Билет № 1
Механическое движение тела — изменениеего положения в пространстве относительно других тел. Основная задача механики-определять положение тела в любой момент времени. Для этого надо найтиматематическое описание движения и установить связь между величинами,характеризующими движение. Движение тела, при котором все его точки движутсяодинаково (то есть тело не вращается и не поворачивается), называетсяпоступательным.. S=t
Относительность механическогодвижения.
Каждое тело в любой момент временизанимает определенное положение в пространстве относительно других тел. Еслидвижение происходит относительно двух систем координат (неподвижной иподвижной), то скорость тела относительно неподвижной системы координат равнагеометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы координат искорости подвижной системы координат относительно неподвижной
Материальная точка.
Материальная точка- тело, размерамикоторого в данных условиях движения можно пренебречь.
Система отсчета.
Положение тела можно задать толькоотносительно какого-нибудь другого тела, которое называют телом отсчета. Егоможно выбирать произвольно. Когда тело отсчета уже выбрано, через какую-нибудьего точку проводят оси координат, и положение любого объекта в пространстве описываютее координатами. Система отсчета: тело отсчета, система координат, связанная сним, и прибор для измерения времени.
Траектория.
Траектория- линия, описываемая теломпри движении.
Вектор перемещения.
Перемещение- направленный отрезокпрямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим. Проекциивектора перемещения на оси координат равны изменениям координат тела.
Путь.
Путь-скалярная величина, равная расстоянию от начального пункта движения доконечного, измеренному вдоль траектории.
Закон сложения скоростей скоростьлодки Vотносительно неподвижной системыкоординат мы получим, разделив перемещение Sна время t: v=s/t=s1/t+s2/tили v=v1+v2, где V2=S2/t– скорость плота относительно берега(скоростьберега) формула сложенияскоростей. Скорость тела относительно неподвижной системы координатравна геометрической сумме скорости тела относительно подвижной системыкоординат и скорости подвижной системы относительно неподвижной. Сложениескоростей.
Скорость-векторная величина, и над ней можно производить действия сложения. Еслидвижение происходит относительно двух систем координат (неподвижной иподвижной), то скорость тела относительно неподвижной системы координат равнагеометрической сумме скорости тела относительно подвижной системы координат искорости подвижной системы координат относительно неподвижной. Ускорение- этоскорость изменения скорости. Оно равно отношению изменения скорости тела кпромежутку времени, за которое это перемещение произошло.
Прямолинейное равномерное и равнопеременноедвижение.
Равномерное прямолинейное движение — движение, при котором тело (точка) за любые равные промежутки времени совершаетодинаковое перемещение. При таком движении не изменяется ни модуль нинаправление скорости. uX =(x-x0)/t;x=x0+uXt. Равнопеременноедвижение- движение с равномерно изменяющейся скоростью, то есть с постоянным помодулю ускорением. Ускорение- векторная величина, равная отношению измененияскорости тела к промежутку времени, за который это перемещение произошло.Движение с возрастающей по модулю скоростью называют равноускоренным, субывающей- равнозамедленным. a=(u-u0)/t; u=u0+at.
Зависимости скорости, координат ипути от времени.
Равномерное прямолинейное движение: u=(x-x0)/t; x=x0+ut; S=x-x0.Прямолинейное равнопеременное движение: u=u0+at; x=x0+u0t+at2/2; S=(u2-u02)/2a, S=u0t+at2/2.
2Магнитноеполе.
Магнитное поле- неразрывно связанная с током материальнаясреда, через которую осуществляется взаимодействие на расстоянии проводников стоком. Магнитное поле обладает энергией, которая непрерывно распределена впространстве. Магнитное поле создается либо движущимися электрическимизарядами, либо переменным электрическим полем и действует только на движущиесязаряды. Магнитные поля токов одинакового направления усиливают друг друга, атоков противоположного направления ослабляют друг друга.
Магнитные свойства вещества.
Вещества бывают парамагнитными,ферромагнитные и диамагнитные. Парамагнитные- вещества, магнитная проницаемостькоторых немного больше, чем у вакуума. Попадая в магнитное поле, они немногоусиливают его у конца стержня за счет своего магнетизма, и ослабляют его рядомсо стержнем. Ферромагнитные- вещества, магнитная проницаемость которых во многораз больше, чем у вакуума. Попадая в магнитное поле, они намагничиваются изначительно усиливают его за счет своего магнетизма у полюсов. Диамагнитные-вещества, магнитная проницаемость которых меньше, чем у вакуума. Они ослабляюту концов магнитное поле, в которое попали. Магнитное поле внутри диамагнитноговещества меньше, чем снаружи.
Ферромагнетики.
Ферромагнетики-вещества, магнитная проницаемость которых во много раз больше, чем у вакуума.Их применяют для получения сильного магнитного поля. Попадая в магнитное поле,они намагничиваются и значительно усиливают его за счет своего магнетизма уполюсов. В их атомах есть электроны, которые, двигаясь по орбитам вокруг ядер,совершают вращение вокруг своей оси. Магнитные поля таких электронов оченьсильные и так расположены в пространстве, что при наложении усиливают другдруга. Внешнее магнитное поле у полюсов ферромагнетиков велико, так как великои внутреннее
ТемператураКюрипритемпературе, большей некоторой определённой для данного ферромагнетика,ферромагнитные св-ва его исчезают. Эту температуру назыв. Температурой Кюри поимени открывшего это явление фран. Учёного. Если сильно нагреть намагниченныйгвоздь, то он потеряет способность притягивать к себе железные предметы. Дляжелеза-7530С, никель 3630С, кобальт 1000 0С.сущ-т ферромагнитные сплавы, у которых темп-а Кюри меньше 100 0C
Билет№ 2
Зависимости скорости, координат ипути от времени.
Равномерноепрямолинейное движение: u=(x-x0)/t; x=x0+ut; S=x-x0. Прямолинейное равнопеременноедвижение: u=u0+at; x=x0+u0t+at2/2; S=(u2-u02)/2a, S=u0t+at2/2. Неравномерное движение,при котором скорость тела за каждую единицу времени и вообще за любые равныепромежутки времени изменяется одинаково – называется равноускоренным.Если в некоторый начальный момент времени скорость тела V0, а черезпромежуток времени tона оказывается равной V, то, для того чтобы узнать,на сколько скорость изменилась за единицу времени, нужно взять отношениеизменения скорости V– V0к промежутку времени t. Этоотношение V– V0/t и есть быстрота измененияскорости. Её называют ускорением. Ускорение- это скорость измененияскорости. Так как ускорение равно произведению векторной величины V-V0на скалярную величину 1/t, тоускорение величина векторная. Если скорость тела по модулю велико, это значит,что тело быстро набирает скорость (когда оно разгоняется) или быстро теряетскорость(при торможении). Зная начальную скорость V0и его ускорение a, можнонайти скорость тела Vв любой момент времени. V=V0+at.Единицаускорения. Таккак a=V-V0/t, то модуль ускорения равенединице, если равен единице модуль изменения скорости V-V0и равен единице промежутоквремени t. Поэтому за единицу ускорения в СИ принимается ускорение такогоравноускоренного движения, при котором за 1 с скорость тела изменяется на 1м/с. следовательно, в СИ ускорение выражается в метрах в секунду за секунду илив метрах на секунду в квадрате(м/с2). Vx=V0x+axl..Vx2=2axSx.
2 Действие магнитного поля на рамку с током.
Магнитное поле оказываеториентирующее действие на рамку с током. В качестве направления мы выбираемнаправление нормали рамки с током, свободно установленной в поле. Направлениевектора В определяется правилом правого винта.
Индукция магнитного поля (магнитнаяиндукция).
Магнитная индукция- вектор, величинаего равна отношению силы F,приходящейся на единичный элемент тока (силовая характеристика поля в даннойего точке). Она не зависит от вносимого в данную точку поля элемента тока. B=F/I2Dl. 1 Тесла- такая магнитная индукция, которая возникаетпри действии на единичный элемент тока силой в 1 Ньютон. Направление магнитнойиндукции совпадает по направлению с силой, действующий на проводник.
Опыты Фарадея.
Электромагнитная индукция- явлениевозникновения в замкнутом проводнике электрического тока, обусловленногоизменением магнитного поля. Явление электромагнитной индукции состоит в появленииЭДС в контуре при изменении:1)магнитного потока через площадку, ограниченнуюконтуром; 2)площади замкнутого контура, находящимся в магнитном поле; 3)угланаклона плоскости контура к нормали.
Явление электромагнитной индукции.
Электромагнитная индукция- явлениевозникновения в замкнутом проводнике электрического тока, обусловленногоизменением магнитного поля. Создаваемый при этом источник тока стали называтьЭДС индукции, а возникающий ток- индукционным. Направление тока можно определитьпо правилу правой руки: В- входит в ладонь, u(направление движения проводника)- большой палец, I — другие пальцы.
Закон электромагнитной индукции.
Индукционный ток создает собственноемагнитное поле. Поле, вызвавшее появление тока, и поле, появившееся,взаимодействуют между собой.
Правило Ленца.
Правило Ленца: ЭДС индукции вызываетв замкнутом проводнике такой индукционный ток, который своим магнитным полемпротиводействует причине, возбуждающей ЭДС. Величина ЭДС индукции прямопропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего внутри рамки.eин=-DФ/Dt.
Самоиндукция.
При замыкании цепи: самоиндукция-явление, при котором переменное магнитное поле, созданное током в какой-либоцепи, возбуждает ЭДС индукции в той же самой цепи. Ток направлен противоположнопервичному току. При размыкании цепи: запасенная в магнитном поле этой цепиэнергия превращается в энергию самоиндукции. Ток направлен одинаково спервичным током.
ЭДСсамоиндукции. I(R+r)+UC=EL=-LI¢=-LDI/Dt; R+r®0 ÞI(R+r)®0; -LI¢=UC=q/C; I¢=q/LC.
Это явленияне прекращения тока в замкнутых контурах не мгновенно при отключении источника.
Индуктивность.
L — коэффициент, зависящий только от свойств контура. Ф=LI. Индуктивность контура численно равна потоку напряженностимагнитного поля, пронизывающему этот контур и созданному током силой в 1 А,протекающим по этому контуру. Единица индуктивности- Генри. [Гн]=[Вб А]. 1 Генри- такая индуктивностьконтура, при которой при силе тока в нем в 1 Ампер возникает магнитный поток в1 Вебер.
Энергиямагнитного поля катушки с токомдля создания тока необходимо затратить энергию,т.е. необходимо совершить работу. Объясняется это тем, что при замыкании цепи,когда ток начинает нарастать, в проводнике появляется вихревое электрическоеполе, действующее против того электрического поля, которое создаётся впроводнике благодаря источнику тока. Для того, чтобы сила тока стала равной I,источник тока должен совершить работу против сил вихревого поля. Эта работаидёт на увеличение энергии магнитного поля тока. При размыкании цепи токисчезает и вихревое поле совершает положительную работу. Запасённая токомэнергия выделяется. Это обнаруживается по мощной искре, возникающей приразмыкании цепи с большой индуктивностью.W=LI2/2.
Билет № 3
1Равномерное движение по окружности.
Движение тела по окружности-криволинейное, при нем изменяется две координаты и направление движения.Мгновенная скорость тела в любой точке криволинейной траектории направлена покасательной к траектории в этой точке. Движение по любой криволинейнойтраектории можно представить как движение по дугам некоторых окружностей.Равномерное движение по окружности- движение с ускорением, хотя по модулюскорость не изменяется. Равномерное движение по окружности- периодическоедвижение.
Линейная и угловая скорости.
Линейная скорость- величина,измеряемая отношением длины дуги окружности ко времени, за которое эта дугапройдена. Она направлена в любой момент времени по касательной к окружности, вданной ее точке. u=2pR/T. Угловаяскорость- величина, измеряемая отношением угла поворота тела ко времени, закоторое произошел этот поворот. w=2p/RÞu=wR.
Период и частота обращения.
Период обращения- величина, равнаяпромежутку времени, за который тело совершило полный оборот при равномерномдвижении по окружности. v=2pR/T. Частотаобращения- число оборотов по окружности в единицу времени. n=1/T. v=2pRn. a=4p2n2R.
Ускорение при равномерном движениитела по окружности.
Ускорение тела центростремительно,то есть направлено по радиусу окружности к ее центру. Модуль ускорения зависит отквадрата скорости тела и от радиуса соответствующей окружности. a=u2/r. T=pr; n=1/TÞv=2pr/T=2prnÞa=4p2r2/T2=4p2r2n2
2 Электрический ток в металлах.
Электрический ток- упорядоченноедвижение свободных электронов. Если внутри металла нет электрического поля, тодвижение электронов хаотично и в каждый момент скорости различных электроновимеют разную величину и направление. Как только оно появляется, на каждый электронначинает действовать сила, направленная в сторону, противоположную полю.Двигаясь под действием сил электрического поля, электроны приобретают некоторуюкинетическую энергию. При соударениях она частично передается атомам и ионамрешетки. Из-за этого происходит более интенсивное выделение тепла. При наличиитока происходит переход энергии упорядоченного движения электронов в энергиюхаотического движения атомов, ионов и электронов (то есть во внутреннюю энергиютела). При наличии тока внутренняя энергия тока увеличивается.Сверхпроводимость- явление исчезновения сопротивлениянекоторых веществ (металлов, растворов солей) при понижении температуры почтидо абсолютного нуля. Сверхпроводимость
В1911 г. нидерландский ученый Камерлинг-Оннес обнаружил, что при понижениитемпературы ртути до 4,1 К ее удельное сопротивление скачком уменьшаетсядо нуля. Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре,отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью. Материалы,обнаруживающие способность переходить при некоторых температурах, отличных отабсолютного нуля, в сверхпроводящее состояние, называются сверхпроводниками.
Прохождениетока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому однаждывозбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может существоватьнеограниченно долго без изменения.
Сверхпроводящиевещества уже используются в электромагнитах. Однако получить сколь угодносильное магнитное поле с помощью сверхпроводящего магнита нельзя, т. к.очень сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние. Поэтому длякаждого проводника в сверхпроводящем состоянии существует критическое значениесилы тока, превзойти которое, не нарушая сверхпроводящего состояния, нельзя.
Объяснениесверхпроводимости возможно только на основе квантовой теории. Оно было данолишь в 1957 г.
В 1986 г. была открыта высокотемпературнаясверхпроводимость керамик – соединений лантана, бария, меди и кислорода.Сверхпроводимость таких керамик сохраняется до температур около 100 К.ЗаконОма для участка цепи
Рассмотрим простейшую электрическую цепьпостоянного тока, составленную из одного гальванического элемента и проводника.На внешнем участке цепи электрические заряды движутся под действием силэлектрического поля. Перемещение зарядов внутри проводника не приводит квыравниванию потенциалов всех точек проводника, т. к. в каждый момент времениисточник тока доставляет к одному концу цепи точно такое же количествозаряженных частиц, какое из него перешло к другому концу внешней электрическойцепи. Поэтому сохраняется неизменным напряжение между началом и концом внешнегоучастка электрической цепи; напряженность электрического поля внутрипроводников такой цепи отлична от нуля и постоянна во времени.
Немецкийфизик Георг Ом в 1826 г. обнаружил, что отношение напряжение между концамиметаллического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе токав цепи есть величина постоянная. Эту величину называют электрическим сопротивлением проводника.
Экспериментальноустановленную зависимость силы тока от напряжения и электрическогосопротивления участка цепи называют законом Ома для участка цепи:
I=q/t;I=[Sпод I(t)]Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональнаэлектрическому сопротивлению участка цепи.Зависимостьсопротивления проводника от температуры.
Еслипропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, то амперметр покажетуменьшение силы тока. Это означает, что с сопротивлением температуры сопротивлениепроводника меняется.
Еслипри температуре, равной 0°С, сопротивление проводникаравно R0, а при температуре t оно равно R, то относительноеизменение сопротивления, как показывает опыт, прямо пропорционально изменениютемпературы t: (1)
Коэффициент называется температурным коэффициентом сопротивления.Он характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры.
Температурныйкоэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивленияпроводника при повышении температура на 1 К.
Длявсех металлов и мало меняется приизменении температуры, то можно считать, что удельное сопротивление проводникалинейно зависит от температуры.
Сприближением температуры к абсолютному нулю удельное сопротивлениемонокристаллов становится очень малым. Этот факт свидетельствует о том, что видеальной кристаллической решетке металла электроны перемещаются под действиемэлектрического поля, не взаимодействуя с ионами решетки. Электронывзаимодействуют лишь с ионами, не находящимися в узлах кристаллической решетки.
Приповышении температуры возрастает число дефектов кристаллической решетки из-затепловых колебаний ионов, – и это приводит к возрастанию удельногосопротивления кристалла.
Билет№ 4
Первыйзакон Ньютона.
Существуют такие системы отсчёта,относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скоростьпостоянной, если на него не действуют другие тела(или действия другихкомпенсируются)
Всякое тело продолжает оставаться всвоем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, покаприложенные силы не заставят его изменить это состояние. Само явление сохраненияскорости постоянной называется инерцией.
Понятие об инерциальных инеинерциальных системах отсчета.
Инерциальная система отсчета-система, в которой всякое тело бесконечно удалено от других тел и не испытываетускорения. Она должна быть условно неподвижной или движущейся равномерно ипрямолинейно. Неинерциальная система отсчета- система отсчета, которая движетсяускоренно относительно какой-то другой, инерциальной системы.
2Электрический ток в электролитах.
Электролитами являются растворысолей, кислот и щелочей. Заряженные частицы образуются в результатеэлектролитической диссоциации. Молекулы растворяемых веществ распадаются наионы. В отсутствии внешнего электрического поля все частицы находятся вхаотическом тепловом движении. Если ионы находятся во внешнем поле, тоначинается их упорядоченное движение двумя встречными потоками: положительныеионы устремляются к катоду, отрицательные- к аноду. Суммарный ток через растворскладывается из обоих потоков.
Закон электролиза (закон Фарадея).
Электролиз- процесс выделениявещества на электродах и его перехода с одного на другой. Первый закон Фарадея:масса вещества, выделившегося при электролизе, пропорциональна суммарномузаряду всех ионов, прошедших через электролит. m=kDq=kIDt, где k — электрохимический эквивалент вещества. Второй закон Фарадея устанавливает связьмежду химическим и электрохимическим эквивалентами вещества: k=M/FZ, где M — молярнаямасса вещества, Z — валентность вещества, F — постоянная Фарадея. F=9,65 104 Кл/моль.
Определение заряда электрона формулу m=M/neNa*IDtможно использовать для определения заряда e. e=M/mn*IDt.
Принцип относительности Телонаходиться в состоянии покоя (отностительно Земли), если действие на негодругих тел скомпенсированы. В классической механике u, путь, движениеотносительны. Если по отношению к одной системе отсчёта тело покоится, тоотносительно других тел С.О. тело может двигаться это приводит к одному изосновных законов механики 1 закону Ньютона.
Инерция — это явлениесохранения uтела, еслина него не действуют другие тела или действия этих тел скомпенсированы.
ИСО — это С.О.,которые либо покоится либо движется прямолинейно и равномерно(Земля вокругСолнца).
НИСО-это С.О.,кот. Движется с ускорением.
Классическая механика справедливадля uu, путь, покой, движение –относительны; m, длина тела, время – абсолютны. Принципотносительности Галилея. Никакими механическими опытами, проведеннымивнутри данной системы отсчета, нельзя установить, находится ли данная система впокое или равномерно прямолинейно движется. СТО- все законы механики протекаютсовершенно одинаково в любой НСО. Это новое учение о пространстве и времени,пришедшее на смену клас. Представлениям в физике. Создана Эйнштейном: 1 постулат:“постулат относительности все законы визики протекают совершенно одинаково влюбой ИСО. 2 Скорость света в вакууме одинакова для всех ИСО. Она не зависит ни от источника, ни от скорости приемникасветового сигнала. Следствия СТО(справедливы для тех, u=с )1) уменьшениедлины.2)увеличение m.3)замедление t. Причинойнесамостоятельности клас. представлений о пр-ве и tявл. Неправильноепредставление о возможности мгновенной передачи взаимодействий и сигналов изодной точки пр-ва другую.
Билет № 5
1. Действие одного тела на другое,действие кот. Вызывает ускорение, назыв. силой. Сила определяет а, а не u. Это значит, что сила не есть причина движения. Сила – этовеличина изменения движения, т.е. изменения uдвижения. Различныеопыты показывают, что если на разные тела действуют одна и таже сила, товеличина, равная произведению mтела на его a, остаётся одной и той же. Это и позволило Ньютонусформулировать важнейший закон движения, называемый 2 з-м Ньютона. Второй закон Ньютона.
Второй закон Ньютона – основной закон динамики. Этот закон выполняется только в инерциальных системах отсчета. Приступая к формулировке второгозакона, следует вспомнить, что в динамике вводятся две новые физические величины– масса тела m и сила m – являетсяколичественной характеристикой инертных свойств тела. Она показывает, как тело реагируетна внешнее воздействие. Вторая – сила Сила, действующая на тело, равна произведениюмассы тела на сообщаемое этой силой ускорение. Это и есть второй закон Ньютона.Он позволяет вычислить ускорение тела, если известна его масса mи действующая на тело сила В Международной системе (СИ) за единицу силы принимаетсясила, которая телу массой 1 кг сообщает ускорение 1 м/с2. Этаединица называется ньютоном (Н). Ее принимают в СИ за эталонсилы. Если на тело одновременно действуют несколько сил (например, равнодействующуювсех сил <