Вся теория по физике – Материал для подготовки к ЕГЭ (ГИА) по физике (11 класс) по теме: краткая теория для подготовки к ЕГЭ | скачать бесплатно

Основы СТО, атомная и ядерная физика – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Основы специальной теории относительности

К оглавлению…

Специальная теория относительности (СТО) базируется на двух постулатах:

1. Принцип относительности: в любых инерциальных системах отсчета все физические явления при одних и тех же исходных условиях протекают одинаково, т.е. никакими опытами, проведенными в замкнутой системе тел, нельзя обнаружить покоится ли тело или движется равномерно и прямолинейно.
2. Принцип постоянства скорости света: во всех инерциальных системах отсчета скорость света в вакууме одинакова и не зависит от скорости движущегося источника света.

Равное с постулатами СТО имеет значение положение СТО о предельном характере скорости света в вакууме: скорость любого сигнала в природе не может превосходить скорость света в вакууме: c = 3∙10⁸ м/с. При движении объектов со скоростью сопоставимой со скоростью света, наблюдаются различные эффекты, описанные далее.

1. Релятивистское сокращение длины.

Длина тела в системе отсчета, где оно покоится, называется собственной длиной L₀. Тогда длина тела движущегося со скоростью V в инерциальной системе отсчета уменьшается в направлении движения до длины:

где: c – скорость света в вакууме, L₀ – длина тела в неподвижной системе отсчета (длина покоящегося тела), L – длина тела в системе отсчета, движущейся со скоростью V (длина тела, движущегося со скоростью V). Таким образом, длина тела является относительной. Сокращение тел заметно, только при скоростях, сопоставимых со скоростью света.

2. Релятивистское удлинение времени события.

Длительность явления, происходящего в некоторой точке пространства, будет наименьшей в той инерциальной системе отсчета, относительно которой эта точка неподвижна. Это означает, что часы, движущиеся относительно инерциальной системы отсчета, идут медленнее неподвижных часов и показывают больший промежуток времени между событиями. Релятивистское замедление времени становится заметным лишь при скоростях сопоставимых со скоростью света, и выражается формулой:

Время τ₀, замеренное по часам, покоящимся относительно тела, называется собственным временем события.

3. Релятивистский закон сложения скоростей.

Закон сложения скоростей в механике Ньютона противоречит постулатам СТО и заменяется новым релятивистским законом сложения скоростей. Если два тела движутся навстречу друг другу, то их скорость сближения выражается формулой:

где: V₁ и V₂ – скорости движения тел относительно неподвижной системы отсчета. Если же тела движутся в одном направлении, то их относительная скорость:

4. Релятивистское увеличение массы.

Масса движущегося тела m больше, чем масса покоя тела m₀:

5. Связь энергии и массы тела.

С точки зрения теории относительности масса тела и энергия тела – это практически одно и то же. Таким образом, только факт существования тела означает, что у тела есть энергия. Наименьшей энергией Е₀ тело обладает в инерциальной системе отсчета относительно которой оно покоится и называется собственной энергией тела (энергия покоя тела):

Любое изменение энергии тела означает изменение массы тела и наоборот:

где: ∆E – изменение энергии тела, ∆m – соответствующее изменение массы. Полная энергия тела:

где: m – масса тела. Полная энергия тела Е пропорциональна релятивистской массе

и зависит от скорости движущегося тела, в этом смысле важны следующие соотношения:

Кстати кинетическую энергию тела, движущегося с релятивистской скоростью, можно считать только по формуле:

С точки зрения теории относительности закон сохранения масс покоя несправедлив. Например, масса покоя атомного ядра меньше суммы масс покоя частиц, входящих в ядро. Однако, масса покоя частицы способной к самопроизвольному распаду больше суммы собственных масс составляющих ее.

Это не означает нарушения закона сохранения массы. В теории относительности справедлив закон сохранения релятивистской массы, так как в изолированной системе тел сохраняется полная энергия, а значит и релятивистская масса, что следует из формулы Эйнштейна, таким образом можно говорить о едином законе сохранения массы и энергии. Это не означает возможность перехода массы в энергию и наоборот.

Между полной энергией тела, энергией покоя и импульсом существует зависимость:

 

Фотон и его свойства

К оглавлению…

Свет – это поток квантов электромагнитного излучения, называемых фотонами. Фотон – это частица, переносящая энергию света. Он не может находиться в покое, а всегда движется со скоростью, равной скорости света. Фотон обладает следующими характеристиками:

1. Энергия фотонов равна:

где: h = 6,63∙10^–34 Дж∙с = 4,14∙10^–15 эВ∙с – постоянная Планка,

ν – частота света, λ – длина волны света, c – скорость света в вакууме. Энергия фотона в Джоулях очень мала, поэтому для математического удобства ее часто измеряют во внесистемной единице – электрон-вольтах:

1 эВ = 1,6∙10^–19 Дж.

2. Фотон движется в вакууме со скоростью света c.

3. Фотон обладает импульсом:

4. Фотон не обладает массой в привычном для нас смысле (той массой, которую можно измерить на весах, рассчитать по второму закону Ньютона и так далее), но в соответствии с теорией относительности Эйнштейна, обладает массой как мерой энергии (E

= mc²). Действительно, любое тело, имеющее некоторую энергию, имеет и массу. Если учесть, что фотон обладает энергией, то он обладает и массой, которую можно найти как:

5. Фотон не обладает электрическим зарядом.

Свет обладает двойственной природой. При распространении света проявляются его волновые свойства (интерференция, дифракция, поляризация), а при взаимодействии с веществом – корпускулярные (фотоэффект). Эта двойственная природа света получила название корпускулярно-волнового дуализма.

 

Внешний фотоэффект

К оглавлению…

Фотоэлектрический эффект – явление, заключающееся в появлении фототока в вакуумном баллоне при освещении катода монохроматическим светом некоторой длины волны

λ.

Когда напряжение на аноде отрицательно, электрическое поле между катодом и анодом тормозит электроны. Измеряя данное задерживающее напряжение при котором исчезает фототок, можно определить максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов вырываемых из катода:

Многочисленными экспериментаторами были установлены следующие основные закономерности фотоэффекта:

1. Фотоэффект безынерционен. Это значит, что электроны начинают вылетать из металла сразу же после начала облучения светом.
2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с увеличением частоты света ν и не зависит от его интенсивности.
3. Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта, то есть наименьшая частота ν_min (или наибольшая длина волны λ_max) при которой еще возможен внешний фотоэффект.
4. Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности света.

При взаимодействии с веществом фотон целиком передает всю свою энергию E = hν одному электрону. Часть этой энергии электрон может рассеять при столкновениях с атомами вещества. Кроме того, часть энергии электрона затрачивается на преодоление потенциального барьера на границе металл–вакуум. Для этого электрон должен совершить

работу выхода A_вых, зависящую от свойств материала катода. Наибольшая кинетическая энергия, которую может иметь вылетевший из катода фотоэлектрон, в таком случае, определяется законом сохранения энергии:

Эту формулу принято называть уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. С помощью уравнения Эйнштейна можно объяснить все закономерности внешнего фотоэффекта. Для красной границы фотоэффекта, согласно формуле Эйнштейна, можно получить выражение:

 

Постулаты Бора

К оглавлению…

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний):

атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная номер n и энергия E_n. В стационарных состояниях атом не излучает и не поглощает энергию.

Состоянию с наименьшей энергией присваивается номер «1». Оно называется основным. Всем остальным состояниям присваиваются последовательные номера «2», «3» и так далее. Они называются возбужденными. В основном состоянии атом может находиться бесконечно долго. В возбужденном состоянии атом живет некоторое время (порядка 10 нс) и переходит в основное состояние.

Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней, каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию. Механическая энергия электрона, движущегося по замкнутой траектории вокруг положительно заряженного ядра, отрицательна. Поэтому всем стационарным состояниям соответствуют значения энергии

E_n < 0. При E_n ≥ 0 электрон удаляется от ядра (происходит ионизация). Величина |E₁| называется энергией ионизации. Состояние с энергией E₁ называется основным состоянием атома.

Второй постулат Бора (правило частот): при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией E_n в другое стационарное состояние с энергией E_m излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний:

Атом водорода

Простейший из атомов – атом водорода. Он содержит единственный электрон. Ядром атома является протон – положительно заряженная частица, заряд которой равен по модулю заряду электрона. Обычно электрон находится на первом (основном, невозбужденном) энергетическом уровне (электрон, как и любая другая система, стремится к состоянию с минимумом энергии). В этом состоянии его энергия равна E₁ = –13,6 эВ. В атоме водорода выполняются следующие соотношения, связывающие радиус траектории вращающегося вокруг ядра электрона, его скорость и энергию на первой орбите с аналогичными характеристиками на остальных орбитах:

На любой орбите в атоме водорода кинетическая (К) и потенциальная (П) энергии электрона связаны с полной энергией (Е) следующими формулами:

 

Атомное ядро

К оглавлению…

В настоящее время твердо установлено, что атомные ядра различных элементов состоят из двух частиц – протонов и нейтронов, которые принято называть нуклонами. Для характеристики атомных ядер вводится ряд обозначений. Число протонов, входящих в состав атомного ядра, обозначают символом Z и называют зарядовым числом или атомным номером (это порядковый номер в периодической таблице Менделеева). Число нейтронов обозначают символом N. Общее число нуклонов (то есть протонов и нейтронов) называют массовым числом A, для которого можно записать следующую формулу:

Энергия связи. Дефект массы

Важнейшую роль в ядерной физике играет понятие энергии связи ядра. Энергия связи ядра равна минимальной энергии, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы. Из закона сохранения энергии следует, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.

Энергию связи любого ядра можно определить с помощью точного измерения его массы. Такие измерения показывают, что масса любого ядра M_я всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: M_я < Zm_p + Nm_n. При этом разность этих масс называется дефектом масс, и вычисляется по формуле:

По дефекту массы можно определить с помощью формулы Эйнштейна E = mc² энергию, выделившуюся при образовании данного ядра, то есть энергию связи ядра E_св:

Но удобнее рассчитывать энергию связи по другой формуле (здесь массы берутся в атомных единицах, а энергия связи получается в МэВ):

 

Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

К оглавлению…

Почти 90% из известных атомных ядер нестабильны. Нестабильное ядро самопроизвольно превращается в другие ядра с испусканием частиц. Это свойство ядер называется радиоактивностью.

Альфа-распад. Альфа-распадом называется самопроизвольное превращение атомного ядра с числом протонов Z и нейтронов N в другое (дочернее) ядро, содержащее число протонов Z – 2 и нейтронов N – 2. При этом испускается α-частица – ядро атома гелия ⁴₂He. Общая схема альфа-распада:

Бета-распад. При бета-распаде из ядра вылетает электрон (⁰_–1e). Схема бета-распада:

Гамма-распад. В отличие от α– и β-радиоактивности γ-радиоактивность ядер не связана с изменением внутренней структуры ядра и не сопровождается изменением зарядового или массового чисел. Как при α-, так и при β-распаде дочернее ядро может оказаться в некотором возбужденном состоянии и иметь избыток энергии. Переход ядра из возбужденного состояния в основное сопровождается испусканием одного или нескольких γ-квантов, энергия которых может достигать нескольких МэВ.

Закон радиоактивного распада. В любом образце радиоактивного вещества содержится огромное число радиоактивных атомов. Так как радиоактивный распад имеет случайный характер и не зависит от внешних условий, то закон убывания количества N(t) нераспавшихся к данному моменту времени t ядер может служить важной статистической характеристикой процесса радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада имеет вид:

Величина T называется периодом полураспада, N₀ – начальное число радиоактивных ядер при t = 0. Период полураспада – основная величина, характеризующая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем интенсивнее протекает распад.

При α– и β-радиоактивном распаде дочернее ядро также может оказаться нестабильным. Поэтому возможны серии последовательных радиоактивных распадов, которые заканчиваются образованием стабильных ядер.

 

Ядерные реакции

К оглавлению…

Ядерная реакция – это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением вторичных частиц или γ-квантов. В результате ядерных реакций могут образовываться новые радиоактивные изотопы, которых нет на Земле в естественных условиях.

При ядерных реакциях выполняется несколько законов сохранения: импульса, энергии, момента импульса, заряда. В дополнение к этим классическим законам сохранения при ядерных реакциях выполняется закон сохранения так называемого барионного заряда (то есть числа нуклонов – протонов и нейтронов). Например, в реакции общего вида:

Выполняются следующие условия (общее число нуклонов до и после реакции остается неизменным):

Энергетический выход ядерной реакции

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Энергетическим выходом ядерной реакции называется величина:

где: M_A и M_B – массы исходных продуктов, M_C и M_D – массы конечных продуктов реакции. Величина ΔM называется дефектом масс. Ядерные реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с поглощением энергии (Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, которая называется порогом реакции.

Для того чтобы ядерная реакция имела положительный энергетический выход, удельная энергия связи нуклонов в ядрах исходных продуктов должна быть меньше удельной энергии связи нуклонов в ядрах конечных продуктов. Это означает, что величина ΔM должна быть положительной.

educon.by

Теория ЕГЭ по физике 2019

Механика – один из самых значимых и наиболее широко представленных в заданиях ЕГЭ раздел физики. Подготовка по этому разделу занимает  значительную  часть времени подготовки к ЕГЭ по физике.

Кинематика

Равномерное движение:

v = const        S_x = v_x t

x = x₀ + S_x      x = x₀ + v_x t

Равноускоренное движение:

a_x = (v_x  – v_0x)/t

v_x = v_0x + a_xt

S_x = v_0xt + a_xt²/2           S_x =( v_x² – v_0x²)/2a_x

x = x₀ + S_x                     x = x₀ + v_0xt + a_xt²/2

Свободное падение:

y = y₀ + v_0yt + g_yt²/2           v_y = v_0y + g_yt            S_y = v_0yt + g_yt²/2

Путь, пройденный телом, численно равен площади фигуры под графиком скорости.

Средняя скорость:

v_ср = S/t                     S = S₁ + S₂ +…..+ S_n                    t = t₁ + t₂ + …. + t_n

Закон сложения скоростей:

Вектор скорости тела относительно неподвижной системы отсчёта равен геометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы отсчёта и скорости самой подвижной системы отсчёта относительно неподвижной.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту     

Уравнения скорости:

v_x = v_0x = v₀cosa

v_y = v_0y + g_yt = v₀sina – gt

Уравнения координат:

x = x₀ + v_0xt = x₀ + v₀cosa t

y = y₀ + v_0yt + g_yt²/2 = y₀ + v₀sina t + g_yt²/2

Ускорение свободного падения:   g_x = 0         g_y = – g

Движение по окружности

a_ц = v²/R = w²R        v = wR

Динамика

Первый закон Ньтона:

Существуют инерциальные системы отсчёта, относительно которых свободные тела сохраняют свою скорость.

Второй закон Ньютона:

F = ma

Третий закон Ньютона:   Сила действия равна силе противодействия: силы равны по модулю и противоположны по направлению.

F₁ = F₂

Сила тяжести, вес тела  

F_тяж = mg

P = N  ( N – сила реакции опоры)

Закон Всемирного тяготения

F = G m₁ m₂/R²

Fтяж = GM_зm/R_з² = mg            g = GM_з/R_з²

По Второму закону Ньютона:  ma_ц = GmMз/(R_з + h)²

                                                  mv²/(R_з + h) = GmM_з/(R_з + h)²

                                                   v² = GM_з/(R_з + h)  – первая космическая скорость

Подготовка к ЕГЭ по физике требует умения решать задачи из различных разделов физики. На нашем сайте вы можете самостоятельно проверить свои знания и потренироваться в решении тестов ЕГЭ по физике по различным темам. В тесты включены задания базового и повышенного уровня сложности. Пройдя их, вы почувствуете необходимость более подробного повторения того или иного раздела физики и совершенствования навыков решения задач по отдельным темам для успешной сдачи ЕГЭ по физике. 

Одним из важнейших этапов подготовки к ЕГЭ по физике 2019 года является ознакомление с демонстрационным вариантом ЕГЭ по физике 2019. Такой вариант ежегодно публикуется к началу учебного года Федеральным институтом педагогических измерений (ФИПИ). Демонстрационный вариант разрабатан с учетом всех поправок и особенностей предстоящего экзамена по предмету в будущем году. Что же представляет собой демонстрационный вариант ЕГЭ по физике 2019 года? Демонстрационный вариант содержит типовые задания, которые по своей структуре, качеству, тематике, уровню сложности и объёму полностью соответствуют заданиям будущих реальных вариантов КИМ по физике 2019 года. Ознакомиться с демонстрационным вариантом ЕГЭ по физике 2019 можно на сайте ФИПИ: www.fipi.ru.

Целесообразно при участии в основном потоке сдачи ЕГЭ ознакомиться с экзаменационными материалами досрочного периода ЕГЭ  по физике, публикуемыми на сайте ФИПИ после проведения досрочного экзамена. 

Фундаментальные теоретические знания по физике крайне необходимы для успешной сдачи ЕГЭ по физике. Важно, чтобы эти знания были систематизированы. Достаточным и необходимым условием освоения теории является овладение материалом, изложенным в школьных учебниках по физике. Для этого требуются систематические занятия, направленные на изучение всех разделов курса физики. Особое внимание следует уделить решению расчётных и качественных задач, входящих в ЕГЭ по физике в части задач повышенной сложности.

Только глубокое, вдумчивое изучение материала с дальнейшим его усвоением, знание и интерпретация физических законов, процессов и явлений в совокупности с навыком решения задач обеспечат успешную сдачу ЕГЭ по физике.

Если вам нужна подготовка к ЕГЭ по физике, вам будет рада помочь репетитор по физике – Виктория Витальевна. 

Тесты для подготовки к ЕГЭ по механике представлены по разделам:

Тесты для подготовки к ЕГЭ по молекулярной физике и термодинамике:

Тесты для подготовки к ЕГЭ по электродинамике:

Тесты для подготовки к ЕГЭ по оптике:

Тесты для подготовки к ЕГЭ по квантовой физике:

www.fizikarepetitor.ru

Подготовка к олимпиадам и ЕГЭ по физике: методические материалы

Мы занимаемся по специальным листкам, которые приведены ниже. Листки содержат:

В 7–8 классах мы готовимся к следующим олимпиадам:

Подготовка к этим олимпиадам осуществляется по листкам, приведённым ниже. Листки содержат:

Имеется моя книга: Физика. Полный курс подготовки к ЕГЭ (М: МЦНМО, 2016; второе издание). В ней вы сможете найти всю теорию, которую надо знать на ЕГЭ по физике. Ниже приводится весь курс школьной физики в отдельных статьях и пособиях. Материал распределён по темам, соответствующим кодификатору ЕГЭ.

На пересечении строки (ваш класс) и столбца (этап Всеросса) находятся ссылки на варианты. Цифры ссылки — год проведения финала олимпиады.

На основе классификации задач 1992–2017 годов составлены программы подготовки к региональному и заключительному этапам:

Примечания.

Примечания.

Здесь содержатся статьи, написанные мною в разное время и по разным поводам.

	ШЭ	МЭ	РЭ	ЗЭ
7 класс	19, 18, 17 16, 15, 14, 13	18, 17, 16 15, 14, 13	10, 09	—
8 класс	19, 18, 17 16, 15, 14, 13	18, 17, 16 15, 14, 13	10, 09, 07	—
9 класс	19, 18, 17 16, 15, 14	18, 17 16, 15, 14	18, 17 16, 15, 14, 13, 12 11, 10, 09, 08, 07 06, 05, 04, 03, 02 01, 00, 99, 98, 97 96, 95, 94, 93, 92	18, 17 16, 15, 14, 13, 12 11, 10, 09, 08, 07 06, 05, 04, 03, 02 01, 00, 99, 98, 97 96, 95, 94, 93, 92
10 класс	19, 18, 17 16, 15, 14	18, 17 16, 15, 14	18, 17 16, 15, 14, 13, 12 11, 10, 09, 08, 07 06, 05, 04, 03, 02 01, 00, 99, 98, 97 96, 95, 94, 93, 92	18, 17 16, 15, 14, 13, 12 11, 10, 09, 08, 07 06, 05, 04, 03, 02 01, 00, 99, 98, 97 96, 95, 94, 93, 92
11 класс	19, 18, 17 16, 15, 14	18, 17 16, 15, 14	18, 17 16, 15, 14, 13, 12 11, 10, 09, 08, 07 06, 05, 04, 03, 02 01, 00, 99, 98, 97 96, 95, 94, 93, 92	18, 17 16, 15, 14, 13, 12 11, 10, 09, 08, 07 06, 05, 04, 03, 02 01, 00, 99, 98, 97 96, 95, 94, 93, 92
	Нулевой тур	Первый тур	Второй тур
7 класс	18.0, 18.1 17.0, 17.1 16.0, 16.1 15.0, 15.1 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06	18, 17, 16, 15
8 класс	18.0, 18.1 17.0, 17.1 16.0, 16.1 15.0, 15.1 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06
9 класс	18.0, 18.1 17.0, 17.1 16.0, 16.1 15.0, 15.1 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06
10 класс	18.0, 18.1 17.0, 17.1 16.0, 16.1 15.0, 15.1 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06
11 класс	18.0, 18.1, 18.2, 18.3 17.0, 17.1, 17.2, 17.3 16.0, 16.1, 16.2, 16.3 15.0, 15.1, 15.2, 15.3 14.0, 14.1, 14.2, 14.3, 14.4	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06	18 17, 16, 15, 14 13, 12, 11, 10 09, 08, 07, 06
7 класс	18, 17, 16, 15 14, 13, 12, 11
8 класс	18, 17.1, 17.2 16, 15, 14, 13, 12, 11
9 класс	18, 17.1, 17.2 16, 15, 14, 13, 12, 11
10 класс	18, 17.1, 17.2 16, 15, 14, 13, 12, 11
11 класс	18.1, 18.2, 18.3, 18.4 17.1, 17.2, 17.3, 17.4 16, 15, 14 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5, 13.6 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5 11.6

mathus.ru

Статика – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Основы статики

К оглавлению…

Статикой называется раздел механики, изучающий условия равновесия тел. Равновесием называют такое состояние тела или системы тел, в котором оно не движется в данной системе отсчета. Различают три вида равновесия:

• Устойчивое равновесие. Если систему вывести из состояния устойчивого равновесия, то она самопроизвольно в него вернется, то есть при выведении из положения равновесия возникает сила, возвращающая систему к равновесию. Для этого необходимо, чтобы потенциальная энергия системы в состоянии устойчивого равновесия имела минимальное значение. Любая физическая система стремится к состоянию устойчивого равновесия. Это значит, что любой самопроизвольный процесс всегда проходит с уменьшением потенциальной энергии.
• Неустойчивое равновесие. В данном случае при выведении из состояния равновесия возникают силы, уводящие систему от равновесия, и система самопроизвольно не может в него вернуться. В состоянии неустойчивого равновесия потенциальная энергия системы имеет максимальное значение.
• Безразличное равновесие. При выведении из состояния равновесия в системе не возникает ни возвращающих, ни уводящих в сторону сил.

Из второго закона Ньютона следует, что если геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к невращающемуся телу, равна нулю, то тело находится в состоянии покоя или совершает равномерное прямолинейное движение (действительно, ведь ускорение тела при этом равно нулю). В этом случае принято говорить, что силы, приложенные к телу, уравновешивают друг друга. При вычислении равнодействующей силы все силы, действующие на тело, можно прикладывать к центру масс. Центр масс (или центр тяжести) – точка к которой приложена сила тяжести, действующая на тело.

Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю. Иными словами, векторная сумма всех сил, приложенных к телу должна быть равна нолю:

 

Момент силы. Правило моментов

К оглавлению…

Если тело может вращаться относительно некоторой оси, то для его равновесия недостаточно равенства нулю равнодействующей всех сил. Вращающее действие силы зависит не только от ее величины, но и от расстояния между линией действия силы и осью вращения. Длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения до линии действия силы, называется плечом силы.

Для описания причин вызывающих вращения и условия равновесия тела в статике вводится новое понятие – момент силы. Произведение модуля силы F на плечо d и называется моментом силы M. Таким образом момент силы в статике вычисляется по формуле:

Обычно в физике используется следующее правило знаков: если сила поворачивает тело по часовой стрелке, то ее момент считается положительным, а если против – то отрицательным. Момент силы может и равняться нулю, если сила проходит (сама или продолжением) через ось. Обратите внимание: если Вы перепутаете, и возьмете знаки моментов наоборот (по часовой стрелке со знаком минус, а против часовой со знаком плюс), то ничего страшного не произойдет. Поэтому, важно запомнить, что моменты сил, вращающих тело в различных направлениях относительно часовой стрелки, берутся с различными знаками.

Обратите внимание, что момент силы зависит не только от величины силы, но и от ее плеча. Следовательно, одно и то же значение момента можно получить двумя способами: взять большую силу и малое плечо или взять малую силу и большое плечо. Вывод: чем больше плечо, тем меньшую силу необходимо прилагать для получения одного и того же результата.

Правило моментов: тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю:

При записи этого условия в ходе решения конкретной задачи по статике моменты сил необходимо записывать с учётом их знаков. В Международной системе единиц (СИ) моменты сил измеряются в ньютоно-метрах (Н∙м).

Обратите внимание: в общем случае, когда тело может двигаться поступательно и вращаться, для равновесия необходимо выполнение обоих условий: равенство нулю равнодействующей силы и равенство нулю суммы всех моментов.

Алгоритм решения задач на правило моментов (задач по статике):

1. Нарисовать рисунок. Следует помнить, что сила тяжести, действующая на тело изображается один раз. Если же в задаче идет речь об изломанной палочке, то удобнее рисовать отдельно силы тяжести, действующие на каждую часть палочки, считая массы частей пропорциональными их длинам. В отличие от динамики, где силы изображаются из одной точки, в статике важно точно указать точку приложения силы.
2. Выбрать ось вращения в точке приложения самой ненужной в задаче силы или сил (той силы, которую определять не надо и не хочется из-за природного чувства лени). При этом плечо (и, следовательно, момент) этой силы обратится в нуль независимо от ее величины, и в дальнейших вычислениях эту силу можно не учитывать совсем.
3. Записать правило моментов относительно данной оси, на забывая про правило знаков.
4. При необходимости записать также условие согласно которому равнодействующая сила равна нолю.
5. Выразить искомую силу.

 

Рычаги и блоки

К оглавлению…

Как вы знаете из практики, иногда необходимо изменить направление силы, увеличить или уменьшить ее величину. Этой цели служат простые механизмы: устройства, преобразующие величину или направление силы с помощью механических явлений. Для всех простых механизмов справедливо золотое правило механики: выиграл в силе – проиграл в перемещении (или наоборот). Это значит, что при увеличении силы за счет некоторого механизма неизбежно будет уменьшено и перемещение. Рассмотрим основные типы простых механизмов изучаемых в школьной физике:

• Равноплечий рычаг (весы). Рычаг, ось вращения которого проходит через его геометрический центр.
• Неравноплечий рычаг. Рычаг ось вращения которого проходит через произвольную точку.
• Неподвижный блок. Это диск с закрепленной осью, через который переброшена нить. Неподвижный блок используется для изменения направления приложения силы. Если трение в блоке отсутствует, нить невесома, то сила ее натяжения до и после блока не изменяется. Таким образом, неподвижный блок не дает ни выигрыша в силе, ни проигрыша в перемещении.
• Подвижный блок. Это диск, ось которого может двигаться поступательно. Подвижный блок позволяет уменьшить силу в два раза, одновременно с этим вдвое увеличивая перемещение.
• Наклонная плоскость. Это устройство применяется для поднятия тяжестей. При достаточно малых значениях угла наклона и небольшом коэффициенте трения сила, которую необходимо приложить чтобы поднимать некоторое тело вдоль наклонной плоскости может быть значительно меньше веса тела. Таким образом, подъем становится легче. Естественно, при этом в полном соответствии с «золотым правилом» увеличивается перемещение тела.

 

Центр тяжести тела

К оглавлению…

Центр масс (или центр тяжести) – точка к которой приложена сила тяжести, действующая на тело. В общем случае центр тяжести может и не лежать внутри тела, а выходить за его пределы (например, различные изогнутые длинные предметы, кольца, полукольца и так далее).

Рассмотрим основные методы определения положения центра масс тел для некоторых конкретных случаев, возникающих при решении задач по статике:

1. У однородных тел правильной формы (шары, прямоугольники, стержни) центр тяжести совпадает с геометрическим центром. Следует запомнить, что центр тяжести однородной треугольной пластины лежит в точке пересечения ее медиан. Для однородных симметричных тел центр тяжести всегда расположен на оси симметрии.

2. Определение положения центра тяжести системы из двух тел с известными центрами тяжести. Здесь можно использовать замечательное свойство центра тяжести. Подперев центр тяжести, мы обеспечим равновесие тела. Таким образом, центр тяжести системы из двух тел лежит на отрезке, соединяющем их центры тяжести, и делит его в отношении, обратном отношению масс тел:

где: l₁ – расстояние от центра масс до тела с массой m₁, а l₂ – до тела с массой m₂.

3. Определение положения центра тяжести любой системы тел с известными положениями центров тяжести. Необходимо ввести систему координат (естественно, начало координат выбрать в точке, относительно которой необходимо рассчитать положение центра тяжести), определить в ней координаты центров тяжести всех тел и найти координаты центра тяжести системы по формуле:

Аналогичные уравнения получаются для остальных координатных осей, если таковые необходимо рассматривать в задаче (просто переменная x меняется на y или z соответственно).

4. Однородное тело правильной формы с вырезом правильной формы. Проще всего свести задачу к обратной: мысленно вставить вырез обратно и получить тело правильной формы с известным положением центра тяжести. Далее представить его в виде двух тел: страшного с вырезом и самого выреза. А теперь все просто. У одного из тел (выреза) мы знаем положения центра тяжести. У другого – нет. Зато знаем положение центра тяжести системы двух тел. Составив уравнение для определения общего центра тяжести получим выражение с одной неизвестной – центром тяжести тела с вырезом. Решив уравнение получим искомый ответ.

5. Теорема Паппа. Применяется для определения положения центра тяжести плоской пластины, которая при вращении вокруг некоторой оси образует тело с легко вычисляемым объемом. Необходимо мысленно повернуть пластину на один оборот, нарисовать рисунок и применить теорему:

Формулировка теоремы: объем тела, полученного при вращении пластины, равен произведению ее площади на путь, пройденный центром тяжести при вращении:

educon.by

Темы, входящие в ЕГЭ по курсу физики

Механика
Кинематика
1.1.1 Механическое движение и его виды
1.1.2 Относительность механического движения
1.1.3 Скорость
1.1.4 Ускорение
1.1.5 Равномерное движение
1.1.6 Прямолинейное равноускоренное движение
1.1.7 Свободное падение (ускорение свободного падения)
1.1.8 Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью. Центростремительное ускорение
Динамика
1.2.1 Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона
1.2.2 Принцип относительности Галилея
1.2.3 Масса тела
1.2.4 Плотность вещества
1.2.5 Сила
1.2.6 Принцип суперпозиции сил
1.2.7 Второй закон Ньютона
1.2.8 Третий закон Ньютона
1.2.9 Закон всемирного тяготения. Искусственные спутники Земли
1.2.10 Сила тяжести
1.2.11 Вес и невесомость
1.2.12 Сила упругости. Закон Гука
1.2.13 Сила трения.
1.2.14 Давление
Статика
1.3.1 Момент силы
1.3.2 Условия равновесия твердого тела
1.3.3 Давление жидкости
1.3.4 Закон Паскаля
1.3.5 Закон Архимеда
1.3.6 Условия плавания тел
Закон сохранения в механике
1.4.1 Импульс тела
1.4.2 Импульс системы тел
1.4.3 Закон сохранения импульса
1.4.4 Работа силы
1.4.5 Мощность
1.4.6 Работа как мера изменения энергии
1.4.7 Кинетическая энергия
1.4.8 Потенциальная энергия
1.4.9 Закон сохранения механической энергии
Механические колебания и волны
1.5.1 Гармонические колебания
1.5.2 Амплитуда и фаза колебаний
1.5.3 Период колебаний
1.5.4 Частота колебаний
1.5.5 Свободные колебания (математический и пружинный маятники)
1.5.6 Вынужденные колебания
1.5.7 Резонанс
1.5.8 Длина волны
1.5.9 Звук
Молекулярная физика. Термодинамика.
Молекулярная физика
2.1.1 Модели строения газов, жидкостей и твердых тел
2.1.2 Тепловое движение атомов и молекул вещества
2.1.3 Броуновское движение
2.1.4 Диффузия
2.1.5 Экспериментальные доказательства атомистической теории. Взаимодействие частиц вещества
2.1.6 Модель идеального газа
2.1.7 Связь между давлением и средней кинетической энергией теплового движения молекул идеального газа
2.1.8 Абсолютная температура
2.1.9 Связь температуры газа со средней кинетической энергией его частиц
2.1.10 Уравнение
2.1.11 Уравнение Менделеева – Клапейрона
2.1.12 Изопроцессы: изотермический, изохорный, изобарный, адиабатный процессы
2.1.13 Насыщенные и ненасыщенные пары
2.1.14 Влажность воздуха
2.1.15 Изменение агрегатных состояний вещества: испарение и конденсация, кипение жидкости
2.1.16 Изменение агрегатных состояний вещества: плавление и кристаллизация
2.1.17 Изменение энергии в фазовых переходах
Термодинамика
2.2.1 Внутренняя энергия
2.2.2 Тепловое равновесие
2.2.3 Теплопередача
2.2.4 Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
2.2.5 Работа в термодинамике
2.2.6 Уравнение теплового баланса
2.2.7 Первый закон термодинамики
2.2.8 Второй закон термодинамики
2.2.9 КПД тепловой машины
2.2.10 Принципы действия тепловых машин
2.2.11 Проблемы энергетики и охрана окружающей среды
Электродинамика
Электрическое поле
3.1.1 Электризация тел
3.1.2 Взаимодействие зарядов. Два вида заряда
3.1.3 Закон сохранения электрического заряда
3.1.4 Закон Кулона
3.1.5 Действие электрического поля на электрические заряды
3.1.6 Напряженность электрического поля
3.1.7 Принцип суперпозиции электрических полей
3.1.8 Потенциальность электростатического поля
3.1.9 Потенциал электрического поля. Разность потенциалов
3.1.10 Проводники в электрическом поле
3.1.11 Диэлектрики в электрическом поле
3.1.12 Электрическая емкость. Конденсатор
3.1.13 Энергия электрического поля конденсатора
Законы постоянного тока
3.2.1 Постоянный электрический ток. Сила тока
3.2.2 Постоянный электрический ток. Напряжение
3.2.3 Закон Ома для участка цепи
3.2.4 Электрическое сопротивление
3.2.5 Электродвижущая сила. Внутреннее сопротивление источника тока
3.2.6 Закон Ома для полной электрической цепи
3.2.7 Параллельное и последовательное соединение проводников
3.2.8 Смешанное соединение проводников
3.2.9 Работа электрического тока. Закон Джоуля – Ленца
3.2.10 Мощность электрического тока
3.2.11 Носители свободных электрических зарядов в металлах, жидкостях и газах
3.2.12 Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников
Магнитное поле
3.3.1 Взаимодействие магнитов
3.3.2 Магнитное поле проводника с током
3.3.3 Сила Ампера
3.3.4 Сила Лоренца
Электромагнитная индукция
3.4.1 Явление электромагнитной индукции
3.4.2 Магнитный поток
3.4.3 Закон электромагнитной индукции Фарадея
3.4.4 Правило Ленца
3.4.5 Самоиндукция
3.4.6 Индуктивность
3.4.7 Энергия магнитного поля
Электромагнитные колебания и волны
3.5.1 Свободные электромагнитные колебания. Колебательный контур
3.5.2 Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс
3.5.3 Гармонические электромагнитные колебания
3.5.4 Переменный ток. Производство, передача и потребление электрической энергии
3.5.5 Электромагнитное поле
3.5.6 Свойства электромагнитных волн
3.5.7 Различные виды электромагнитных излучений и их применение
Оптика
3.6.1 Прямолинейное распространение света
3.6.2 Закон отражения света
3.6.3 Построение изображений в плоском зеркале
3.6.4 Закон преломления света
3.6.5 Полное внутреннее отражение
3.6.6 Линзы. Оптическая сила линзы
3.6.7 Формула тонкой линзы
3.6.8 Построение изображений в линзах
3.6.9 Оптические приборы. Глаз как оптическая система
3.6.10 Интерференция света
3.6.11 Дифракция света
3.6.12 Дифракционная решетка
3.6.13 Дисперсия света
Основы специальной теории относительности
4.1 Инвариантность скорости света. Принцип относительности Эйнштейна
4.2 Полная энергия
4.3 Связь массы и энергии. Энергия покоя
Квантовая физика
Корпускулярно-волновой дуализм
5.1.1 Гипотеза М. Планка о квантах
5.1.2 Фотоэффект
5.1.3 Опыты А.Г. Столетова
5.1.4 Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта
5.1.5 Фотоны
5.1.6 Энергия фотона
5.1.7 Импульс фотона
5.1.8 Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Корпускулярно-волновой дуализм
5.1.9 Дифракция электронов
Физика атома
5.2.1 Планетарная модель атома
5.2.2 Постулаты Бора
5.2.3 Линейчатые спектры
5.2.4 Лазер
Физика атомного ядра
5.3.1 Радиоактивность. Альфа-распад. Бетта-распад. Гамма-излучение
5.3.2 Закон радиоактивного распада
5.3.3 Нуклонная модель ядра. Заряд ядра. Массовое число ядра
5.3.4 Энергия связи нуклонов в ядре. Ядерные силы
5.3.5 Ядерные реакции. Деление и синтез ядер

egefizmat.ru

Молекулярная физика – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Основные положения МКТ

К оглавлению…

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества. В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

• Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными и состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы (соответственно, анионы и катионы).
• Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействии, скорость которого зависит от температуры, а характер – от агрегатного состояния вещества.
• Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Атом – наименьшая химически неделимая частица элемента (атом железа, гелия, кислорода). Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Молекула состоит из одного и более атомов (вода – Н₂О – 1 атом кислорода и 2 атома водорода). Ион – атом или молекула, у которых один или несколько электронов лишние (или электронов не хватает).

Молекулы имеют чрезвычайно малые размеры. Простые одноатомные молекулы имеют размер порядка 10^–10 м. Сложные многоатомные молекулы могут иметь размеры в сотни и тысячи раз больше. 

Беспорядочное хаотическое движение молекул называется тепловым движением. Кинетическая энергия теплового движения растет с возрастанием температуры. При низких температурах молекулы конденсируются в жидкое или твердое вещество. При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекулы становится больше, молекулы разлетаются, и образуется газообразное вещество.

В твердых телах молекулы совершают беспорядочные колебания около фиксированных центров (положений равновесия). Эти центры могут быть расположены в пространстве нерегулярным образом (аморфные тела) или образовывать упорядоченные объемные структуры (кристаллические тела).

В жидкостях молекулы имеют значительно большую свободу для теплового движения. Они не привязаны к определенным центрам и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей.

В газах расстояния между молекулами обычно значительно больше их размеров. Силы взаимодействия между молекулами на таких больших расстояниях малы, и каждая молекула движется вдоль прямой линии до очередного столкновения с другой молекулой или со стенкой сосуда. Среднее расстояние между молекулами воздуха при нормальных условиях порядка 10^–8 м, то есть в сотни раз превышает размер молекул. Слабое взаимодействие между молекулами объясняет способность газов расширяться и заполнять весь объем сосуда. В пределе, когда взаимодействие стремится к нулю, мы приходим к представлению об идеальном газе.

Идеальный газ – это газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом, за исключением процессов упругого столкновения и считаются материальными точками.

В молекулярно-кинетической теории количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц. Единица количества вещества называется молем (моль). Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода ¹²C. Молекула углерода состоит из одного атома. Таким образом, в одном моле любого вещества содержится одно и то же число частиц (молекул). Это число называется постоянной Авогадро: N_А = 6,022·10²³ моль^–1.

Постоянная Авогадро – одна из важнейших постоянных в молекулярно-кинетической теории. Количество вещества определяется как отношение числа N частиц (молекул) вещества к постоянной Авогадро N_А, или как отношение массы к молярной массе:

Массу одного моля вещества принято называть молярной массой M. Молярная масса равна произведению массы m₀ одной молекулы данного вещества на постоянную Авогадро (то есть на количество частиц в одном моле). Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль). Для веществ, молекулы которых состоят из одного атома, часто используется термин атомная масса. В таблице Менделеева молярная масса указана в граммах на моль. Таким образом имеем еще одну формулу:

где: M – молярная масса, N_A – число Авогадро, m₀ – масса одной частицы вещества, N – число частиц вещества содержащихся в массе вещества m. Кроме этого понадобится понятие концентрации (количество частиц в единице объема):

Напомним также, что плотность, объем и масса тела связаны следующей формулой:

Если в задаче идет речь о смеси веществ, то говорят о средней молярной массе и средней плотности вещества. Как и при вычислении средней скорости неравномерного движения, эти величины определяются полными массами смеси:

Не забывайте, что полное количество вещества всегда равно сумме количеств веществ, входящих в смесь, а с объемом надо быть аккуратными. Объем смеси газов не равен сумме объемов газов, входящих в смесь. Так, в 1 кубометре воздуха содержится 1 кубометр кислорода, 1 кубометр азота, 1 кубометр углекислого газа и т.д. Для твердых тел и жидкостей (если иное не указано в условии) можно считать, что объем смеси равен сумме объемов ее частей.

 

Основное уравнение МКТ идеального газа

К оглавлению…

При своем движении молекулы газа непрерывно сталкиваются друг с другом. Из-за этого характеристики их движения меняются, поэтому, говоря об импульсах, скоростях, кинетических энергиях молекул, всегда имеют в виду средние значения этих величин.

Число столкновений молекул газа в нормальных условиях с другими молекулами измеряется миллионами раз в секунду. Если пренебречь размерами и взаимодействием молекул (как в модели идеального газа), то можно считать, что между последовательными столкновениями молекулы движутся равномерно и прямолинейно. Естественно, подлетая к стенке сосуда, в котором расположен газ, молекула испытывает столкновение и со стенкой. Все столкновения молекул друг с другом и со стенками сосуда считаются абсолютно упругими столкновениями шариков. При столкновении со стенкой импульс молекулы изменяется, значит на молекулу со стороны стенки действует сила (вспомните второй закон Ньютона). Но по третьему закону Ньютона с точно такой же силой, направленной в противоположную сторону, молекула действует на стенку, оказывая на нее давление. Совокупность всех ударов всех молекул о стенку сосуда и приводит к возникновению давления газа. Давление газа – это результат столкновений молекул со стенками сосуда. Если нет стенки или любого другого препятствия для молекул, то само понятие давления теряет смысл. Например, совершенно антинаучно говорить о давлении в центре комнаты, ведь там молекулы не давят на стенку. Почему же тогда, поместив туда барометр, мы с удивлением обнаружим, что он показывает какое-то давление? Правильно! Потому, что сам по себе барометр является той самой стенкой, на которую и давят молекулы.

Поскольку давление есть следствие ударов молекул о стенку сосуда, очевидно, что его величина должна зависеть от характеристик отдельно взятых молекул (от средних характеристик, конечно, Вы ведь помните про то, что скорости всех молекул различны). Эта зависимость выражается основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа:

где: p – давление газа, n – концентрация его молекул, m₀ – масса одной молекулы, v_кв – средняя квадратичная скорость (обратите внимание, что в самом уравнении стоит квадрат средней квадратичной скорости). Физический смысл этого уравнения состоит в том, что оно устанавливает связь между характеристиками всего газа целиком (давлением) и параметрами движения отдельных молекул, то есть связь между макро- и микромиром.

Следствия из основного уравнения МКТ

Как уже было отмечено в предыдущем параграфе, скорость теплового движения молекул определяется температурой вещества. Для идеального газа эта зависимость выражается простыми формулами для средней квадратичной скорости движения молекул газа:

где: k = 1,38∙10^–23 Дж/К – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура. Сразу же оговоримся, что далее во всех задачах Вы должны, не задумываясь, переводить температуру в кельвины из градусов Цельсия (кроме задач на уравнение теплового баланса). Закон трех постоянных:

где: R = 8,31 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная. Следующей важной формулой является формула для средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа:

Оказывается, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул зависит только от температуры, одинакова при данной температуре для всех молекул. Ну и наконец, самыми главными и часто применяемыми следствиями из основного уравнения МКТ являются следующие формулы:

Измерение температуры

Понятие температуры тесно связано с понятием теплового равновесия. Тела, находящиеся в контакте друг с другом, могут обмениваться энергией. Энергия, передаваемая одним телом другому при тепловом контакте, называется количеством теплоты.

Тепловое равновесие – это такое состояние системы тел, находящихся в тепловом контакте, при котором не происходит теплопередачи от одного тела к другому, и все макроскопические параметры тел остаются неизменными. Температура – это физический параметр, одинаковый для всех тел, находящихся в тепловом равновесии.

Для измерения температуры используются физические приборы – термометры, в которых о величине температуры судят по изменению какого-либо физического параметра. Для создания термометра необходимо выбрать термометрическое вещество (например, ртуть, спирт) и термометрическую величину, характеризующую свойство вещества (например, длина ртутного или спиртового столбика). В различных конструкциях термометров используются разнообразные физические свойства вещества (например, изменение линейных размеров твердых тел или изменение электрического сопротивления проводников при нагревании).

Термометры должны быть откалиброваны. Для этого их приводят в тепловой контакт с телами, температуры которых считаются заданными. Чаще всего используют простые природные системы, в которых температура остается неизменной, несмотря на теплообмен с окружающей средой – это смесь льда и воды и смесь воды и пара при кипении при нормальном атмосферном давлении. По температурной шкале Цельсия точке плавления льда приписывается температура 0°С, а точке кипения воды: 100°С. Изменение длины столба жидкости в капиллярах термометра на одну сотую длины между отметками 0°С и 100°С принимается равным 1°С.

Английский физик У.Кельвин (Томсон) в 1848 году предложил использовать точку нулевого давления газа для построения новой температурной шкалы (шкала Кельвина). В этой шкале единица измерения температуры такая же, как и в шкале Цельсия, но нулевая точка сдвинута:

При этом изменение температуры на 1ºС соответствует изменению температуры на 1 К. Изменения температуры по шкале Цельсия и Кельвина равны. В системе СИ принято единицу измерения температуры по шкале Кельвина называть кельвином и обозначать буквой К. Например, комнатная температура T_С = 20°С по шкале Кельвина равна T_К = 293 К. Температурная шкала Кельвина называется абсолютной шкалой температур. Она оказывается наиболее удобной при построении физических теорий.

 

Уравнение состояния идеального газа или уравнение Клапейрона-Менделеева

К оглавлению…

Уравнение состояние идеального газа является очередным следствие из основного уравнения МКТ и записывается в виде:

Данное уравнение устанавливает связь между основными параметрами состояния идеального газа: давлением, объемом, количеством вещества и температурой. Очень важно, что эти параметры взаимосвязаны, изменение любого из них неизбежно приведет к изменению еще хотя бы одного. Именно поэтому данное уравнение и называют уравнением состояния идеального газа. Оно было открыто сначала для одного моля газа Клапейроном, а впоследствии обобщено на случай большего количество молей Менделеевым.

Если температура газа равна T_н = 273 К (0°С), а давление p_н = 1 атм = 1·10⁵ Па, то говорят, что газ находится при нормальных условиях.

 

Газовые законы

К оглавлению…

Решение задач на расчет параметров газа значительно упрощается, если Вы знаете, какой закон и какую формулу применить. Итак, рассмотрим основные газовые законы.

1. Закон Авогадро. В одном моле любого вещества содержится одинаковое количество структурных элементов, равное числу Авогадро.

2. Закон Дальтона. Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений газов, входящих в эту смесь:

Парциальным давлением газа называют то давление, которое он бы производил, если бы все остальные газ внезапно исчезли из смеси. Например, давление воздуха равно сумме парциальных давлений азота, кислорода, углекислого газа и прочих примесей. При этом каждый из газов в смеси занимает весь предоставленный ему объем, то есть объем каждого из газов равен объему смеси.

3. Закон Бойля-Мариотта. Если масса и температура газа остаются постоянными, то произведение давления газа на его объем не изменяется, следовательно:

Процесс, происходящий при постоянной температуре, называют изотермическим. Обратите внимание, что такая простая форма закона Бойля-Мариотта выполняется только при условии, что масса газа остается неизменной.

4. Закон Гей-Люссака. Сам закон Гей-Люссака не представляет особой ценности при подготовке к экзаменам, поэтому приведем лишь следствие из него. Если масса и давление газа остаются постоянными, то отношение объема газа к его абсолютной температуре не изменяется, следовательно:

Процесс, происходящий при постоянном давлении, называют изобарическим или изобарным. Обратите внимание, что такая простая форма закона Гей-Люссака выполняется только при условии, что масса газа остается неизменной. Не забывайте про перевод температуры из градусов Цельсия в кельвины.

5. Закон Шарля. Как и закон Гей-Люссака, закон Шарля в точной формулировке для нас не важен, поэтому приведем лишь следствие из него. Если масса и объем газа остаются постоянными, то отношение давления газа к его абсолютной температуре не изменяется, следовательно:

Процесс, происходящий при постоянном объеме, называют изохорическим или изохорным. Обратите внимание, что такая простая форма закона Шарля выполняется только при условии, что масса газа остается неизменной. Не забывайте про перевод температуры из градусов Цельсия в кельвины.

6. Универсальный газовый закон (Клапейрона). При постоянной массе газа отношение произведения его давления и объема к температуре не изменяется, следовательно:

Обратите внимание, что масса должна оставаться неизменной, и не забывайте про кельвины.

Итак, существует несколько газовых законов. Перечислим признаки того, что нужно применять один из них при решении задачи:

1. Закон Авогадро применяется во всех задачах где речь идет о количестве молекул.
2. Закон Дальтона применяется во всех задачах, в которых идет речь о смеси газов.
3. Закон Шарля применяют в задачах, когда объем газа остается неизменным. Обычно это или сказано явно, или в задаче присутствуют слова «газ в закрытом сосуде без поршня».
4. Закон Гей-Люссака применяют, если неизменным остается давление газа. Ищите в задачах слова «газ в сосуде, закрытом подвижным поршнем» или «газ в открытом сосуде». Иногда про сосуд ничего не сказано, но по условию понятно, что он сообщается с атмосферой. Тогда считается, что атмосферное давление всегда остается неизменным (если в условии не сказано иного).
5. Закон Бойля-Мариотта. Тут сложнее всего. Хорошо, если в задаче написано, что температура газа неизменна. Чуть хуже, если в условии присутствует слово «медленно». Например, газ медленно сжимают или медленно расширяют. Еще хуже, если сказано, что газ закрыт теплонепроводящим поршнем. Наконец, совсем плохо, если про температуру не сказано ничего, но из условия можно предположить, что она не изменяется. Обычно в этом случае ученики применяют закон Бойля-Мариотта от безысходности.
6. Универсальный газовый закон. Его используют, если масса газа постоянна (например, газ находится в закрытом сосуде), но по условию понятно, что все остальные параметры (давление, объем, температура) изменяются. Вообще, часто вместо универсального закона можно применять уравнение Клапейрона-Менделеева, вы получите правильный ответ, только в каждой формуле будете писать по две лишние буквы.

 

Графическое изображение изопроцессов

К оглавлению…

Во многих разделах физики зависимость величин друг от друга удобно изображать графически. Это упрощает понимание взаимосвязи параметров, происходящих в системе процессов. Такой подход очень часто применяется и в молекулярной физике. Основными параметрами, описывающими состояние идеального газа, являются давление, объем и температура. Графический метод решения задач и состоит в изображении взаимосвязи этих параметров в различных газовых координатах. Существует три основных типа газовых координат: (p; V), (p; T) и (V; T). Заметьте, что это только основные (наиболее часто встречающиеся типы координат). Фантазия составителей задач и тестов не ограничена, поэтому Вы можете встретить и любые другие координаты. Итак, изобразим основные газовые процессы в основных газовых координатах.

Изобарный процесс (p = const)

Изобарным процессом называют процесс, протекающий при неизменным давлении и массе газа. Как следует из уравнения состояния идеального газа, в этом случае объем изменяется прямо пропорционально температуре. Графики изобарического процесса в координатах р–V; V–Т и р–Т имеют следующий вид:

Обратите внимание на то, что продолжение графика в V–T координатах направлено точно в начало координат, однако этот график никогда не сможет начаться прямо из начала координат, так как при очень низких температурах газ превращается в жидкость и зависимость объема от температура меняется.

Изохорный процесс (V = const)

Изохорный процесс – это процесс нагревания или охлаждения газа при постоянном объеме и при условии, что количество вещества в сосуде остается неизменным. Как следует из уравнения состояния идеального газа, при этих условиях давление газа изменяется прямо пропорционально его абсолютной температуре. Графики изохорного процесса в координатах р–V; р–Т и V–Т имеют следующий вид:

Обратите внимание на то, что продолжение графика в p–T координатах направлено точно в начало координат, однако этот график никогда не сможет начаться прямо из начала координат, так как газ при очень низких температурах превращается в жидкость.

Изотермический процесс (T = const)

Изотермическим процессом называют процесс, протекающий при постоянной температуре. Из уравнения состояния идеального газа следует, что при постоянной температуре и неизменном количестве вещества в сосуде произведение давления газа на его объем должно оставаться постоянным. Графики изотермического процесса в координатах р–V; р–Т и V–Т имеют следующий вид:

Заметим, что при выполнении заданий на графики в молекулярной физике не требуется особой точности в откладывании координат по соответствующим осям (например, чтобы координаты p₁ и p₂ двух состояний газа в системе p(V) совпадали с координатами p₁ и p₂ этих состояний в системе p(T). Во–первых, это разные системы координат, в которых может быть выбран разный масштаб, а во–вторых, это лишняя математическая формальность, отвлекающая от главного – от анализа физической ситуации. Основное требование: чтобы качественный вид графиков был верным.

 

Неизопроцессы

К оглавлению…

В задачах этого типа изменяются все три основных параметра газа: давление, объем и температура. Постоянной остается только масса газа. Наиболее простой случай, если задача решается «в лоб» с помощью универсального газового закона. Чуть сложнее, если Вам надо отыскать уравнение процесса, описывающего изменение состояния газа, или проанализировать поведение параметров газа по данному уравнению. Тогда действовать надо так. Записать данное уравнение процесса и универсальный газовый закон (или уравнение Клапейрона-Менделеева, что Вам удобнее) и последовательно исключать ненужные величины из них.

 

Изменение количества или массы вещества

К оглавлению…

В сущности, ничего сложного в таких задачах нет. Надо только помнить, что газовые законы не выполняются, так как в формулировках любых из них записано «при постоянной массе». Поэтому действуем просто. Записываем уравнение Клапейрона-Менделеева для начального и конечного состояний газа и решаем задачу.

 

Перегородки или поршни

К оглавлению…

В задачах этого типа опять применяются газовые законы, при этом необходимо учесть следующие замечания:

• Во-первых, газ через перегородку не проходит, то есть масса газа в каждой части сосуда остается неизменной, и таким образом, для каждой части сосуда выполняются газовые законы.
• Во-вторых, если перегородка теплонепроводящая, то при нагревании или охлаждении газа в одной части сосуда температура газа во второй части останется неизменной.
• В-третьих, если перегородка подвижна, то давления по обе ее стороны равны в каждый конкретный момент времени (но это равное с обоих сторон давление может меняться со временем).
• А дальше пишем газовые законы для каждого газа по отдельности и решаем задачу.

 

Газовые законы и гидростатика

К оглавлению…

Специфика задач состоит в том, что в давлении надо будет учитывать «довески», связанные с давлением столба жидкости. Какие тут могут быть варианты:

• Сосуд с газом погружен под воду. Давление в сосуде будет равно: p = p_атм + ρgh, где: h – глубина погружения.
• Горизонтальная трубка закрыта от атмосферы столбиком ртути (или другой жидкости). Давление газа в трубке точно равно: p = p_атм атмосферному, так как горизонтальный столбик ртути не оказывает давления на газ.
• Вертикальная трубка с газом закрыта сверху столбиком ртути (или другой жидкости). Давление газа в трубке: p = p_атм + ρgh, где: h – высота столбика ртути.
• Вертикальная узкая трубка с газом повернута открытым концом вниз и заперта столбиком ртути (или другой жидкости). Давление газа в трубке: p = p_атм – ρgh, где: h – высота столбика ртути. Знак «–» ставится, так как ртуть не сжимает, а растягивает газ. Часто ученики спрашивают, почему ртуть не вытекает из трубки. Действительно, если бы трубка была широкой, ртуть бы стекла вниз по стенкам. А так, поскольку трубка очень узкая, поверхностное натяжение на дает ртути разорваться посередине и пропустить внутрь воздух, а давление газа внутри (меньшее, чем атмосферное) удерживает ртуть от вытекания.

Как только Вы сумели правильно записать давление газа в трубке, применяйте какой-либо из газовых законов (как правило, Бойля-Мариотта, так как большинство таких процессов изотермические, или универсальный газовый закон). Применяйте выбранный закон для газа (ни в коем случае не для жидкости) и решайте задачу.

 

Тепловое расширение тел

К оглавлению…

При повышении температуры возрастает интенсивность теплового движения частиц вещества. Это приводит к тому, что молекулы более «активно» отталкиваются друг от друга. Из-за этого большинство тел увеличивает свои размеры при нагревании. Не совершите типичную ошибку, сами атомы и молекулы не расширяются при нагревании. Увеличиваются лишь пустые промежутки между молекулами. Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. Тепловое расширение жидкостей подчиняется следующему закону:

где: V₀ – объем жидкости при 0°С, V – при температуре t, γ – коэффициент объемного расширения жидкости. Обратите внимание, что все температуры в этой теме нужно брать в градусах Цельсия. Коэффициент объемного расширения зависит от рода жидкости (и от температуры, что не учитывается в большинстве задач). Обратите внимание, что численное значение коэффициента, выраженное в 1/°С или в 1/К, одинаково, так как нагреть тело на 1°С это то же самое, что нагреть его на 1 К (а не на 274 К).

Для расширения твердых тел применяются три формулы, описывающие изменение линейных размеров, площади и объема тела:

где: l₀, S₀, V₀ – соответственно длина, площадь поверхности и объем тела при 0°С, α – коэффициент линейного расширения тела. Коэффициент линейного расширения зависит от рода тела (и от температуры, что не учитывается в большинстве задач) и измеряется в 1/°С или в 1/К.

educon.by

fizmat – Вся теория по физике.

 обращайтесь по е-майл адресу:

    Здесь вы найдёте  определения и формулировки законов по                                   физике в доступной и понятной форме.. 

1. Равномерным прямолинейным движением называется движение, при котором тело за рвные промежутки времени проходит равные расстояния.

2. Равноускоренным прямолинейным движением называется движение, при котором скорость тела за равные промежутки времени изменятся на одну и ту же величину.

3.  Скорость – физическая величина, которая показывает, какой путь тело проходит за единицу времени. 

4. Ускорение – физическая величина, которая показывает, как изменяется скорость тела за единицу времени.

 5. Материальная точка – тело, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.

6. Перемещение- направленный отрезок (вектор), соединяющий начальное положение тела с его конечным положением.

7. Система отсчёта- это система координат, тело отсчёта (т. е. начало отсчёта), прибор для измерения времени (часы).

8. Первый закон Ньютона: существуют ситемы отсчёта, относительно которых тело движется равномерно и прямолинейно или покоится, если на него не действуют другие тела или их действие компенсируется (т. е. сумма сил равна нулю).

9. Первый закон Ньютона называют законом инерции.

10. Инерция – явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел.

11.Второй закон Ньютона: ускорение, сообщаемое телу, прямо пропорционально сравнодействующей силе и обратно пропорционально массе этого тела. 

12. Равнодействующая сил – это геометрическая (векторная)сумма сил, действующих на тело.

13.Третий закон Ньютона: два тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю, направленными вдоль одной прямой, но в противоположные стороны.

14.Закон всемирного тяготения (4-й закон Ньютона):два точечных  тела притягивают друг друга с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

15.Свободное падение тел- это движение под действием силы тяжести, при отсутствии сил трения.

16. Ускорение свободного падения для всех тел одинаково, так как оно прямо пропорционально силе тяжести, действующей на тело. Оно зависит от массы планетыи её радиуса. В разделе “Формулы по физике” смотрите формулу ускорения свободного падения и другие. 

17.  Механическое движение  – изменение с течением времени положения тела относительно других тел.

18. Механика  раздел физики, в котором изучаются вопросы, связанные с движением, а также причины, вызывающие и изменяющие движение.

19. Классическая механика – механика Галилея – Ньютона, рассматривает законы движения макроскопических тел со скоростью, значительно меньшей, чем скорость света в вакууме.

20. Кинематика– раздел механики, в котрорм рассматривается движение тел, законы всех видов движения, но не изучаются причины, которые обусловливают это движение.

21.Динамика– раздел механики, в котром изучаются причины, вызывающие и изменяющие движение.

22. Статика – рассматривает условия равновесия тел.

23. Поступательным движением называется такое движение, при котором любая прямая, жёстко связанная с движущимся телом, остаётся параллельной самой себе.

24. Вращательное движение – это такое движение, при котором все точки тела движутся по окружностям. 

25. Единица измерения скорости– метр в секунду (1 м/с). Метр в секунду равен скорости прямолинейно и равномерно движущейся точки, при которой эта точка за 1секунду перемещается на расстояние 1м.

26. Тангенциальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения модуля скорости, направлена по касательной к траектории.

27. Нормальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения скорости по напрвлению, направлена к центру кривизны траектории.

28. Угловая скорость– величина, характеризующая быстроту вращения тела.

29. Угловая скорость равна отношению угла поворота ко времени, за котрое поворот произошёл.

30. Единица измерения угловой  скорости – радиан в секунду (рад/с).

31. Радиан в секунду равен угловой скорости равномерно вращающего тела, все точки которого за 1 секунду поворачиваются на угол 1 радиан.

32. Угловое ускорение – вектор, равный первой производной угловой скорости по времени.

33. Единица измерения углового ускорения – рад/с² .

34. Радиан на секунду в квадрате равен угловому ускорению равноускоренно вращающегося тела, при котором оно за секунду изменяет угловую скорость на 1 рад/с.

35.Период вращения – это время, за которое тело один полный оборот.

36. Частота вращения – это число оборотов за единицу времени, т. е. за одну секунду.

37. Закон Гука: сила упругости прямо пропорциональна удлинению тела и направлена в сторону, противоположную деформации.

38. Сила упругости – сила, возникающая при деформации.

39. Механическая система – это совокупность материальных точек, рассматриваемых как единое целое.

40. Внутренние силы – силы взаимодействия между материальными точками внутри механической системы.

41. Внешние силы – силы, действующие на систему тел со стороны внешних тел, т. е. тел, не входящих в данную систему.

42. Замкнутая система – система тел, на которые не действуют внешние силы.

43. Сила трения – сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого. Направлена в сторону, противоположную движению.

44. Внешнее трение – трение, возникающее в плоскости касания тел при их относительном перемещении.

45. Внутреннее трение – трение, возникающее между частми одного и того тела. В жидкостях и газах между слоями.

46.Сила трения покоя – сила, возникающая на границе двух тел без относительного движения.

47.Закон сохранения импульса: геометрическая сумма импульсов тел, образующих замкнутую систему, остаётся постоянной при любых движениях и взаимодействиях тел этой системы.

48. Центр масс – это точка, через которую должна проходить линия равнодействующих сил, что бы тело двигалось поступательно.

49. Закон движения центра масс – центр масс системы движется как материальная точка, в которой сосредоточена вся масса и на которую действует сила. равная геометрической сумме всех сил, действующих на тело.

                                                       

                                         Работа и энергия.

50. Энергия- мера различных форм движения и взаимодействия тел.

51.Работа механическая – количественная характеристика процесса обмена энергией между взаимодействующими телами.

52. Единица измерения работы– джоуль (Дж). 1 джоуль – работа, совершаемая силой в 1 Н за 1 секунду.

53. Мощность – физическая величина, характеризующая скорость совершения роботы.

Единица измерения мощности – ватт (Вт). 1 ватт – мощность , при которой за 1 секунду совершается работа в 1 джоуль.

54. Два вида механической энергии – потенциальначя и кинетическа.

 55. Кинетическая энергия – энергия движения тела или системы тел.

56. Теорема о кинетической энергии тела: работа равнодействующей сил, приложенных к телу, равна изменению его кинетической энергии.

57. Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия.

58. Потенциальное поле– поле, в котором работа, совершаемая действующими силами при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от формы траектории, а зависит от начального и конечного положения тела. 

59. Консервативная сила-сила, работа которой при перемещении точки не зависит от формы траектории, а зависит только от начального и конечного положения.

60.Диссипативная сила- сила, работа которой при перемещении точки  зависит от формы траектории.

61. Закон сохранения полной механической энергии: полная механическая энергия системы тел остаётся неизменной при любых движениях и взаимодействиях системы.

62.Удар – это столкновение двух или более тел, при котором взаимодействие длится очень короткое время.

63. Линия удара – прямая, проходящая через точку соприкосновения тел, перпендикулярная к поверхности их соприкосновения.

64.Центральный удар – это удар, при котором тела до удара движутся вдоль прямой,  проходящей через центры их масс.

65.Абсолютно неупругий удар – столкновение двух тел, после которого тела движутся вместе.

66. Момент инерции материальной точки относительно оси – это скалярная величина, равная произведению массы точки  на квадрат расстояния от этой точки до оси.

67. Момент инерции системы относительно оси – это скалярная величина, равная сумме произведений  масс материальных  точек  на квадраты их  расстояний  до  рассматриваемой оси.

68.Теорема Штейнера: Момент инерции материальной точки относительно любой  оси вращения равен моменту его инерции J_с  относительно параллельной   оси, проходящей через центр  С  масс тела, сложенному с произведением массы точки  на квадрат расстояния  а между осями.

69. Момент силы  относительно неподвижной точки О –  это физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора, проведенного из точки О в точку приложения силы,  на эту силу.

70. Момент импульса  материальной точки А  относительно неподвижной точки О – это  физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора, проведенного из точки О в точку А, на вектор импульса.

71.Уравнение (закон) динамики вращательного движения твёрдого тела относительно неподвижной оси: производная момента импульса твёрдого тела относительно оси равна моменту сил относительно той же оси.

72. Закон сохранения момента импульса:  момент импульса замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

73.Изотропность- постоянство физических законов относительно выбора направления осей координат системы отсчёта.

74. Деформация твёрдого тела – изменение под действием сил размеров и объёма тела.

75.  Упругая деформация – деформация, при которой после прекращения действия внешних сил тело принимает первоначальные размеры и форму.

76. Пластическая (остаточная) деформация – деформация, которая сохранятся после прекращения действия сил.

77.Предел текучести – напряжение, при котором появляется заметная остаточная деформация.

  Тяготение. Элементы теории поля.

78. Закон всемирного тяготения: Сила, с которой две материальные точки притягиваются друг к другу, прямо пропорциональна произведению масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

79. Сила тяжести – сила, с которой Земля притягивает к себе тела.

80. Вес тела – это сила, с которой тело, вследствие притяжения к земле, действует на опору или подвес.

81. Обобщённый закон Галилея: все тела в одном и том же поле тяготения падают с одинаковым ускорением.

82.Невесомость – состояние тела, при котором оно движется только под действием силы тяжести.

83. Эквипотенциальные поверхности – поверхности, имеющие одинаковый потенциал.

84. Первая  космическая (круговая )скорость – минимальная скорость, которую надо сообщить телу, что бы оно вращалось вокруг Земли по круговой орбите, т. е. стало искусственным спутником Земли.

85.  Вторая  космическая (параболическая )скорость – минимальная скорость, которую надо сообщить телу, что бы оно могло преодолеть притяжение Земли и превратиться в спутник Солнца, т. е. что бы его орбита в поле тяготения Земли стала параболической.

 86. Третья  космическая скорость – минимальная скорость, которую надо сообщить телу на Земле, что бы оно покинуло пределы Солнечной системы, преодолев притяжение Солнца.

87. Неинерциальная система отсчёта – это система отсчёта,  которая движется относительно инерциальной с ускорением.    

    Механика жидкостей.

88. Несжимаемая жидкость – жидкость, плотность которой всюду одинакова и не изменяется с течение времени.

 89. Давление жидкости – физическая величина, равная отношению нормальной силы, действующей со стороны жидкости на единицу площади.

 90. Единица давления – паскаль. 1 паскаль – давление, создаваемое силой 1 Н на площадь 1м2. 

  91. Закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (газ), действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, равная весу жидкости (газа), вытесненной в объёме данного тела.

92. Гидростатическое давление – давление, обусловленное силой тяжести зависящее от глубины под поверхностью жидкости.

 93.Закон Бернулли: давление жидкости, текущей в трубе, больше в тех частях трубы, где скорость течения меньше, и меньше там, где скорость больше.

94. Вязкость (внутреннее трение) – свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой.

95. Единица вязкости – паскаль- секунда.

96. Ламинарное (слоистое) течение – течение жидкости, при котором вдоль потока каждый выделенный слой скользит относительно  соседних, не перемешиваясь с ними.

 97. Турбулентное (вихревое ) течение –  течение жидкости, при котором вдоль потока происходит интенсивное вихреобразование и перемешивание жидкости (газа).

 Специальная теория относительности.

 

98. Постулаты Эйнштейна:

 1) Принцип относительности: никакие опыты (механические, электрические, оптические), проведенные внутри данной инерциальной системы отсчёта, не дают возможность обнаружить, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно. Все законы природы инвариантны по отношению  к переходу от одной инерциальной системы отсчёта к другой.

   Иначе: Все процессы в природе происходят в любой инерциальной системе отсчёта одинаково.

 2) Принцип инвариантности скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости источника света или наблюдателя, одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и является наибольшей

 Молекулярная физика и термодинамика.

Молекулярная физика – раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении.

 

Термодинамика – раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями.

 

Термодинамическое равновесие – равновесие макроскопической системы, если её состояние с течением времени не изменяется. 

 

Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

 

Идеальный газ–  идеализированная модель, по которой:

-собственный объём молекул пренебрежимо мал по сравнению с объёмом сосуда;

-между молекулами газа отсутствует взаимодействие;

-столкновение молекул между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие.

                    Далее по ссылке продолжение теории по Молекулярной физике

 

 

 

help-fizmat.ucoz.ru