изохора

p/T=const

закон Шарля

Броуновское движение.

<img width=«76» height=«45» src=«ref-1_789312609-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095"> среднеквадратичная скорость молекул.

<img width=«99» height=«27» src=«ref-1_789312950-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">- наиболее вероятная скорость молекул.

<img width=«75» height=«49» src=«ref-1_789313260-333.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> — средняя арифметическая скорость молекул.

<img width=«195» height=«48» src=«ref-1_789313593-545.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098"> — Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям.

Среднее число соударений молекулы за 1с: <img width=«115» height=«25» src=«ref-1_789314138-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">

Средняя длинна свободного пробега молекул <img width=«96» height=«44» src=«ref-1_789314489-350.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">

<img width=«99» height=«45» src=«ref-1_789314839-381.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> — средний путь молекулы за время t.

Распределение в потенциальном поле.

<img width=«87» height=«35» src=«ref-1_789315220-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102"> — барометрическая формула.

<img width=«84» height=«35» src=«ref-1_789315534-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103"> — распределение Больцмана.

Термодинамика.

<img width=«95» height=«21» src=«ref-1_789315833-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104"> — первое начало термодинамики.

<img width=«65» height=«21» src=«ref-1_789316121-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105"> — работа газа.

<img width=«84» height=«24» src=«ref-1_789316377-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106"> — уравнение адиабаты.

Теплоемкость <img width=«56» height=«41» src=«ref-1_789316691-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">, удельная теплоемкость с=С/ m.

Название

Опред.

Уравнение

Изохора

V=const

Q= D U

Nk D T/( g -1)

Nk/( g -1)

Изобара

p=const

D U=Q+p D V

p D V

g p D V/( g -1)

g Nk/( g -1)

Изотерма

T=const

Q=A

Адиабата

Q=const

D U=-A

Тепловой баланс.

Qотд= Qполуч

Q=cm D T — теплота на нагрев (охлаждение)

Q=rm — Теплота парообразования (конденсации)

Q= l m — плавление (кристаллизация)

Q=qm — сгорание.

Тепловое расширение.

l=l0(1+ a D T) V=V0(1+ b D T)

Тепловые машины.

<img width=«45» height=«45» src=«ref-1_789317589-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110"> — коэффициент полезного действия

Гидростатика, гидродинамика.

Обозн.

Изм.

Смысл

Па

давление

м3

объем

кг

масса

Н/м

коэффициент поверхностного натяжения

м/с

скорость жидкости

м2

площадь

кг/м3

плотность

высота столба жидкости.

<img width=«64» height=«41» src=«ref-1_789318508-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">, <img width=«57» height=«21» src=«ref-1_789318793-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114"> (давление на глубине h).

<img width=«40» height=«24» src=«ref-1_789319054-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">- плотность.

<img width=«107» height=«21» src=«ref-1_789319285-317.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116"> ( сила Архимеда ).

<img width=«57» height=«45» src=«ref-1_789319602-307.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117"> - (гидравлический пресс).

<img width=«73» height=«21» src=«ref-1_789319909-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118"> — закон сообщающихся сосудов.

<img width=«80» height=«21» src=«ref-1_789320168-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119"> — уравнение неразрывности.

<img width=«148» height=«44» src=«ref-1_789320437-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120"> — уравнение Бернулли (<img width=«31» height=«44» src=«ref-1_789320832-248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121"> — динамическое, р — статическое, <img width=«29» height=«21» src=«ref-1_789321080-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122"> — гидростатическое давление.)

<img width=«63» height=«21» src=«ref-1_789321303-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123"> <img width=«68» height=«21» src=«ref-1_789321552-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124"> — сила и энергия поверхностного натяжения.

<img width=«57» height=«45» src=«ref-1_789321804-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125"> — высота подъема жидкости в капилляре.

Электрические и электромагнитные явления.

Электростатика.

<img width=«132» height=«51» src=«ref-1_789322098-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126"> — закон Кулона.

<img width=«48» height=«45» src=«ref-1_789322513-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">, <img width=«92» height=«49» src=«ref-1_789322772-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128"> — напряженность электрического поля

<img width=«69» height=«27» src=«ref-1_789323119-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129"> — принцип суперпозиции полей.

<img width=«65» height=«21» src=«ref-1_789323390-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130"> — поток через площадку S.

<img width=«127» height=«52» src=«ref-1_789323659-440.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131"> — теорема Гаусса.

<img width=«75» height=«41» src=«ref-1_789324099-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132"> — теорема о циркуляции.

<img width=«49» height=«45» src=«ref-1_789324377-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">, <img width=«88» height=«32» src=«ref-1_789324634-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134"> — потенциал.

плоскость

сфера

шар

цилиндр (пустой)

<img width=«45» height=«45» src=«ref-1_789329165-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147"> — электроемкость уединенного проводника.

<img width=«48» height=«41» src=«ref-1_789329417-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">, <img width=«67» height=«41» src=«ref-1_789329672-292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">, <img width=«151» height=«44» src=«ref-1_789329964-449.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150"> плоский конденсатор.

<img width=«77» height=«21» src=«ref-1_789330413-268.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151"> — электроемкость заряженного шара.

<img width=«112» height=«45» src=«ref-1_789330681-362.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152"> - электроемкость сферического конденсатора.

<img width=«95» height=«28» src=«ref-1_789331043-311.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153"> <img width=«100» height=«45» src=«ref-1_789331354-337.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154"> — батарея конденсаторов. p=qd — дипольный момент.

<img width=«71» height=«45» src=«ref-1_789331691-309.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155"> поляризованность диэлектрика.

P= ж e

E где ж — диэлектрическая восприимчивость.

e=1+ ж <img width=«59» height=«45» src=«ref-1_789332000-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156"> e — диэлектрическая проницаемость.

<img width=«112» height=«49» src=«ref-1_789332246-379.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"> — теорема Гаусса для диэлектриков.

Электродинамика. Постоянный ток.

<img width=«45» height=«41» src=«ref-1_789333434-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">, <img width=«67» height=«41» src=«ref-1_789333684-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">, <img width=«79» height=«45» src=«ref-1_789333953-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163"> Закон Ома.

<img width=«56» height=«41» src=«ref-1_789334238-270.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164"> ; <img width=«112» height=«21» src=«ref-1_789334508-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165"> — температурное изменение температуры.

<img width=«211» height=«44» src=«ref-1_789335600-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169"> — закон Джоуля–Ленца.

<img width=«61» height=«27» src=«ref-1_789336857-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"> — правило Кирхгофа для узлов.

<img width=«103» height=«27» src=«ref-1_789337118-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173"> — правило Кирхгофа для контуров.

Параллельное соединение проводников: I= const, <img width=«71» height=«27» src=«ref-1_789337430-270.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">, <img width=«68» height=«27» src=«ref-1_789337700-282.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">

Последовательное соединение: <img width=«61» height=«27» src=«ref-1_789337982-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176">, U=const, <img width=«73» height=«45» src=«ref-1_789338242-319.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">

Законы электролиза.

m=kq=k D T — первый закон Фарадея.

<img width=«69» height=«45» src=«ref-1_789338561-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178"> — второй закон Фарадея.

Электромагнетизм.

<img width=«96» height=«29» src=«ref-1_789338847-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">, <img width=«65» height=«21» src=«ref-1_789339170-263.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180"> — сила Лоренца.

<img width=«61» height=«21» src=«ref-1_789339433-248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181"> — сила Ампера, действующая на проводник длиной l.

<img width=«168» height=«41» src=«ref-1_789340394-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184"> <img width=«137» height=«118» src=«ref-1_789340825-2828.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185"> магнитная индукция поля в точке.

<img width=«59» height=«41» src=«ref-1_789343653-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186"> — магнитная индукция в центре витка.

<img width=«75» height=«41» src=«ref-1_789343947-298.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187"> — индукция внутри соленоида.

<img width=«88» height=«41» src=«ref-1_789344245-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188"> индукция поля проводника на расстоянии R от оси.

<img width=«72» height=«25» src=«ref-1_789345224-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191"> связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля.

<img width=«68» height=«27» src=«ref-1_789345489-279.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192"> — принцип суперпозиции магнитных полей.

<img width=«92» height=«41» src=«ref-1_789345768-332.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193"> — сила взаимодействия двух проводников.

<img width=«63» height=«21» src=«ref-1_789346100-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194"> магнитный поток.

<img width=«77» height=«44» src=«ref-1_789346371-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195"> — энергия магнитного поля.

<img width=«71» height=«41» src=«ref-1_789346926-297.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> ЭДС индукции в замкнутом контуре.

<img width=«79» height=«41» src=«ref-1_789347223-281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198"> ЭДС самоиндукции.

, —

продолжение --PAGE_BREAK--

www.ronl.ru

Реферат: Физика (лучшее)

1. Всё что существует в природе называется материей. Любое изменение материи, любой процесс, происходящий в природе, называют движением материи. Простейшей формой движения материи является механическое движение. Механическим движением называется изменение взаимного расположения тел или частей одного и того же тела в пространстве с течением времени. Раздел физики, рассматривающий механическое движение, называют механикой. Основные законы механики в значительной мере были выяснены Галилеем и сформулированы Ньютоном. Механика Галилея-Ньютона называется классической. Она изучает законы движения макроскопических тел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света. Движение тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света, рассматривает релятивистская механика. Изучением микромира занимается квантовая механика. Классическая механика подразделяется на кинематику, динамику и статику. Кинематика изучает законы движения тел, не вникая в причины, обусловливающие это движение. Динамика рассматривает механическое движение с учётом причин, вызывающих его. Статика исследует условия равновесия тел.

Относительность движения – это перемещение и скорость тела относительно разных систем отсчета различны (например, человек и поезд). Скорость тела относительно неподвижной системы координат равна геометрической сумме скоростей тела относительно подвижной системы и скорости подвижной системы координат относительно неподвижной. (V1 – скорость человека в поезде, V0 - скорость поезда, то V=V1 +V0 ).

Система отсчёта. Механическое движение, как это следует из его определения, является относительным. Поэтому о движении тел можно говоритъ лишь в том случае, когда указана система отсчёта. Система отсчёта включает в себя: 1) Тело отсчёта, т.е. тело, которое принимается за неподвижное и относительно которого рассматривается движение других тел. С телом отсчёта связывают систему координат. Чаще всего используют декартовую (прямоугольную) систему координат 2) Прибор для измерения времени.

Траектории движения. Воображаемая линия, по которой движется материальная точка, называется траекторией. В общем случае траектория - сложная трёхмерная кривая. В частности, она может быть и прямой линией. Тогда для описания движения необходима только одна координатная ось, направленная вдоль траектории движения. Следует иметь ввиду, что форма траектории зависит от выбора системы отсчёта, т.е. форма траектории понятие относительное. Так, траектория концов пропеллера относительно системы отсчёта, связанной с летящим самолётом, является окружностью, а в системе отсчета, связанной с Землёй, — винтовой линией.

Перемещением называется вектор, проведённый из начального положения материальной точки в конечное. Длину участка, пройденного материальной точкой по траектории, называют путём или длиной пути. Нельзя путать эти понятия, так как перемещение — вектор, а путь — скаляр.

Возможно вы искали - Реферат: Физика 9-10 класс

Скорости бывают: мгновенные и средние. Мгновенная скорость – это скорость в данный момент времени в данной точке траектории. Мгновенная скорость направлена по касательной. (V=DS/Dt DtÞ0). /Средняя скорость – скорость, определяемая отношением перемещения при неравномерном движении к промежутку времени, за которое это перемещение произошло./

Ускорение. Скорость материальной точки может изменяться со временем. Быстроту такого изменения характеризуют ускорением. Пусть в течение малого промежутка времени At быстрота изменения скорости практически неизменна, а изменение скорости равно DV. Тогда ускорение находим по формуле: a=DV/Dt

Таким образом, ускорение — это изменение скорости, отнесённое к единице времени, т.е. изменение скорости за единицу времени при условии его постоянства за это время. В системе единиц СИ ускорение измеряется в м/с2 .

Движение, при котором скорость тела неизменна по модулю и направлению, называется прямолинейным равномерным движением, Согласно (1.1), скорость такого движения находится по формуле V=S/t.

Если ускорение a направлено в ту же сторону, что и начальная скорость, то скорость будет увеличиваться и движение называют равноускоренным.

Билет № 2

Похожий материал - Реферат: Физика в МГУ (билеты-вопросы-ответы) по лекциям Ремезовой Н.И. и лекторов из МГУ

В повседневной жизни нам постоянно приходится сталкиваться с различными взаимодействиями. Например, с притяжением тел к Земле, отталкиванием и притяжением магнитов и токов, текущих по проводам, отклонением электронных пучков в электронно-лучевых трубках при действии на них электрических и магнитных полей и т.д. для характеристики взаимодействия тел и вводится понятие силы. В механике сила, действующая на тело, является мерой его взаимодействия с окружающими телами, действие силы проявляется в деформации тела или в приобретении им ускорения. Сила — это вектор. Поэтому она характеризуется модулем, направлением и точкой приложения.

Несмотря на удивительное разнообразие сил, встречающихся в природе, все их можно свести к четырём видам фундаментальных сил: гравитационные, электромагнитные, ядерные и слабые. Гравитационные силы возникают между любыми телами. Их действие надо учитывать лишь в мире больших тел. Электромагнитные силы действуют на заряды как неподвижные, так и движущиеся. Поскольку вещество построено из атомов, которые, в свою очередь, состоят из электрически заряженных частиц электронов и протонов, то большинство сил, с которыми мы встречаемся в жизни, это электромагнитные силы. Ими являются, например, силы упругости, возникающие при деформации тел, силы трения. Ядерные и слабые силы проявляют себя на расстояниях, не превышающих 10-14 м. Поэтому эти силы заметны лишь в микромире. Необходимо отметить, что вся классическая физика, а вместе с ней и понятие силы, не применимы к элементарным частицам. Характеризовать точным образом взаимодействие этих частиц с помощью сил нельзя. Единственно возможным здесь становится энергетическое описание. Тем не менее, и в атомной физике часто говорят о силах. В этом случае термин сила становится синонимом слова взаимодействие.

Таким образом, в современной науке слово сила употребляется в двух смыслах: во-первых, в смысле механической силы, здесь она является точной количественной мерой взаимодействия, и, во-вторых, обозначает наличие взаимодействия определенного типа, точной количественной мерой которого может быть только энергия.

Билет № 3

Импульсом тела или количеством движения называют произведение массы тела на его скорость. P – векторная величина. Направление импульса тела совпадает с направлением скорости.

Совокупность тел взаимодействующих между собой и рассматриваемых как единое целое, называют механической системой. Силы, действующие в механической системе, подразделяются на две группы: внутренние силы, т.е. силы взаимодействия между телами, входящими в систему, и внешние силы, т.е. силы, действующие на тела системы со стороны тел, не принадлежащих ей. Если на механическую систему внешние силы не действуют или их равнодействующая сила равна нулю, то такую систему называют замкнутой (или изолированной).

Очень интересно - Реферат: Физика за 9 класс

Рассмотрим замкнутую механическую систему, состоящую только из двух тел. Пусть импульсы этих тел равны и . В какой-т момент времени они сталкиваются. В результате импульс первого тела становится равным , а второго . Во время удара на первое тело действует сила , а на второе - , которые, согласно третьему закону Ньютона, равны по модулю и противоположны по направлению, т.е. . Под действием этих сил изменяются импульсы взаимодействующих тел. Используя второй закон Ньютона, запишем: где t – время, в течение которого действуют силы, равное времени соударения тел. Но , поскольку, согласно третьему закону Ньютона . С учетом этого получаем . Отсюда, . Левая часть этого равенства представляет собой импульс механической системы после взаимодействия (после столкновения тел), а правая – до взаимодействия. Поэтому можно сделать вывод, что импульс замкнутой механической системы, состоящей из двух тел не меняется. Это справедливо и для механической системы. Состоящей из любого числа тел. Итак, импульс замкнутой механической системы постоянен при любых взаимодействиях тел, принадлежащих этой системе, т.е. - закон сохранения импульса

Можно назвать много явлений, в основе которых лежит закон сохранения импульса — отдача орудий и огнестрельного оружия при выстреле, действие реактивных двигателей и т.д. В механике закон сохранения импульса является следствием законов Ньютона, являющихся основными законами динамики. Однако этот закон универсален и имеет место и в микромире, где законы ньютона неприменимы.

Билет № 4

Эти силы получили название гравитационных сил. Ньютон установил закон, называемый законом всемирного тяготения: силы, с которыми притягиваются две материальные точки, прямо пропорциональны произведению их масс, обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними и направлены вдоль прямой, соединяющей их.

где М и m — массы тел, r — расстояние между телами, g — гравитационная постоянная. Эта формула применима и для вычисления силы притяжения двух однородных шаров. Однако расстояние в этом случае берется между центрами шаров.

Выясним физический смысл гравитационной постоянной. Из формулы следует, что при m=M=1 кг и r=1м, g = F, т.e. гравитационная постоянная равна модулю силы притяжения материальных точек единичной массы находящихся на единичном расстоянии друг от друга. Впервые опытное доказательство закона всемирного тяготения проведено Кавендишем. Он сумел определить величину гравитационной постоянной. По современным данным g = 6,67*10-11 Н*м2 /кг2 . Очень малая величина g указывает на то, что сила гравитационного взаимодействия значительна только в случае тел с большими массами.

Вам будет интересно - Реферат: Физика и другие науки

Сила, с которой тело притягивается к Земле, называется силой тяжести. Сила тяжести приложена к центру тяжести Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или растягивает подвес. Вес тела приложен к опоре или подвесу. Он равен по модулю силе реакции опоры (подвеса).

Пусть тело массой m находится в лифте, поднимающимся вертикально вверх с постоянным ускорением а а). Найдём вес, которым будет обладать тело. На тело действуют сила тяжести mg и сила реакции опоры N. Тогда, согласно второму закону Ньютона, запишем . Перепишем его в скалярном виде в проекции на координатную ось y: . Отсюда, , т.е. модуль веса тела, равный модулю силы реакции опоры, больше модуля силы тяжести. Такое состояние называется перегрузкой. Предположим теперь, что лифт опускается с ускорением a. б) В этом случае второй закон Ньютона в скалярной форме имеет вид и . Таким образом, вес тела меньше силы тяжести. Если a=g, то как следует из последней формулы, N=0, т.е. и вес тела равен нулю. Такое состояние называют невесомостью. Из рассмотренного примера следует, что невесомость возникает в случае, когда тело движется только под действием силы тяжести, т.е. под действием гравитационной силы. Из этого вытекает вывод, невесомость наблюдается при движении тела только под действием гравитационных сил.

Билет № 5

Колебаниями называются процессы, характеризуемые определённой повторяемостью со временем. Процесс распространения колебаний в пространстве называют волной. Можно без преувеличения сказать, что мы живём в мире колебаний и волн. Действительно, живой организм существует благодаря периодическому биению сердца, наши лёгкие колеблются при дыхании. Человек слышит и разговаривает вследствие колебаний его барабанных перепонок и голосовых связок. Световые волны (колебания электрических и магнитных полей) позволяют нам видеть. Современная техника также чрезвычайно широко использует колебательные процессы. Достаточно сказать, что многие двигатели связаны с колебаниями: периодическое движение поршней в двигателях внутреннего сгорания, движение клапанов и т.д. Другими важными примерами являются переменный ток, электромагнитные колебания в колебательном контуре, радиоволны и т.д. Как видно из приведённых примеров, природа колебаний различна. Однако они сводятся к двум типам — механическим и электромагнитным колебаниям. Оказалось, что, несмотря на различие физической природы колебаний, они описываются одинаковыми математическими уравнениями. Это позволяет выделить в качестве одного из разделов физики учение о колебаниях и волнах, в котором осуществляется единый подход к изучению колебаний различной физической природы.

Любая система, способная колебаться или в которой могут происходить колебания, называется колебательной. Колебания, происходящие в колебательной системе, выведенной из состояния равновесия и представленной самой себе, называют свободными колебаниями. Свободные колебания являются затухающими, так как энергия, сообщенная колебательной системе, постоянно убывает.

Гармонические колебания. Гармоническими называют колебания, при которых какая-либо физическая величина, описывающая процесс, изменяется со временем по закону косинуса или синуса:

Похожий материал - Реферат: Физика и музыка

Выясним физический смысл постоянных A, w, a, входящих в это уравнение.

Константа А называется амплитудой колебания. Амплитуда – это наибольшее значение, которое может принимать колеблющаяся величина. Согласно определению, она всегда положительна. Выражение wt+a, стоящее под знаком косинуса, называют фазой колебания. Она позволяет рассчитать значение колеблющейся величины в любой момент времени. Постоянная величина a представляет собой значение фазы в момент времени t =0 и поэтому называется начальной фазой колебания. Значение начальной фазы определяется выбором начала отсчёта времени. Величина w получила название циклической частоты, физический смысл которой связан с понятиями периода и частоты колебаний. Периодом незатухающих колебаний называется наименьший промежуток времени, по истечении которого колеблющаяся величина принимает прежнее значение, или коротко - время одного полного колебания. Число колебаний, совершаемых в единицу времени, называют частотой колебаний. Частота v связана с периодом Т колебаний соотношением v=1/T

Частота колебаний измеряется в герцах (Гц). 1 Гц частота периодического процесса, при котором за 1 с происходит одно колебание. Найдём связь между частотой и циклической частотой колебания. Используя формулу, находим значения колеблющейся величины в моменты времени t=t1 и t=t2 =t1 +T, где Т — период колебания.

cwetochki.ru

Доклад - Шпаргалки по физике

1. Механика, Механическое движение, Системы отсчета, Перемещение,

Скорость, Ускорение.

2. Динамика. 1-й закон Ньютона. Масса, Сила, Сила упругости, Модуль

Юнга, Закон Гука, Сила трения, Закон всемирного тяготения, Вес.

3. 2-3 Законы Ньютона, Инерциальные системы отсчета, Импульс тела,

Системы тел, Закон сохранения импульса.

4. Механическая, потенциальная, кинетическая энергии. Закон

сохранения энергии, Мощность, Статика, Молекулярная физика,

Тепловое движение.

5. Идеальный газ. Газовые законы.

6. Эл. Поле, Остроградский, диэлектрики, Диполь.

7. Заряд, Кулон, Электрон, Суперпозиция, Напряженность эл. поля.

Силовые линии.

8. Потенциал.

9. Конденсаторы.

10. Ток, Закон Ома, Сопротивление, Шунтирование, ЭДС.

11. Интерференция и дифракция света, Фотоэффект.

12. Соединение источников тока. Правила Кирхгофа, Тепловое действие

тока, Закон Джоуля-Ленца, Мощность тока, Ток в электролитах,

Электролиз, Закон Фарадея.

13. Законы Столетова для фотоэффекта. Красная граница.

Шкала электромагнитных волн.

14. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции, Напряженность

магнитного поля, Закон Ампера, Правило левой руки, Сила Лоренца.

15. Колебания. Резонанс.

16. Магнитный поток, Электромагнитная индукция, Самоиндукция,

Энергия магнитного поля.

17. Интерференция. Когерентность. Электромагнитные колебания и

волны.

Механика изучает механическое движение, условия и причины, вызывающие данное движение, а также условия равновесия тел. Механическим движением называется изменение положения тела или его частей относительно других тел с течением времени. Всякое движение относительно. Характер движения зависит от того, относительно каких тел мы рассматриваем данное движение. Тело, относительно которого мы рассматриваем положение других тел в пространстве, называется телом отсчета. Системой отсчета называют систему координат, связанную с телом отсчета, и выбранный метод отсчета времени, т.е. часы. Выбор системы отсчета зависит от условий данной задачи. Движение реальных тел, как правило, сложное. Поэтому для упрощения рассмотрения движений пользуются законом независимости движений: всякое сложное движение можно представить как сумму независимых простейших движений. К простейшим движениям относятся поступательное и вращательное. В физике широко пользуются моделями, которые позволяют из всего многообразия физических свойств выбрать главное, определяющее данное физическое явление. Одним из первых моделей реальных тел являются материальная точка и абсолютно твердое тело. Материальной точкой называется тело, размером и формой которого можно пренебречь в условиях данной задачи. Абсолютно твердым телом называется тело, расстояние между любыми двумя точками которого остается постоянным при его движении. Эти модели позволяют исключить деформацию тел при движении. Поступательным называется движение, при котором отрезок, соединяющий любые две точки твердого тела, перемещается при движении параллельно самому себе. Из этого следует, что все точки тела при поступательном движении движутся одинаково, т.е. с одинаковыми скоростями и ускорениями. Примером поступательного движения может служить движение кабины “чертова колеса”. Вращательным называется движение, при котором все точки абсолютно твёрдого тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения, причем эти окружности лежат в плоскостях, перпендикулярных оси вращения. Пользуясь законом независимости движений, сложное движение твёрдого тела модно рассматривать как сумму поступательного и вращательных движений. Одним из первых разделов механики является кинематика, изучающая механическое движение тел без выяснения причин, вызывающих данное движение. Перемещение s – вектор, соединяющий начальную и конечную точки траектории, по которой двигалась материальная точка некоторый промежуток времени t. Траектория – линия, описываемая при движении материальной точкой в пространстве. Путь l – сумма длин отрезков траектории. При прямолинейном движении (траектория — прямая линия) модуль перемещения s равен длине пути l , если движение происходит в одном направлении. Быстрота изменения положения материальной точки в пространстве с течением времени характеризуется средней и мгновенной скоростями. Средняя скорость – векторная величина, равная отношению перемещения к промежутку времени, за которое это перемещение произошло: vср = s/t. Мгновенной скоростью называется предел отношения перемещения s к промежутку времени t, за которое это перемещение произошло, при стремлении t к нулю: vмгн = limt-->0s/t. Равномерным прямолинейным движением называется движение, при котором материальная точка за любые равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения. При этом движении мгновенная скорость совпадает со средней: vмгн = vср = s/t. Величина, характеризующая быстроту изменения скорости, называется ускорением. Средние ускорение – величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло: аср = v/t.

Если v1 и v2 – мгновенные скорости в моменты времени t1 и t2 то v=v2-v1, t=t2-t1. Мгновенное ускорение — ускорение тело в данный момент времени. Это физическая величина, равная пределу отношения изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение

произошло, при стремлении промежутка времени к нулю: aмгн = lim t-->0 v/t.

Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело прямо пропорционально силе, действующей на тело, и обратно пропорционально его массе и совпадает по направлению с действующей силой: a=F/m. Если на тело действуют несколько сил, то под F понимают результирующую всех сил. Движение твердого тела зависит не только от приложенных сил, но и от точки их приложения. Можно показать, что ускорение центра тяжести (центра масс) не зависит от точки приложения сил и справедливо уравнение maцт=F1+F2+F3+..., где m – масса тела, aцт – ускорение его центра тяжести. Если тело движется поступательно, то это уравнение полностью описывает движение тела. Третий закон Ньютона. Всякому действий всегда есть равное и противоположно направленное противодействие. Так, если взаимодействуют два тела A и B с силами F1 и F2, то эти силы равны по величине, противоположны по направлению, направлены вдоль одной прямой и приложены к разным телам.Первый закон Ньютона необходим для того, чтобы определить те системы отсчета, в которых справедлив второй закон Ньютона. Системы отсчета, в которых выполняется 1-й закон Ньютона, называются инерциальными, те системы отсчета, в которых 1-й закон не выполняется, — неинерциальными. В связи с важностью изложенного еще раз сформулируем первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, в которых тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют силы или действие сил скомпенсировано. Очевидно, что если есть одна инерциальная система отсчета, то любая другая, движущаяся относительно ее равномерно и прямолинейно, является также инерциальной системой отсчета. Импульс тела р – физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость: p=mv. Импульс силы – физическая величина, равная произведению силы на промежуток времени, в течении которого эта сила действует, Ft. 2-й закон Ньютона может быть сформулирован следующим образом: Изменение импульса тела равно импульсу подействовавшей на него силы, т.е. p=Ft. Если на тело действуют несколько сил, то в этом случае берется результирующий импульс всех сил, подействовавших на тело. В проекциях на оси координат x,y,z это уравнение может быть записано в виде px=Fxt, py=Fyt, pz=Fzt. Из этого следует, что если, например, Fyt=0 и Fzt=0, то происходит изменение проекции импульса только на одно направление, и обратно, если изменяется проекция импульса только на одну из осей, то, следовательно, импульс силы, действующей на тело, имеет только одну проекцию, отличную от нуля. Совокупность n воздействующих тел называется системой тел. Введем понятие внешних и внутренних сил. Внешними силами называются силы, действующие на тела системы со стороны тел, не входящих в нее. Внутренними силами называются силы называются силы, возникающие в результате взаимодействия тел, входящих в систему. Рассмотрим систему из двух взаимодействующих тел 1 и 2. На тело 1 действует внешняя сила Fвнеш1 и внутренняя сила (со стороны второго тела) Fвнутр1. На второе тело действуют силы Fвнеш2 и Fвнутр2. Изменение импульса тела за промежуток времени равно p1= Fвнутр1t+ Fвнеш1t

изменение импульса второго тела: p2= Fвнутр2t+ Fвнеш2t. Суммарный импульс системы равен p=p1+p2. Сложив левые и правые части уравнений, получим изменение суммарного импульса системы: p=(Fвнутр1+ Fвнутр2)t+(Fвнеш1+ Fвнеш2)t. По третьему закону Ньютона Fвнутр1= — Fвнутр2, откуда p=Fвнешt, где Fвнешt – резонирующий импульс внешних сил, действующих на тела системы. Итак, это уравнение показывает, что импульс системы может измениться только под действием внешних сил. Закон сохранения импульса можно сформулировать следующим образом: Импульс системы сохраняется, если результирующий импульс внешних сил, действующих на тела, входящих в систему, равен нулю. Системы, в которых на тела действуют только внутренние силы, называются замкнутыми. Очевидно, что в замкнутых системах импульс системы сохраняется. Однако и в незамкнутых системах в некоторых случаях можно использовать закон сохранения импульса. Перечислим эти случаи.

1. Внешние силы действуют, но их результирующая равна 0. 2. Проекция внешних сил на какое-то направление равна 0, следовательно, проекция импульса на это направление сохраняется, хотя сам вектор импульса не остается постоянным. 3. Внешние силы много меньше внутренних сил (Fвнешвнутр). Изменение импульса каждого из тел практически равно Fвнутрt.

Динамика – раздел механики, в котором изучается движение тел под действием приложенных к нему сил. В основе динамике лежат три закона Ньютона. Первый закон Ньютона – закон инерции. Всякое тело стремиться сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока на него не действует сила. Состояние покоя или равномерного прямолинейного движения с точки зрения динамики не различаются (а=0). Масса m является количественной мерой инертности тел. Сила F мера взаимодействия тел. Любое изменение характера движения тела, любое ускорение есть результат действия на тело других тел. Воздействие одного тела на другое может происходить при непосредственном соприкосновении тел или посредством силовых полей. Различают поле тяготения, электрическое и магнитное поля. Рассмотрим основные силы. 1. Сила, вызванная деформацией тел и препятствующая изменению объема тела, называется силой упругости. Деформация называется упругой, если после снятия внешнего воздействия тело возвращается в исходное состояние. При небольших деформациях растяжения или сжатия х сила упругости прямо пропорциональна деформации и направлена в сторону противоположную ей. Fупр = — kx, где k – коэффициент упругости, зависящий от свойств материала и геометрии деформируемого тела. Сила упругости препятствует деформации. Для характеристики упругих свойств вещества вводиться величина E, называемая модулем Юнга. Напряжение , возникающие в твердом теле, равно =F/S, где S площадь поперечного сечения твердого тела, на которое воздействует сила F. Относительная деформация x/l0, где l0 – длина тела до деформации пропорциональна напряжению, возникающему в твёрдом теле (закон Гука). (1/E). Физический смысл модуля Юнга состоит в следующем: величина E численно равна напряжению, возникшему в твердом теле при относительной деформации, равной единице. Из физического смысла модуля Юнга следует, что E является большим по величине. 2.Сила трения. Трение, возникающие при относительном перемещении сухих поверхностей твердого тела, называется сухим трением. Различают три вида сухого трения: трение покоя, скольжения и качения. Если на тело действует сила F, но тело сохраняет состояние покоя (неподвижно относительно поверхности, на которой оно находиться), то это означает, что на тело одновременно действует сила, равная по величине и противоположная по направлению, — сила трения покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине и противоположна по направлению внешней действующей силе: Fтр.покоя=-F. Сила трения скольжения определяется из соотношения: Fтр=kN, где k – коэффициент трения, зависящий от шероховатости и от физических свойств соприкасающихся поверхностей, N – сила реакции опоры, эта сила определяет насколько тело прижато к поверхности, по которой оно движется. Сила трения покоя изменяется по величине от 0 до максимального значения. Сила трения скольжения всегда направлена в сторону, противоположную скорости движения тела относительно поверхности, по которой оно движется. Сила трения качения мала по сравнению с силой трения скольжения. При больших скоростях сопротивление перекатыванию резко увеличивается и тогда следует рассматривать силу трения скольжения. 3. Все тела притягиваются друг к другу. Для материальных точек (или шаров) закон всемирного тяготения имеет вид F=Gm1m2/r2, где m1,m2 –массы тел, r — расстояние между материальными точками или центрами шаров, G – гравитационная постоянная. Массы, входящие в этот закон, есть мера гравитационного взаимодействия тел. Опыт показывает, что гравитационная и инертная массы равны. Физический смысл G: гравитационная постоянная численно равна силе притяжения, действующей между двумя материальными точками или шарами массами 1 кг, расположенными на расстоянии 1 м друг от друга, G=6,67*10-11H*м2/кг2. Если тело массы m находиться над поверхностью земли на высоте h, то на него действует сила тяготения, равная F=GmM3/(R3+h)2, где M3 – масса Земли, R3 -радиус Земли. В близи земной поверхности на все тела действует сила, обусловленная притяжением, — сила тяжести. Сила тяжести Fт определяется силой притяжения земли и тем, что Земля вращается вокруг собственной оси. В связи с малостью угловой скоростью вращения Земли (=7,27*10-3с-1) сила тяжести мало отличается от силы тяготения. При h4/R32=9,81 м/с2. Очевидно, что ускорение свободного падения для всех тел одинаково. 4. Весом тела называется сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или растягивает вертикальный подвес, и эта сила приложена либо к опоре, либо к подвесу.

Пусть на тело действует постоянная сила F и тело перемещается на s. Механическая работа равна произведению модулей силы и перемещения точки приложения силы на косинус угла между вектором силы и вектором перемещения: A=Fs cos. Проекция силы на вектор перемещения равна Fs=F cos, следовательно, A=Fss. Механическая энергия характеризует способность тела совершать механическую работу. Полная механическая энергия тела складывается из кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает движущееся тело. Пусть на тело m действует сила F, перемещение тело s. Работа силы F равна A=Fs (cos=1). Согласно 2-му закону Ньютона, F=ma. Если в точках 1 и 2 скорость тела v1 и v2, то s=(v22-v12)/2a. Подставив эти выражения, получим A=( v22/2)- (v12/2).Итак, если на тело действует сила F, работа которой отлична от нуля, А0, то это приводит к изменению величины mv2/2, называемой кинетической энергией: Eкин= mv2/2. Следовательно, изменение кинетической энергии равно работе силы, действующей на тело. Если на тело действуют несколько сил, то изменение кинетической энергии равно алгебраической сумме работ, совершаемых при данном перемещении каждой из сил. Потенциальной энергией обладает система тел, взаимодействующих между собой, если силы взаимодействия консервативны. Консервативной (потенциальной) силой называется сила, работа которой не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек траектории. Потенциальная энергия тела, поднятого на высоту h (hз/r. Потенциальная энергия сжатой или растянутой пружины равна Еп=kx2/2. Согласно третьему закону Ньютона Eмех=Авнеш+Атр, т.е. изменение механической энергии равно работе внешних сил и сил трения. Закон сохранения механической энергии. Механическая энергия системы сохраняется, если работа внешних сил, действующих на тела, входящих в систему, равна нулю и отсутствуют силы трения, т.е. нет перехода механической энергии в другие виды энергии, например, в тепло: Eмех=Еп+Ек=const. Мощность, развиваемая постоянной силой тяги, равна отношению работы этой силы на некотором перемещении к промежутку времени, за которое это перемещение произошло. Мощность определяется по формуле Р=А/t. Статика изучает условия равновесия тела или системы тел. Состояние механической системы называетсяравновесным, если все точки системы покоятся по отношению к выбранной системе отсчета, то такое равновесие называется абсолютным, если система покоится относительно неинерциальной системе отсчета, то равновесие считается относительным. Для равновесия материальной точки необходимо и достаточно, чтобы сумма действующих на нее сил равнялась нулю. Для равновесия твердого тела это условие является необходимым. Например, пусть на тело действуют две равные, но противоположно направленные силы, приложенные в разных его точках. Под действием этих сил тело примет вращательное движение. Все тела состоят из молекул. Молекулярная физика, изучая поведение молекул, объясняет состояние системы и процессы, протекающие в системе. Молекулы находятся в непрерывном движении. Хаотическое движение молекул обычно называется тепловым движением. Интенсивность теплового движения возрастает с увеличением температуры. Молекулы взаимодействуют друг с другом. Между ними действуют силы притяжения и силы отталкивания, которые быстро убывают при увеличении расстояния между молекулами. Силы отталкивания действуют только на очень малых расстояниях. Практически поведение вещества и его агрегатное состояние определятся тем, что является доминирующим: силы притяжения и хаотическое тепловое движение. В твердых телах, где концентрация молекул n (n – число молекул в единице объема) относительно велика, доминирующие силы взаимодействия и твердое тело сохраняет свои размеры и форму. Жидкости, где концентрация меньше, а, следовательно, меньше силы взаимодействия, сохраняют свой объем, но принимают форму сосуда, в котором они находятся. В газах, где концентрация молекул еще меньше, силы взаимодействия малы, поэтому газ занимает весь предоставленный ему объем.

Силы, действующие между молекулами газа, малы и поэтому часто ими можно пренебречь. Кроме того, можно пренебречь объемом, который занимают молекулы. Газ, для которого это справедливо называется идеальным газом. Любой газ при давлениях меньше 10 атм, можно рассматривать как идеальный. Газ характеризуется тремя параметрами: объемом V, давлением Р, и температурой Т. Равновесное состояние – это состояние, при котором температура и давление во всех точках одинаковы. На графиках зависимости P-V, T-V и Р-Т можно изобразить только такие процессы, при которых каждое промежуточное состояние является равновесным. Такие процессы называются обратимыми. Экспериментально исследовались процессы, при которых один из трех параметров и масса газа оставались неизменными. Эти законы называются газовыми законами, и если газ подчиняется газовым законам, его можно считать идеальным. Закон Бойля – Мариотта. Для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объем остается величиной постоянной: PV= const. Процессы, происходящие при постоянной температуре, называются изотермическими, а кривые, изображающие процессы при Т=const, называются изотермами. Поскольку Р=С/V (С=const), изотермы являются гиперболами. Закон Гей-Люссака. Для данной массы газа при постоянном давлении объем изменяется при увеличении температуры по линейному закону: V=V0(1+t0C), где =1/2730Cподставив это значение, получим V=( V02730C+ t0C)/ 2730C, Введем абсолютную температуру Т=2730C+ t0C, откуда V/T= V0/2730C=const. Закон Гей-Люссака можно сформулировать следующим образом: отношение объема к абсолютной температуре для данной массы газа при постоянном давлении, называются изобарными, а кривые, изображающие изобарный процесс, изобарами. Закон Шарля. Для постоянной массы газа при постоянном объеме отношение давления газа к его температуре остается постоянным: P/T=const при m=const, V=const. Процессы, происходящие при постоянном объеме, называются изохорными, и кривые их изображающие изохорами. Уравнение, устанавливающие связь всех трех параметров при постоянной массе газа, называется объединенным газовым законом. Пусть система, находящаяся в состоянии 1, характеризуется параметрами Р1,V1, Т1, перешла в состояние 2, характеризующееся параметрами Р1,V1, Т1. Переведем систему из состояние 1 в 2 следующим образом: сначала газ изотермически расширяется до объема V2, а затем изохорно нагревается до температуры Т2. Итак, промежуточное состояние газа 1’ характеризуется параметрами Р’,V2, Т1. При изотермическом расширении справедливо выражение P1V1=P’V2 (закон Бойля – Мариотта). При изохорном нагревании P’/T1=P2/T2 (закон Шарля). Выразив P’ и приравняв выражение для P’ получим (P1V1)/T1=(P2V2/T2), т.е. при m=const PV/T=const. Уравнение Клапейрона – Менделеева, или уравнение состояния идеального газа, связывает термодинамические параметры и массу газа. Моль равен количеству вещества, содержавшему столько же молекул, сколько их содержит 0,012 кг углерода (С12). В одном моле любого вещества числа молекул равно числу Авогадро NA=6,022*1023моль-1. Масса моля М равна произведению массы одной молекулы m0 на число Авогадро NA: M=m0NA. Известно, что 1 моль любого газа при нормальных условиях (Р0=1атм=1,013*105Па и t0=00С или Т0=237К) занимает объем V0=22,4. Для одного моля можно записать уравнение:

(PV)/T=(P0V0)/T0=const. Величина R=(P0V0)/T0 называется универсальной (одинаковой для всех газов) газовой постоянной: R=(1атм*22,4л)/(1моль*237К)=0,082атм*л/(моль *К)=8,31 Дж/(моль*К). Итак, RV/T=R, или PV=RT. Если в объеме V содержится m/M молей, то PV=(m/M)RT – равнение Клапейрона – Менделеева. Все выше перечисленные газовые законы являются частным случаем уравнения Клапейрона – Менделеева. Газовая постоянная R связана с числом Авогадро и постоянной Больцмана k: R=kNA, где k=1,28*1023Дж/К. Подставив это выражение, получим PV=NkT, где N — число молекул газа. Величина n0=N/V называется концентрацией молекул. Таким образом, P= n0kT. Эти уравнения называются уравнениями состояния идеального газа.

При определенных условиях тела электризуются, т.е. приобретают некоторый заряд. Существуют заряды только двух видов: отрицательные и положительные, причем это деление чисто условное. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Единица заряда в СИ – кулон (Кл). По определению, 1 кулон равен заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 А. Перечислим свойства зарядов. 1. Существуют заряды двух видов; отрицательные и положительные. Разноименные заряды притягиваются, одноименные отталкиваются. Носителем элементарного, т.е. наименьшего, отрицательного заряда является электрон, заряд которого qe= -1,6*10-19Кл, а масса mе=9,1*10-31кг. Носителем элементарного положительного заряда является протон qр=+1,6*10-19Кл, масса mр=1,67*10-27кг. 2. Электрический заряд имеет дискретную природу. Это означает, что заряд любого тела кратен заряду электрона q=Nqe, где N – целое число. Однако мы, как правило, не замечаем дискретности заряда, так как элементарный заряд очень мал. 3.В изолированной системе, т.е. в системе, тела которой не обмениваются зарядами с внешними по отношению к ней телами, алгебраическая сумма зарядов сохраняется (закон сохранения заряда).Закон Кулона. Ш. Кулон установил, что сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов, находящихся в вакууме, прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояний между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей заряды. Заряженное тело, размером и формой которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, называется точечным зарядом. Закон Кулона справедлив только для точечных зарядов и выражается следующей формулой: F=k|q1||q2|/r2, где q1 и q2 – величины взаимодействующих зарядов, r – расстояние между ними, k – коэффициент, зависящий от выбора системы единиц. В СИ имеем k=1/40 = 9*109Н*м2/Кл2, где 0 –электрическая постоянная, равная 0 =8,85*10-12Ф/м [Ф/м=Кл2/Н*м2]. Если заряды находятся в идеально однородной среде, то сила взаимодействия между ними уменьшается в  раз,  — относительная диэлектрическая проницаемость среды. Тогда закон Кулона в СИ имеет вид F=(1/40)*( |q1||q2|)/r2. Если имеется система точечных зарядов, то сила, действующая на каждый из них, определяется как векторная сумма сил, действующих на данный заряд со стороны всех других зарядов системы. При этом сила взаимодействия данного заряда с каким-то конкретным зарядом рассчитывается так, как будто других зарядов нет (принцип суперпрозиции).Напряженность электрического поля. Заряды, находясь на некотором расстоянии один от другого, взаимодействуют. Это взаимодействие осуществляется посредством электрического поля. Наличие электрического поля можно обнаружить, помещая в различные точки пространства электрические заряды. Если на заряд в данной точке действует электрическая сила, то это означает, что в данной точке пространства существует электрическое поле. Силовой характеристикой электрического поля служит напряженность E. Если на находящийся в некоторой точке заряд q0действует сила F, то напряженность электрического поля Е равна: Е=F/q0. Графически силовые поля изображают силовыми линиями. Силовая линия – это линия, касательная в каждой точке которой совпадает с вектором напряженности электрического поля в этой точке.

Электрическое поле точечного заряда. Пусть в точке О находиться точечный заряд q. Вокруг него существует электрическое поле. Для исследования этого поля поместим пробгый заряд qпр на расстоянии r от него. Сила кулона, действующая на заряд qпр равна F=k*(|q|* |qпр|)/r2. Напряженность электрического поля Е равна E=F/ qпр, откуда E=k*(|q|/r2 )=(1/40)* (|q|/r2 ). Напряженность поля точечного заряда прямо пропорциональна величине заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояний от точечного заряда до исследуемой точки. Если поле создается несколькими зарядами, то напряженность электрического поля в данной точке определяется векторной суммой напряженности полей, создаваемых в этой точке каждым зарядом в отдельности. Причем поле каждого источника считается так, как будто других источников поля нет (принцип суперпозиции полей): Е=Е1+Е2+Е3+… Поле, создаваемое непрерывно разделенным зарядом, сложно определить, используя только принцип суперпозиции. Если поля симметричны, то напряженность поля определяется с помощью теоремы Остроградского – Гаусса. Формулы для определения напряженности электрических полей в следующих случаях: 1. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости: E=2/0, где  — поверхностная плотность заряда, равная =q/S, а q –заряд площадки S. 2. Поле проводящей сферы радиуса r0. Заряд q равномерно распределен по поверхности сферы. Внутри сферы при r0E=0. Вне сферы при r> r0E=|q|/40r2. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. В проводниках есть свободные электрические заряды, которые перемещаются в сколь угодно слабом электрическом поле. Следовательно, при рассмотрении задач электростатики напряженность электрического поля внутри проводника должна всегда быть равна нулю. При помещении проводника в электрическое поле начинается перемещение свободных электронов. На одной стороне проводника оказываются положительные заряды, на другой – отрицательные. В диэлектриках нет свободных зарядов. Полярные диэлектрики состоят из диполей, которые в отсутствие электрического поля расположены хаотично, и суммарное электрическое поле в диэлектриках равно нулю. Диполь представляет собой совокупность равных по модулю и разноименных зарядов, находящихся на малом расстоянии друг от друга. При наложении внешнего электрического поля диполи ориентируются таким образом, что поле, создаваемое поляризованным зарядом, направлено в сторону, противоположную внешнему электрическому полю. Напряженность электрического поля в диэлектрике равна разности напряжений внешнего поля Е0и поля создаваемого поляризованным зарядом Eп: Е=Ео – Еп. В неполярных диэлектриках в отсутствие внешнего поля молекулы не являются диполями, так как центры положительных и отрицательных зарядов совпадают. При наложении внешнего электрического поля молекулы растягиваются и становятся диполями, при этом поле поляризованного заряда направлено против внешнего поля. Независимо от природы диэлектрика напряженность внешнего поля в нем всегда ослаблена в  раз:  = Ео/Е. Относительная диэлектрическая проницаемость  показывает, во сколько раз напряженность электрического поля в диэлектрики меньше, чем в вакууме.

Потенциал. Разность потенциалов. Кроме напряженности, важной характеристикой электрического поля является потенциал . Потенциал  — это энергетическая характеристика электрического поля, тогда как напряженность E – это его силовая характеристика, потому что потенциал равен потенциальной энергии, которой обладает единичный заряд в данной точке поля, а напряженность равна силе, с которой поле действует на этот единичный заряд.

=Wпот/q, Здесь Wпот – потенциальная энергия заряда q в данной точке поля. Потенциал поля, созданного точечным зарядом — источником q или заряженным шаром с зарядом q, определяется формулой =q/40r. Здесь r –расстояние от точки поля с потенциалом  до точечного заряда или до центра шара. Если r=R, где R – радиус шара, то по этой формуле можно определить потенциал шара на его поверхности. Работа перемещения заряда А в электрическом поле определяется выражением A=q(1-2) или А=qU. Здесь 1-2 разность потенциалов (или падение потенциала , или напряжение U) между точками с потенциалами, 1 и 2. Очевидно, что если заряд перемещают между точками с одинаковыми потенциалом, то работа перемещения заряда равна нулю. Точно так же как равна нулю и работа перемещения заряда по замкнутой траектории, т.е. когда он возвращается в исходную точку с прежним потенциалом. Действительно в этом случае А=q(1-2)=0. в однородном электростатическом поле работа перемещения заряда q может быть определена по формуле A=Eqd, (d=Scos), где E – напряженность этого поля, а d – проекция перемещения заряда q на силовую линию этого поля, угол между направлением перемещения S и вектором Е. Если заряд перемещается по силовой линии, то d – модуль перемещения. Если заряд перемещается перпендикулярно силовым линиям, то =900, соs =0и А=0. В каждой точке однородного электрического поля напряженность одинакова по величине и направлению, а потенциал нет, так как он понижается при переходе от точек, которые ближе к положительным зарядам – источникам, к точкам, которые ближе к отрицательным зарядам источникам. В этом случае связь между разностью потенциалов 1-2 или U и напряженностью Е выражает простое соответствие E=(1-2)/d или E=U/d. Следует отметить, что в электрическом поле можно отыскать точки, потенциалы которых одинаковы. Эти точки располагаются на поверхностях, перпендикулярных линиям вектора E. Такие поверхности называются эквипотенциальными. Работа перемещения заряда q вдоль эквипотенциальной поверхности равна нулю, так как A = q(1-2)=0. Поверхность проводника с неподвижными зарядами тоже является эквипотенциальной, поэтому при перемещении заряда по такому проводнику работы не совершается. Формулу E=(1-2)/d можно применять к полю бесконечной заряженной плоскости и к полю плоского конденсатора, обкладки которого заряжены разноименно (при этом если 1-2 – разность потенциалов между обкладками, то d – расстояние между ними).

Конденсаторы. Если изолированному проводнику сообщить заряд q, то его потенциал увеличиться на , причем отношение q/ остается постоянным: q/=С, где С – электрическая емкость проводника, т.е. величина, численно равная заряду, который надо сообщить проводнику, чтобы повысить его потенциал на единицу (на 1В). Электрическая емкость проводников зависит от их размеров, формы, диэлектрических свойств среды в которую они помещены, и расположения окружающих тел, но не зависит от материала проводника. В СИ за единицу электрической емкости 1 фарад (Ф): [C]=1A=1кл/1В=1А2*с4/кг*м2. Емкость равная 1Ф, очень велика, поэтому на практике чаще пользуются единицами микрофарад (1мкФ=10-6Ф) или пикофарад (1мкФ=10-12Ф). Конденсатор представляет собой систему двух проводников (обкладок) не соединенных друг с другом. Часто между обкладками помещают диэлектрик. При сообщении этим проводникам одинаковым по величине и разноименных зарядов, поле, создаваемое этими проводниками, практически полностью локализовано в пространстве между ними. Конденсаторы являются накопителями электрических зарядов. Отношение заряда на обкладке конденсатора к разности потенциалов между ними – постоянная величина: q/(1-2)=C. Плоский конденсатор состоит из двух пластин площадью S, расположенных на небольшом расстоянии d друг от друга, заряды на пластинах +q и –q. В общем случае, если пространство между пластинами заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью , то напряженность электростатического поля между пластинами равна сумме напряженности полей создаваемых каждой из пластин.

Е=/0. Емкость плоского конденсатора равна С=0S/d. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. На практике конденсаторы часто соединяют различными способами. Найти эквивалентную емкость – это значит найти конденсатор такой емкости, который при тот же разности потенциалов будет накапливать тот же заряд q, что и батарея конденсаторов. При последовательном соединении N конденсаторов заряд на обкладках одинаков, напряжение на всей батарее конденсаторов равно сумме напряжений на каждом конденсаторе в отдельности: Uобщ=U1+U2+U3+...+UN, а общая емкость N конденсаторов 1/Собщ=1/С1+1/С2+1/С3+...+1/СN. При параллельном соединении конденсаторов напряжение U на всех конденсаторах одинаково и общая емкость Собщ батареи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов, Собщ=С1+С2+С3+...+СN.

Ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах носителями тока являются свободные электроны, в электролитах – отрицательные и положительные ионы, в полупроводниках – электроны и дырки, в газах – ионы и электроны. Количественной характеристикой тока является сила тока. Сила тока I определяется количеством электричества, притекающего через поперечное сечение проводника за 1 с. Если I – постоянная величина, то I=q/t, откуда следует, что за промежуток времени t через поперечное сечение проводника протекает количество электричества, равное q=It. Закон Ома для однородного участка цепи. Если к проводнику приложить разность потенциалов 1-2 то по проводнику потечет электрический ток. Сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) на концах проводника, т.е. (1-2)/I=const, 1-2=U, U/I=R, где R – омическое (активное) сопротивление. Сопротивление R зависит от свойств проводника и от его геометрических размеров: R=l/S, где  — удельное сопротивление, т.е. сопротивление проводника длинной 1м с единичной площадью поперечного сечения, l – длинна проводника, S – площадь поперечного сечения. Последовательное и параллельной соединение сопротивлений. Сила тока, текущего через последовательно соединенные сопротивления, одинакова. Разность потенциалов А-В равна сумме падений напряжений на сопротивлениях: А-В=IR1+IR2+IR3+...+IRn, следовательно Rэкв= R1+R2+R3+...+Rn. При параллельном соединении все сопротивления находятся под одной разностью потенциалов, но токи, текущие через сопротивления будут различны. Ток, текущий через эквивалентное сопротивление, должен быть равен сумме токов, текущих через сопротивления: I1+I2+I3+...+In, следовательно (А-В)/ Rэкв=(А-В)/ R1+(А-В)/ R2+(А-В)/ R3+...+(А-В)/Rn, или

1/ Rэкв=1/ R1+1/ R2+1/ R3+...+1/ Rn. Шунтирование приборов. Сила тока в цепи измеряется амперметром. Сопротивление амперметра мало, так как он включается в цепь последовательно и не должен существенно влиять на значение силы тока в цепи. Если сила тока I в цепи больше, чем максимальное значение силы тока, которую может измерить амперметр IAmax, то к амперметру параллельно подключают шунт, так что часть тока Iш начинает течь через шунт. Для существенного увеличения диапазона измерений необходимо, чтобы сопротивлений шунта было много меньше сопротивления амперметра. Если необходимо измерить силу тока, в n раз большую, чем можно измерит данным амперметром, т.е. I/IA=n, то следует подключить шунт с сопротивлением Rш=RA/(n-1). Напряжение на различных участках цепи измеряется вольтметром, который подключается параллельно. Показания вольтметра определяются падением напряжения на сопротивлении вольтметра Uv=IvRv и равны падению напряжения на сопротивлении R. Если надо измерить напряжение больше, чем максимальное напряжение, которое может измерить данный вольтметр, то к вольтметру последовательно подключают добавочное сопротивление. Если нужно измерить напряжение в n раз большее, чем то напряжение, которое может измерить данный вольтметр, т.е. n=U/Uvmax, то необходимо подключить добавочное сопротивление Rдоб=(n-1)Rv. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Для поддержания постоянного электрического тока в цепи необходимо подключить источник. При этом очевидно, что кулоновские силы не могут поддерживать ток, так как работа этих сил по замкнутому контуру равна нулю, а известно, что когда по цепи течет ток, выделяется тепло. Следовательно, в цепи должны действовать цепи некулоновского происхождения, работа которых по замкнутому контуру не равна нулю. Устройство, в котором такие силы возникают, называется источником. Это могут быть химические силы (гальванические элементы), силы со стороны магнитного поля и т.д. Источники тока характеризуются электродвижущей силой (эдс.). Эдс – физическая величина, равная работе сторонних сил Аст по перемещению единичного положительного заряда по замкнутой цепи: E=Аст/q0. Полная электрическая цепь состоит из источника с эдс E и внутренним сопротивлением R. Сила тока, текущего по цепи, прямо пропорциональна эдс и обратно пропорциональна полному сопротивлению т.е. I= E/(R+r). (Закон Ома для полной цепи).

Последовательное и параллельное соединение источников тока. При последовательном соединении нескольких источников тока полная эдс батареи равна алгебраической сумме эдс всех источников, а суммарное сопротивление равно сумме сопротивлений. При параллельном подключении n источников с одинаковыми эдс и внутренними сопротивлениями суммарная эдс равна эдс одного источника, а внутреннее сопротивление rв=r/n. Если эдс источников различна, то для расчетов значения сил токов в различных участках цепи удобно пользоваться правилами Кирхгофа. Правила Кирхгофа. Первое правило Кирхгофа. Точка соединения нескольких проводников называется узлом. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. Токи, идущие к узлу, будем считать положительными, от узла отрицательными. Второе правило Кирхгофа. Алгебраическая сумма падений напряжений на замкнутом контуре разветвленной цепи равна алгебраической сумме эдс.Тепловое действие тока. Если через сопротивление R течет ток I, то кулоновские силы совершают положительную работу: A=qU=IUt, где q – количества электричества, протекшее через поперечное сечение проводника за промежуток времени t: q=It. При этом происходит выделение тепла Q. Очевидно, что Q=A, или Q=IUt=I2Rt=(U2/R)/t. (Закон Джоуля – Ленца). Мощность тока – работа, совершаемая за единицу времени и равная P=A/t=IU=I2R=U2/R. Полная мощность P0, развиваемая источником, идет на выделение тепла во внешнем и внутреннем сопротивлениях и равна P0=I2(R+r)=IE=E2(R+r). Мощность, выделяемая во внешнем сопротивлении, называется полезной мощностью и равна Pполез= E2R/(R+r)2. Мощность, выделяемая во внутреннем сопротивлении, использована быть не может и называется теряемой мощностью Ртер=I2r= E2 r /(R+r)2. Ток в электролитах. В электролитах (растворы солей, кислот, щелочей и расплавы солей ) имеются положительные и отрицательные ионы. В растворе устанавливается динамическое равновесие между процессами диссоциации и рекомбинации ионов. Под действием электрического поля ионы приобретают направленное движение – положительные ионы (катионы) движутся к катоду, отрицательные (анионы) — к аноду. При электролизе в растворах солей масса катода увеличивается, так как на катоде осаждаются положительные ионы. Например, если электролитом является раствор медного купороса, и мы берем медные электроды, то масса катода со временем увеличивается. Электролизом называется явление выделения вещества на электродах при прохождении через электролит электрического тока. Для электролиза справедливы два закона Фарадея: 1. Масса вещества, выделившегося при электролизе, прямо пропорциональна протекшему через электролит количеству электричества (заряду): m=kq=kIt, где k – электрохимический эквивалент данного вещества. Физический смысл электрохимического эквивалента состоит в следующем: k численно равен количеству вещества, выделившемуся при прохождении через электролит заряда [k] кг/Кл. 2. Второй закон Фарадея устанавливает связь между электрохимическим и химическим эквивалентом данного вещества: k=x/F, где х – химический эквивалент вещества, равный отношению атомной массы вещества А к его валентности n: x=A/n, F – постоянная Фарадея, не зависящая от свойств электролита, F=9,65*104 Кл/моль. Объединив два закона получим объединенный закон Фарадея m=(1/F)(A/n)It, т.е. масса выделившегося вещества прямо пропорциональна атомной массе, силе тока, и времени и обратно пропорциональна валентности вещества. Если выделившаяся масса вещества численно равна его химическому эквиваленту, то постоянная Фарадея численно равна заряжу, который должен пройти через электролит, чтобы на электроде выделилась масса вещества, численно равная его химическому эквиваленту.

Интерференция света – это явление наложения волн с образованием устойчивой картины максимумов и минимумов. При интерференции света на экране наблюдается чередование светлых и темных полос, если свет монохроматический (излучаются электромагнитные волны одной длины), или цветных полос, если цвет белый или состоит из волн разной длинны. Необходимым условием наблюдения интерференционной картины является когерентность волн. Два различных источника света не могут быть когерентны. Свет излучается возбужденными атомами, время излучения атома длится ~10-8с, период колебаний, возбуждаемых световой волной ~10-15с. Невозможно согласовать излучение двух атомов одного источника, тем более, невозможно согласовать излучение двух разных источников. Каждый атом излучает короткий цуг волн, который можно представить как сумму монохроматических волн с начальной фазой, определяемой моментом излучения. Поэтому интерферировать могут лишь волны, испускаемые в одном и том же акте излучения. Для получения интерференционной картины видимого света необходимо разделить излучения от одного источника на два потока, эти потоки направить по двум разным траекториям, а затем соединить их в некоторой области пространства. В этом случае в данной точке пространства будут сходиться волны, испущенные одним атомом в одном акте излучения, и разность фаз колебаний, возбуждаемых в этой точке этими волнами, будет определятся только разностью хода волн. Например, луч, падающий непосредственно на экран SA, и луч, отразившийся от зеркала, ОА, будут когерентны. Разность геометрических волн в данном случае является разностью хода волн =(SO+OA)-SA. Очевидно, что разность хода волн не должна превышать 3 м. Если >3 м, то в точке A встречаются волны, излученные разными атомами, так как за время 10-8с одним атомом излучается цуг волн длиной l=ct=3 м, где с – скорость света, равная 300000 км/с. Дифракция света. Явление огибания волнами препятствий и попадания света в область геометрической тени называется дифракцией. Пусть плоская волна падает на щель в плоском экране АВ. Согласно принципа Гюйгенса-Френеля, каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн, причем все эти различные источники когерентны. Огибающая к фронтам волн от вторичных источников дает положение нового фронта волны. Явление дифракции наблюдается при условии соизмеримости препятствий с длинной волны ~d. Все вторичные источники когерентны и распределение интенсивности есть результат интерференции волн, излучаемых вторичными источниками. Дифракционная решетка состоит из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос. Суммарная ширина прозрачной и непрозрачной полосы называется периодом дифракционной решетки d. Пусть на решетку падает плоская волна. Так как ~d, то лучи начинают откланяться от первоначального направления распространения. Щели являются когерентными источниками. Фотоэффект. Фотоэлектрическим эффектом называется испускание электронов с поверхности металла под действием света. Если к электродам откачанной трубки приложить напряжение, ток по цепи не потечет, так как пространстве между катодом и анодом нет носителей тока. Но при облучении катода световым потоком в цепи появится ток. При увеличении напряжения сила тока растет, все большее число электронов, покинувших катод под действием света, достигает анода. Начиная с некоторого значения напряжения U1 сила тока в цепи не изменяется. Это означает, что все электроны, вышедшие из катода за 1 с, достигают анода. Этот ток Iн называется фототоком насыщения. Он позволяет определить количество электронов, покидающих катод за 1 с. При U, равном нулю, фототок отличен от нуля. Это объясняется тем, что электроны вылетают из металлической пластинки с некоторой скоростью и не нужно создавать электрического поля для того, чтобы они достигали анода. Для того, чтобы фототок был равен нулю, надо создать поле, препятствующие движению электронов к аноду. Разность потенциалов, при которой электроны не достигают анода, называется задерживающим напряжением Uз. Изменение кинематической энергии должно быть равно работе электростатических сил поля, созданного между электродами: qeUз=mv2/2, где qe и Uз

Законы Столетова для фотоэффекта. 1. Сила фототока насыщения тем больше, чем больше падающий на катод световой поток (средняя по времени энергия, падающая на поверхность катода за единицу времени). С увеличением падающего потока возрастает количество электронов, покидающих катод. 2. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности. Фотоэффект наблюдается, если длина волны падающего излучения меньше некоторой определенной длины волны, называемой красной границей фотоэффекта, т.е. при кр. Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, зависит от свойств металла. Последний закон невозможно объяснить с позиций классической физики. Была выдвинута гипотеза, что свет излучается и поглощается порциями – квантами или фотонами. Энергия фотона =h, где h-постоянная Планка, равная 6,63*10-34Дж*с. Фотон – элементарная частица, движущаяся в вакууме со скоростью с, равной скорости света. Масса покоя фотона равна нулю. Импульс фотона p=mc=h/c. Согласно Эйнштейну, энергия фотона, падающего на металл, идет на работу выхода электрона из металла и на сообщение электрону кинетической энергии. Уравнение Эйнштейна имеет вид h=Aвых+mv2/2 или h =Авых+qU3, где Aвых – работа выхода электрона из металла. Работой выхода Aвых называется минимальная энергия, которую надо сообщить электрону, чтобы он покинул металл. Свободные электроны, выходя за пределы кристаллической решетки металла, образуют вокруг него электронное облако. Между ним и кристаллической решеткой создается электрическое поле, препятствующее дальнейшему выходу электронов из металла. Для того, чтобы электрон покинул металл, он должен обладать достаточной энергией для преодоления этого поля. Скорости электронов в системе различны. Электрону с меньшей энергией надо сообщить большую порцию энергии, чем электрону с меньшей энергией, для того чтобы они покинули металл. Работа выхода Aвых зависит только то химического состава металла и от состояния его поверхности. Из определения работы выхода ясно, что в формуле h=Aвых+mv2/2 mv2/2представляет собой максимальную кинетическую энергию выбитого электрона. Из этой формулы очевидно также, что фотоэффект наблюдается, если кр, где кр= Aвых/h. Соответственно кр=с/кр=сh/Aвых.

Шкала электромагнитных волн. Электромагнитные волны генерируются в широком диапазоне частот. Каждый участок спектра имеет свое названия. Так, видимому свету соответствует довольно узкий диапазон часто и соответственно длин волн: от 4*10-7 до 7,5*107. С коротковолновой стороны от видимой области спектра находиться ультрафиолетовая область, с длинноволновой — инфракрасная. За ультрафиолетовым диапазоном идет рентгеновский, а затем -излучение. -лучи – электромагнитное излучение самой большой частоты 1020 Гц (~10-12м). Радиоволны лежат в диапазоне >10-2м.

Магнитное поле. Вокруг проводников с током и постоянных магнитов существует магнитное поле. Оно возникает вокруг любого направленно движущегося электрического заряда, а также при наличии переменного во времени электрического поля. Магнитное поле можно обнаружить, помещая в него магнитные стрелки или проводники с током, так как оно оказывает на них ориентированное действие. Магнитное поле можно исследовать с помощью замкнутого контура с током. Геометрические размеры контура должны быть настолько малы, чтобы в его пределах поле не изменялось. На контур в магнитном поле действует механический вращательный момент. Отношение максимального вращательного момента Ммах к произведению силы тока I, текущего по контуру, и площади поверхности S, охватываемой этим контуром, величина постоянная: Ммах/IS=const. Этим отношением определяется основная силовая характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции В. Произведение IS называется магнитным моментом контура с током Pм=IS. Направление магнитного момента совпадает с направлением индукции магнитного поля, создаваемого в центре контура текущим по нему током. Направление вектора В определяется по правилу: если направление вращение винта совпадает с направлением тока в контуре, то его поступательное движение укажет направление индукции магнитного поля и, соответственно, магнитного момента (следствие правила правого винта). Итак, вектор магнитной индукции определяется максимальным вращательным моментом, действующим на контур с током, магнитный момент которого равен единице: B= Ммах/Pм. Магнитная индукция измеряется в теслах. (Тл.) Тесла – это индукция такого однородного магнитного поля, которое действует с максимальным вращательным моментом 1Н*м на контур с током, магнитный момент которого равен 1 А*м2. Индукция магнитного поля – экспериментально измеряемая величина, зависящая от токов, создающих поле, и свойств среды, в которой, в которой оно создано. Наряду с вектором магнитной индукции В вводится еще одна силовая характеристика магнитного поля – напряженность магнитного поля Н. Вектор В и Н связаны соотношением B=0Н. Напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м), 0 — магнитная постоянная, равная 4*10-7Гн/м,  — относительная магнитная проницаемость среды, показывающая, во сколько раз индукция магнитного поля в данной среде больше или меньше, чем в вакууме. Напряженность магнитного поля определяется только конфигурацией проводников, создающих поле, и токами, текущими по этим проводникам, т.е. макроисточниками поля, и не зависит от магнитных свойств среды, в которой поле создается.

Закон Ампера. Поместим в магнитное поле проводник длинной l, по которому течет ток I. На проводник действует сила, прямо пропорциональная силе тока, текущего по проводнику, индукции магнитного поля, длине проводника, и зависящая от ориентации проводника в магнитном поле. |F|=IBlsin, где  — угол между направлением тока в проводнике и направлением вектора магнитной индукции B, Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, что магнитные силовые линии входят в ладонь, четыре вытянутых пальца направить по току, то отогнутый большой палец укажет направление силы. Очевидно, что сила Ампера равна нулю, если проводник расположен вдоль силовых линий поля и максимальна, если проводник перпендикулярен силовым линиям. Движение заряженных частиц в магнитном поле. На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера FА IBlsin.Ток, в свою очередь, это направленное движение заряженных частиц. Сила тока равна I=qnvS, где q – заряд частицы, n-концентрация движущихся заряженных частиц, v-средняя скорость их направленного движения, S-площадь поперечного сечения проводника. Подставив I в выражение для FА, получим FА= qnvSBlsin, где nsl=N – общее число частиц, создающих ток. Тогда сила, действующая на отдельный движущийся заряд – сила Лоренца, равна Fл=qvBsin. где  — угол между векторами скорости и магнитной индукции. Направление силы Лоренца определяется для положительно заряженной частицы по правилу левой руки.

Магнитный поток. Магнитным потоком Ф через некоторую поверхность S называется скалярная величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь этой поверхности и косинус угла между нормалью n к ней и направлением вектора магнитной индукции B: Ф=|B|Scos. Если магнитное поле неоднородно, то поверхность S разбивается на элементарные площадки S в пределах каждой из которых поле можно считать однородным. Тогда полный поток через эту поверхность равен сумме потоков вектора магнитной индукции через элементарные площадки. В СИ единицей магнитного потока является 1 вебер (Вб) – магнитный поток через поверхность 1 м2, расположенную перпендикулярно направлению однородного магнитного поля, индукция которого равна 1 Тл: 1Вб=1В*с. Электромагнитная индукция. Возникновение эдс в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока через эту поверхность, ограниченную этим контуром, называется электромагнитной индукцией. Также эдс индукции, а следовательно, разность потенциалов возникает на концах разомкнутого проводника, движущеося в магнитном поле и пересекающего силовые линии поля. Опыт показывает, что эдм индукции не зависит от причин изменния магнитного потока, а определяется скоростью его изменения. Согласно закону Фарадея, эдс индукции определяется как предел отношения изменения магнитного потока Ф к промежутку времени t к нулю, или производной по времени магнитного потока Eинд=limt-->0Ф/t= -Ф’. Явление самоиндукции. Ток, текущий по проводящему контуру, создает вокруг него магнитное поле. Магнитный поток Ф, сцепленный с контуром, прямопропорционален силе тока в этом контуре: Ф=LI, где L – индуктивность контура. Индуктивность проводника зависит от его формы, размеров, а также от свойств окружающей среды. Так как индукционный ток вызван изменением силы тока в самом проводнике, то данное явление возникновения индукционного тока называется самоиндукцией, а возникающая эдс – эдс самоиндукции. Самоиндукция является частным случаем явления электромагнитной индукции. Если I изменяется со временем по линейному закону, то Ecи = — (Ф/t)= — L(I/t), где I/t – скорость изменения силы тока. Эта формула справедлива только при L=const. Индуктивность – величина, численно равная эдс самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока в нем на единицу за единицу времени. В СИ за единицу индуктивности принимают индуктивность такого проводника, в котором при изменении тока на 1А за 1с возникает эдс самоиндукции 1В. Эта единица называется Генри (Гн): 1Гн=1В*с/А. Энергия магнитного поля, созданного током, по закону сохранения энергии равна энергии, затраченной источником на создание тока. При замыкании цепи ток в в цепи вследствии самоиндукции не мразу достигнет максимального значения I0, а посепенно. При размакании цепи ток также изчезает не сразу, а постепенно, при этом в проводнике выделяется тепло. Так как цепь разомкнута, то это тепло не может выделятся за счет работы источника, а может быть только следствием энергии, накопленной в соленоиде, энергии магнитного поля. Энергия магнитного поля соленоида, когда ток полностью прекратиться, переходит в джоулево тепло. Выражение для магнитного поля соленоида имеет вид: Wм=LI2/2.

Колебания. Движения или процессы, обладающие свойством повторяемости во времени, называются колебаниями. Колебания, при которых смещение изменяется по законам синуса или косинуса, называются гармоническими. Любой произвольный колебательный процесс можно представить как сумму гармонических колебаний. Механические колебания. Пусть к пружине с коэффициентом упругости k прикреплен груз массой m, находящийся на идеально гладкой поверхности. При растяжении пружины на тело начинает действовать сила упругости Fупр= -kx. Если тело отпустить, то под действием силы упругости оно начинает двигаться в сторону, противоположную смещению. Проходя положение равновесия, тело будет обладать максимальной скоростью и по инерции продолжит движение сжимая пружину. Под действием силы упругости, возникающей при деформации сжатия, тело остановится и начнет двигаться к положению равновесия и т.д. При этом х — смещение тела от положения равновесия О – изменяется по закону x=Asin(t+0), где As, , 0не зависят от времени. Это уравнение называется уравнением колебаний. Амплитуда А – максимальное смещение от положения равновесия. Циклическая частота  — число полных колебаний, совершаемых системой за промежуток времени 2 с. Частота  — число полных колебаний, совершаемых системой за 1 с. Период колебаний Т – промежуток времени, за который совершается одно полное колебание.

Фаза колебаний (t+0) определяет положение колеблющегося тела в момент времени t=0. Фаза обычно измеряется в радианах. T=1/. Динамика гармонических колебаний. Согласно 2-му закону Ньютона, max=Fрезx, где Fрезx – проекция на ось х результирующей всех сил действующих на тело. Поскольку ах= -2х, Fрезx = -m2х, где Fрезx – проекция на ось х, вдоль которой совершаются колебания. Из этого следует, что равнодействующая всех сил, действующих на тело, совершающее гармоническое колебание, прямо пропорциональна смещению и направлена в сторону, противоположную смещению. Силы, прямо пропорциональные смещению и направленные в сторону противоположную смещению, т.е. удовлетворяющие условию Fx= -kx, но имеющие иную природу, чем упругие силы, называются квазиупругими. Гармонические колебания совершаются по действием упругих или квазиупругих сил. Сложение колебаний, направленных вдоль одной прямой. Пусть материальная точка одновременно участвует в двух колебаниях, происходящих вдоль одной прямой, например вдоль оси х. Частоты колебаний одинаковы, а разность фаз есть . Тогда уравнение колебаний имеют вид x1=A1sint, x2=A2sin(t-). При сложении этих двух колебаний получим x=x1+x2= A1sint+A2sin(t-). Очевидно, что амплитуда результирующего колебания будет зависеть от разности фаз. Так, если = 2n, где n=0,1,2,3,...,n, то х=(А1+А2)sint, т.е. амплитуда результирующего колебания будет равна сумме амплитуд складываемых колебаний. Если = (2n+1) , то х=(А1-А2)sint, т.е амплитуда результирующего колебания будет равна разности амплитуд и колебания происходят с минимальной амплитудой. Если амплитуды складываемых колебаний равны, то в этом случае колебаний вообще происходить не будет. Затухающие колебания. Во всех реальных случаях колебаний помимо силы упругости на тело действует сила сопротивления, которая обычно считается пропорциональной скорости и направленной в сторону противоположную скорости. F2= -rv, где r-постоянный коэффициент. Тогда из 2-го закона Ньютона имеем ma= -kx-rv, причем 02=k/m, 0 – частота собственных колебаний сиситемы в отсутствии затухания, r/m=2, где  — коэффициент затухания. Очевидно, чем больше r и чем меньше m, тем быстрее будут затухать колебания. Вынужденные колебания. Для поддержания колебаний в системе необходимо, чтобы действовала сила, работа которой компенсировала бы уменьшение механической энергии. Эта сила должна быть переменной, так как постоянная сила может только изменить положение равновесия, но не может способствовать поддержанию колебаний в системе. Таким образом, на систему, совершающую колебания должна действовать вынуждающая сила F3=F0sint, где F0 – амплитуда вынуждающей силы,  — ее частота. Помимо вынуждающей силы на тело действует сила упругости F1= -kx и сила сопротивления F2= -rv. Из 2-го закона Ньютона имеем ma= -kx-rv+F0sint. Собственные колебания в системе затухнут, следовательно, вынужденные колебания происходят с частотой вынуждающей силы. Колебания, происходящие под действием вынужденной силы, называются вынужденными колебаниями. Амплитуда и фаза зависят от соотношения между частотой собственных колебаний и частотой вынуждающей силы. При совпадении этих частот амплитуда колебаний будет резко возрастать. Это явление получило название резонанса. Резонансная амплитуда зависит от сопротивления среды.

Интерференция волн. Интерференция – сложение волн с образованием устойчивой картины максимумов и минимумов амплитуды колебаний. Необходимым условием интерференции называется когерентность источников. Когерентными называются источники, вызывающие в каждой точке пространства колебания, разность фаз которых остается постоянной во времени. такие источники излучают когерентные волны. Очевидно, что только источники, возбуждающие колебания с одинаковыми частотами могут быть когерентными, так как, если 12, то разность фаз равна 2-1=2t+02-1t-01=(2-1)t+02-01 и зависит от времени. Если источники не когерентны, то во всех точках пространства будет возбуждаться колебания, разность фаз которых изменяется со временем. Изменяется со временем и амплитуда результирующего колебания, т.е. интерференции не будет. Электромагнитные колебания. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности L и конденсатора C. Если зарядить конденсатор до напряжения U0, то в начальный момент времени t1=0 на обкладках конденсатора будут максимальных значения напряжения U0и заряда q0=СU0. Полная энергия системы равна энергии электрического поля конденсатора: W=Wэл= СU02/2= q02/2C. По цепи начинает течь ток, так как обкладки конденсатора замкнуты на индуктивность, однако вследствии самоиндукции конденсатор разряжается не мгновенно, а постепенно. Ток через индуктивность увеличивается, достигая максимального уровня I0. В момент времени t2=T/4 заряд конденсатора станет равным нулю, а ток достигнет максимального значения I0. Когда напряжение обращается в нуль, ток в цепи должен прекратиться, однако в следствии самоиндукции ток будет продолжать течь, что вызовет перезарядку конденсатора. Постепенно ток уменьшится до нуля. Затем конденсатор начнет разряжаться, причем ток через индуктивность течет в обратном направлении и т.д. Через промежуток времени, равный Т, система приходит в исходное состояние. Частота колебания равна =1/((LC)). Период колебаний равен T=2(LC). В колебательном контуре по гармоническому закону изменяется заряд, напряжение на обкладках конденсатора и мила тока в контуре. Электромагнитные волны. Согласно теории Максвелла, переменное магнитное поле вызывает появление переменного вихревого эл. поля, которое, в свою очередь, вызывает появление переменного магнитного поля и т.д. Таким образом происходит распространение электромагнитных возмущений в пространстве т.е. распространяется электромагнитная волна. Основные свойства электромагнитных волн. 1. Электромагнитная волна – поперечная. 2. Скорость электромагнитных волн в вакууме равна v=c=3*108м/с и совпадает со скоростью света. В среде v=c/(), где  и  — диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. 3. Электромагнитные волны переносят энергию. 4. Электромагнитные волны отражаются от проводящих поверхностей и преломляются на границе двух диэлектриков. 5. Электромагнитные волны оказывают давление на тела. 6. Если электромагнитная волна оказывает давление на тела, т.е. сообщает им импульс, следовательно, она также обладает импульсом. 7. Наблюдается дифракция, интерференция и поляризация электромагнитных волн.

www.ronl.ru

Реферат: Краткий справочник по физике. Реферат по физике скорость

Доклад - Относительная скорость инерциальных систем

Реферат - Справочник по физике

Реферат - Формулы по физике

Реферат - Краткий справочник по физике.

Реферат: Физика (лучшее)

Доклад - Шпаргалки по физике

Смотрите также