Динамика законы ньютона

ПЕРВЫЙ ЗАКОН НЬЮТОНА (ЗАКОН ИНЕРЦИИ)

Существуют такие системы отсчета, относительно которых тело находится в покое или движется прямолинейно и равномерно, если на него не действуют другие тела или действия тел компенсируются (уравновешиваются).

Явление сохранения скорости тала при отсутствии действия на него других тел или при компенсации действия других тел называется инерцией.

Системы отсчета, в которых выполняются законы Ньютона, называются инерциальными системами отсчета (ИСО). К ИСО относятся системы отсчета связанные с Землей или не имеющие ускорения относительно Земли. Системы отсчета, движущиеся с ускорением относительно Земли, являются неинерциальными, в них законы Ньютона не выполняются. Согласно классическому принципу относительности Галилея все ИСО равноправны, законы механики имеют одинаковую форму во всех ИСО, все механические процессы протекают одинаково во всех ИСО (никакими механическими опытами, проведенными внутри ИСО, нельзя определить находится она в покое или движется прямолинейно и равномерно).

ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

Скорость тела изменяется при действии на тело силы. Любое тело обладает свойством инертности. Инертность – это свойство тел, состоящее в том, что для изменения скорости тела требуется время, скорость тела мгновенно измениться не может. То тело, которое больше изменяет свою скорость при действии одинаковой силы, является менее инертным. Мерой инертности служит масса тела.

Ускорение тела прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально массе тела.

Сила и ускорение всегда сонаправлены. Если на тело действуют несколько сил, то ускорение телу сообщает равнодействующая этих сил (), которая равна векторной сумме всех сил, действующих на тело:

Если тело совершает равноускоренное движение, то на него действует постоянная сила.

ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

Силы возникают при взаимодействии тел.

Тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению.

Особенности сил, возникающих при взаимодействии:

1. Силы всегда возникают парами.

2 Силы, возникающие при взаимодействии, имеют одну природу.

3.Силы, не имеют равнодействующей, т. к. приложены к разным телам.

Силы в механике

СИЛА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ - сила, с которой притягиваются все тела во Вселенной.

ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ : тела притягиваются друг к другу с силами прямо пропорциональными произведению их масс и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними.

(формулой можно пользоваться для расчета притяжения точечных тел и шаров), где G-гравитационная постоянная (постоянная всемирного тяготения), G=6,67·10^-11, -массы тел, R-расстояние между телами, измеряется между центрами тел.

СИЛА ТЯЖЕСТИ – сила притяжения тел к планете. Сила тяжести вычисляется по формулам:

1) , где - масса планеты, - масса тела, - расстояние между центром планеты и телом.

2) , где - ускорение свободного падения,

Сила тяжести всегда направлена к центру тяжести планеты.

- радиус орбиты искусственного спутника, - радиус планеты, - высота спутника над поверхностью планеты,

Тело становится искусственным спутником, если ему в горизонтальном направлении сообщить необходимую скорость. Скорость, необходимая для того, чтобы тело двигалось по круговой орбите вокруг планеты, называется первой космической скоростью. Чтобы получить формулу для вычисления первой космической скорости, необходимо помнить, что все космические тела, в том числе и искусственные спутники, движутся под действием силы всемирного тяготения , кроме того, скорость – величина кинематическая, «мостиком» в кинематику может служить формула, следующая из второго закона Ньютона Приравнивая правые части формул, получаем:или Учитывая, что тело движется по окружности и поэтому обладает центростремительным ускорением , получаем: или . Отсюда - формула для вычисления первой космической скорости. Учитывая, что формулу для расчета первой космической скорости можно записать в виде: .Аналогично, используя второй закон Ньютона и формулы криволинейного движения, можно определить, например, период обращения тела по орбите.

СИЛА УПРУГОСТИ – сила, действующая со стороны деформированного тела и направленная в сторону, противоположную смещению частиц при деформации. Силу упругости можно вычислить с помощью закона Гука: сила упругости прямо пропорциональна удлинению: где - удлинение,

- жесткость, . Жесткость зависит от материала тела, его формы и размеров.

СОЕДИНЕНИЕ ПРУЖИН

Последовательное	Параллельное
Если , то	Если , то

Закон Гука выполняется только при упругих деформациях тел. Упругими называются деформации, при которых после прекращения действия силы тело приобретает прежние форму и размеры.

Если тело находится на опоре, то на него действует сила упругости, перпендикулярная опоре, которая называется силой реакции опоры

Если тело находится на подвесе, то на него действует сила упругости, направленная вдоль подвеса, которая называется силой натяжения нити

ВЕС ТЕЛА – это упругая сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

При вычислении веса тела Р надо помнить: если тело находится на горизонтальной опоре, то Р=N (по третьему закону Ньютона), аналогично, если тело находится на вертикальном подвесе, то Р=Т.

Частные случаи вычисления веса тела:

1) Тело движется с направленным вертикально вверх ускорением :

2) Тело движется с направленным вертикально вниз ускорением : .

3) Тело движется равномерно или с горизонтально направленным ускорением:

4) Тело свободно падает (на тело действует только сила тяжести): (невесомость).

СИЛА ТРЕНИЯ- сила, возникающая при соприкосновении поверхностей тел и препятствующая их перемещению относительно друг друга.

Возникает сила трения при 1) попытке сдвинуть тело с места (трение покоя); 2) при движении одного тела по поверхности другого.

При вычислении силы трения надо помнить: 1) если , то сила трения равна равнодействующей сил, действующих на тело: ; 2) если тело скользит по поверхности другого тела, то возникающая сила трения скольжения вычисляется по формуле: , где - сила реакции опоры (сила нормального давления), - коэффициент трения. Коэффициент трения зависит от материала соприкасающихся тел и от качества обработки поверхностей.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ДИНАМИКЕ

На наклонной плоскости длиной 5 и высотой 3 находится груз массой 50 Какую силу, направленную вдоль плоскости надо приложить, чтобы втаскивать груз с ускорением 0,2 Коэффициент сопротивления 0,04.

Алгоритм	Применение алгоритма
1. Записать краткое условие задачи и выразить все величины в единицах СИ.
2. Изобразить все силы, действующие на тело. 3. Изобразить вектор ускорения. 4. Выбрать систему координат (одномерную, если силы направлены вдоль одной прямой и двухмерную в остальных случаях).
5. Записать уравнение для вычисления равнодействующей сил.
6. Переписать уравнение для равнодействующей в скалярном виде, спроецировав силы на выбранные координатные оси, при этом расписать их по формулам.
7. Если необходимо, дополнить полученные уравнения формулами кинематики и математики.
8. Решить полученную систему уравнений.	Из выражаем и подставляем в .

Если по условию задачи происходит движение связанных тел, то алгоритм решения применяется к каждому телу отдельно, причем, со стороны одной нити на разные тела действует одинаковая по модулю сила натяжения.

БЛОКИ

В задачах на движение связанных тел часто речь идет о блоках. Различают блоки неподвижные, подвижные и полиспаст (комбинация подвижных и неподвижных блоков).

Н

ЕПОДВИЖНЫЙ БЛОК

Блок при подъеме груза остается неподвижным. Не

дает выигрыш в силе, т. е., если с помощью

неподвижного блока поднимают груз весом 500Н, то

к свободному концу веревки прикладывают силу

500Н. Неподвижный блок используется для

удобства, он позволяет изменить направление

действия силы: груз поднимают, например, вверх, а к свободному концу веревки прикладывают силу, направленную вниз.

ПОДВИЖНЫЙ БЛОК

ПОЛИСПАСТ

Содержание

СТАТИКА

В статике рассматриваются условия, при которых тело находится в состоянии равновесия (покоя). При решении задач по статике можно использовать:

1) алгоритм решения задач по динамике, при этом ;

2) правило моментов: рычаг находится в равновесии, если сумма моментов всех сил, действующих на рычаг равна нулю .

Правило моментов применяется к равновесию рычагов. Рычаг-это твердое тело, имеющее точку опоры.

МОМЕНТ СИЛЫ , где - плечо силы. Плечом силы называется кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия силы.

Если рычаг находится в равновесии под действием двух действующих на

него сил, то или , т. е. отношение сил, действующих на рычаг равно обратному отношению плеч.

Если в условии задачи указана масса рычага, то обязательно надо учитывать момент силы тяжести, которая приложена к центру тяжести рычага.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА УСЛОВИЕ РАВНОВЕСИЯ РЫЧАГА:

Рычаг массой 4уравновешен на опоре, если его укоротить на четверть длины, то какую вертикальную силу надо будет приложить к отрезанному концу, чтобы сохранилось равновесие?

Ответ: 15

Содержание

ИМПУЛЬС И ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА.

ИМПУЛЬС ТЕЛА

Импульс в переводе с латыни – удар, толчок. Поэтому при решении задач по условию которых тела сталкиваются необходимо использовать понятие импульса.

Импульс тела , . Тело обладает импульсом, если движется, направление векторов и совпадают.

ВТОРОЙ ЗАКОН НЬЮТОНА В ИМПУЛЬСНОЙ ФОРМЕ

Согласно второму закону Ньютона вместо подставляем получим Произведение носит название импульс силы. , или - второй закон Ньютона в импульсной форме.

Импульс силы равен изменению импульса тела.

АБСОЛЮТНО УПРУГИЙ И АБСОЛЮТНО НЕУПРУГИЙ УДАРЫ

Абсолютно упругий удар – удар, при котором механическая энергия системы не изменяется.

Абсолютно неупругий удар – удар, при котором механическая энергия превращается во внутреннюю, тела после удара движутся как одно целое с общей скоростью.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА АБСОЛЮТНО УПРУГИЙ И НЕУПРУГИЙ УДАР:

Задача 1.Мяч массой 100, летевший со скоростью 20, ударился о горизонтальную плоскость. Угол падения (угол между направлением скорости и перпендикуляром к плоскости) равен 60^о. Найти изменение импульса, если удар абсолютно упругий.

Ответ: 2

Задача 2. Шарик массой 0,1свободно упал на горизонтальную площадку, имея в момент удара скорость 10. Найти изменение импульса при абсолютно неупругом ударе.

Ответ: 1

Используя результаты решения этих задач, можно изменение импульса при абсолютно упругом ударе (импульс силы) вычислить как удвоенный начальный импульс, взятый по модулю в проекции на ось, совпадающую с направлением действия силы (вектор силы перпендикулярен поверхности).

Аналогично изменение импульса при абсолютно неупругом ударе (импульс силы) можно считать равным начальному импульсу, взятому по модулю в проекции на ось, совпадающую с направлением действия силы (вектор силы перпендикулярен поверхности).

3) Закон сохранения импульса: в замкнутой системе тел геометрическая сумма импульсов всех тел остается величиной постоянной.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НА ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА

С судна массой 750произведен выстрел из пушки в сторону, противоположную его движению, под углом 60^о к горизонту. На сколько изменилась скорость судна, если снаряд массой 30вылетел со скоростью 1000 относительно судна.

Алгоритм	Применение алгоритма
1. Записать краткое условие задачи и выразить все величины в одной системе единиц.
2. Изобразить импульсы тел до взаимодействия.
3. Изобразить импульсы тел после взаимодействия.
4. Выбрать систему координат.	Выбрана одномерная система координат (ось ).
5. Записать закон сохранения импульса в векторной форме.	или
6. Переписать закон сохранения импульса в скалярной форме, спроецировав вектора на выбранные координатные оси.
7. Если необходимо, дополнить записанные уравнения формулами из других разделов физики.
8. Выразить из полученных уравнений искомую величину и вычислить ее.

Содержание

РАБОТА И МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Работа вычисляется по формуле: , где - угол между векторами силы и перемещения . В зависимости от значения косинуса угла работа силы может быть положительной, отрицательной или равной нулю: если 90^o<180^o, то <0; если 0<90^o, то >0; если , то

При решении задач надо помнить, что при вычислении работы по подъему тел под силой понимают вес тела ; если вычисляют работу по подъему протяженных тел, различные точки которых совершают разные перемещения от 0 до ,под перемещением понимают перемещение центра тяжести тела.

СВЯЗЬ РАБОТЫ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Тело может совершить работу, если обладает энергией, причем при совершении работы энергия тела изменяется. Существуют следующие формулы связи работы с изменением энергии:

1) : работа равна изменению кинетической энергии тела (теорема о кинетической энергии).

2) : работа равна изменению потенциальной энергии, взятому со знаком минус.(формула используется при вычислении работы силы тяжести, упругости, электростатических сил).

3) : работа равна изменению потенциальной энергии (формула используется при вычислении работы внешних сил, направленных против силы тяжести, упругости, электростатических сил).

МОЩНОСТЬ

МОЩНОСТЬ - быстрота совершения работы (работа, совершенная за единицу времени), вычисляется по формуле:

Если тело движется равномерно, то подставив вместо формулу для расчета работы, получим:

где тогда

МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Существует два вида механической энергии: кинетическая (энергия движения) и потенциальная (энергия взаимодействия).

Кинетической энергией тело обладает, если движется. Вычисляется кинетическая энергия по формуле:

Потенциальной энергией тело обладает, если:

1) поднято на некоторую высоту над нулевым потенциальным уровнем. Нулевой потенциальный уровень- любой произвольно выбранный уровень, на котором потенциальная энергия считается равной нулю. Вычисляется потенциальная энергия поднятого тела по формуле:

2) упруго деформировано. Потенциальная энергия упруго деформированных тел вычисляется по формуле:

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ПОЛНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Тело может обладать одновременно кинетической и потенциальной энергией. Сумма кинетической и потенциальной энергии тела называется полной механической энергией .

В замкнутой системе полная механическая энергия тел, взаимодействующих силами упругости и тяжести, остается величиной постоянной:

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НА ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

С какой наименьшей высоты должно соскользнуть тело в опыте с мертвой петлей радиуса , чтобы сделать полную петлю не выпадая? Трение не учитывать.

Алгоритм	Применение алгоритма
1. Записать краткое условие задачи и выразить все величины в одной системе единиц.	Решение:
2. Произвольно выбрать нулевой потенциальный уровень ().	См. на рисунке
2. Определить полную механическую энергию системы в начальный момент времени .	В точке полная энергия
3. Определить полную механическую энергию системы в последующий момент времени .	В точке полная энергия
4. Приравнять и .	или .
5. Если необходимо, дополнить полученное уравнение формулами из других разделов физики.	Тело не выпадет из петли, если в точке его вес и, следовательно, сила реакции опоры будет равна нулю. В этой точке на тело действует только сила тяжести, направленная вертикально вниз и тело обладает центростремительным ускорением . Из второго закона Ньютона следует, что . Приравнивая формулы для сил, получим: или .
6. Выразить из записанных уравнений искомую величину и вычислить ее.	Из выражаем и подставляем в

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ, ЕСЛИ В СИСТЕМЕ ДЕЙСТВУЕТ СИЛА ТРЕНИЯ ИЛИ ПРОИСХОДИТ НЕУПРУГОЕ СТОЛКНОВЕНИЕ

Если в системе действует сила трения, то закон сохранения полной механической энергии не выполняется, т. к. механическая энергия превращается во внутреннюю энергию, тела нагреваются, выделившееся при этом количество теплоты можно вычислить по формуле: .

Работу силы трения можно определить по формуле:

Не выполняется закон сохранения энергии при неупругих ударах, т. к. тоже происходит превращение механической энергии во внутреннюю энергию.

Содержание

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

Механические колебания- это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенный промежуток времени.

Свободные механические колебания рассматриваются на примерах колебаний математического и пружинного маятников.

Математический маятник – материальная точка, совершающая колебания на невесомой нерастяжимой нити.

Пружинный маятник – тело, совершающее колебания на пружине под действием силы упругости.

ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ:

1. СМЕЩЕНИЕ -отклонение тела от положения равновесия.

2. АМПЛИТУДА-максимальное по модулю отклонение тела от положения равновесия.

3.ПЕРИОД (Т)-промежуток времени, за который тело совершает одно полное колебание.

, где t-время, в течение которого совершено N колебаний.

-формула для вычисления периода колебаний математического маятника.

Если маятник совершает колебания в условиях при которых увеличивается сила натяжения нити, например, маятник движется с ускорением, направленным вертикально вверх, на маятник, кроме силы тяжести, действует, направленная вниз электрическая сила и т.п., то период колебаний математического маятника вычисляется по формуле: где сила, приводящая к увеличению силы натяжения нити.

Если маятник совершает колебания в условиях при которых уменьшается сила натяжения нити, например, маятник движется с ускорением, направленным вертикально вниз, на маятник, кроме силы тяжести, действует, направленная вверх электрическая сила и т.п., то период колебаний математического маятника вычисляется по формуле: где сила, приводящая к увеличению силы натяжения нити.

- формула для вычисления периода колебаний пружинного маятника.

4. ЧАСТОТА ()- число колебаний N, совершаемых телом за единицу времени.

(герц)

5. СВЯЗЬ ПЕРИОДА И ЧАСТОТЫ:

6. ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЧАСТОТА - число колебаний за 2секунд.

Различают свободные и вынужденные колебания. Свободные колебания происходят под действием внутренних, направленных к положению равновесия сил, возникающих после выведения колебательной системы из положения равновесия. Вынужденные колебания происходят под действием внешней, периодически изменяющейся, направленной к положению равновесия силы.

Если тело одновременно совершает свободные и вынужденные колебания, то возможен резонанс. Резонанс- это резкое возрастание амплитуды колебаний при

совпадении частоты собственных колебаний с частотой вынуждающей силы.

Гармонические колебания – это колебания, происходящие по закону синуса или косинуса. Если при , то колебания происходят по закону синуса; уравнение для имеет вид: Если при , то колебания происходят по закону косинуса; уравнение для имеет вид:

В записанных формулах - фаза колебаний.

где - начальная фаза колебаний.

Каждому значению времени, выраженному в долях периода, соответствует значение фазы, выраженное в радианах, например:

если , то ; если , то .

При гармонических колебаниях периодически изменяются координата, скорость, ускорение, кинетическая и потенциальная энергия тела.

Математический маятник
Пружинный маятник
Координата
Скорость	, где - амплитуда скорости.
Ускорение	,где - амплитуда ускорения Если колебания совершает математический маятник, то данные равенства относятся к тангенциальному ускорению, т.к. траекторией в данном случае является дуга окружности, то колеблющееся тело обладает еще центростремительным ускорением и полное ускорение ни в одной из точек не равно нулю.
Кинетическая энергия
Потенциальная энергия		, если нулевой потенциальный уровень совпадает с положением равновесия
Полная энергия

Содержание

МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ

Механическая волна - это колебание, распространяющееся в среде с течением времени.

Источником любой волны является колеблющееся тело. Частота волны определяется частотой колебаний тела. Волна не переносит частицы вещества, а переносит только энергию – основное свойство всех волн.

Длина волны - это расстояние, которое проходит волна за время равное периоду (это расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе).

скорость распространения волны.

Различают поперечные и продольные волны. Если волна распространяется в том же направлении, в котором происходят колебания частиц среды, то такая волна является продольной. Распространяются продольные волны в любых средах: твердых, жидких, газообразных. Если волна распространяется в направлении перпендикулярном направлению колебаний частиц среды, то такая волна является поперечной. Распространяются поперечные волны в твердых телах.

К механическим волнам относятся звуковые волны. Звуковые волны – это механические волны с частотой от 16 до 20000 .Механические волны с частотой ниже 16 называются инфразвуковыми, а выше 20000- ультразвуковыми. Скорость звука в твердых телах больше, чем в жидкостях, в жидкостях больше, чем в газах. Высота звука зависит от частоты звуковой волны: с ростом частоты повышается частота звука. Громкость звука зависит от амплитуды звуковой волны: при увеличении амплитуды повышается громкость звука.

ВОЛНОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ:

1) Отражение и преломление волн.

2) Дифракция волн – явление огибания волнами препятствий, размеры которых меньше или сравнимы с длиной волны.

3) Интерференция волн – сложение в пространстве когерентных волн в результате которого образуется устойчивое во времени распределение амплитуд результирующих колебаний.

Когерентные волны – волны с одинаковой частотой и постоянной во времени разностью фаз.

В точке, в которую две когерентные волны приходят в одинаковой фазе, образуется интерференционный максимум, волны усиливают друг друга.

В точке, в которую две когерентные волны приходят в противофазе, образуется интерференционный минимум, волны гасят друг друга, колебаний среды в данной точке не происходит.

Условие интерференционного максимума: разность хода двух волн равна четному числу длин полуволн.

Условие интерференционного минимума: разность хода двух волн равна нечетному числу длин полуволн.

4) Поляризация волн. Поляризованной называют волну, в которой колебания происходят в одной определенной плоскости. Поляризовать можно только поперечную волну.

Содержание

ДАВЛЕНИЕ

ДАВЛЕНИЕ вычисляется по формуле: (давление равно отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности).

Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в любую точку объема жидкости или газа. Объясняется закон Паскаля подвижностью молекул жидкости или газа.

В отличие от жидкостей и газов твердые тела передают давление в одном направлении – направлении действия силы.

На одном и том же уровне давление в жидкости и газе одинаково по всем направлениям. С увеличением глубины давление увеличивается. В неподвижной жидкости давление на некоторой глубине может быть вычислено по формуле: формула для расчета гидростатического давления, где плотность жидкости, отсчитывается от свободной поверхности жидкости. Если определяется давление жидкости на боковую поверхность какого – либо сосуда, то его можно определить по формуле: т. к. давление от 0 (у свободной поверхности жидкости) до .

Гидростатический парадокс: вес жидкости, налитой в сосуд, может отличаться от силы давления, оказываемой ею на дно сосуда. В расширяющихся кверху сосудах сила давления на дно меньше веса жидкости, в суживающихся - больше, если сосуд цилиндрический, то обе силы одинаковы. Если одна и та же жидкость налита до одной и той же высоты в сосуды разной формы, но одинаковой площадью дна, то сила давления на дно одинакова во всех сосудах и определяется весом заштрихованного столба жидкости.

Сообщающиеся сосуды – сосуды, соединенные между собой. В сообщающихся сосудах любой формы давление жидкости на любом уровне в разных коленах одинаково.

Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся цилиндрических сосудов различного диаметра, заполненных техническим маслом и закрытых поршнями площадью и .

Давление под большим и малым поршнями по закону Паскаля одинаково .

Содержание

СИЛА АРХИМЕДА

На любое тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная вертикально вверх. Силу Архимеда можно вычислить по формулам:

1) , где - плотность жидкости, в которой находится тело, - объем погруженной в данную жидкость части тела.

2) , где - вес тела в вакууме (в воздухе), - вес тела в жидкости.

3) (сила Архимеда равна весу вытесненной телом жидкости .

Условия плавания тел:

1) тело тонет, если сила Архимеда меньше силы тяжести (<), или плотность вещества тела больше плотности жидкости;

2) тело плавает внутри жидкости, если сила Архимеда равна силе тяжести () или плотность вещества тела равна плотности жидкости;

3) тело всплывает, если сила Архимеда больше силы тяжести (>) или плотность вещества тела меньше плотности жидкости. При всплытии тела сила Архимеда уменьшается, т. к. уменьшается объем погруженной в жидкость части тела. Всплытие заканчивается, когда сила Архимеда и сила тяжести становятся равными ().

Содержание

ОСНОВЫ МКТ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МКТ

1) Все вещества состоят из отдельных мельчайших частиц – молекул (атомов). Между частицами есть промежутки. При нагревании промежутки между частицами увеличиваются, что приводит к увеличению объема тела, при охлаждении промежутки уменьшаются, объем тела уменьшается.

2) Частицы вещества находятся в непрерывном, хаотичном движении, при повышении температуры скорость их движения увеличивается. Хаотичным движением частиц вещества объясняются такие явления, как броуновское движение и диффузия.

Броуновское движение – хаотичное движение взвешенных в жидкости или газе мельчайших частиц. Причина броуновского движения состоит в том, что молекулы жидкости или газа, двигаясь сталкиваются со взвешенными частицами и тем самым вынуждают их тоже двигаться.

Диффузия – взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие проникновения молекул одного вещества в межмолекулярные промежутки другого вещества.

3)Частицы вещества взаимодействуют: между ними существуют силы притяжения и отталкивания.

Особенности молекулярных сил:

- силы имеют электрическую природу: они обусловлены электрическим взаимодействием частиц, входящих в состав атомов.

- силы притяжения и отталкивания действуют одновременно, но по-разному зависят от расстояния между молекулами. При уменьшении расстояния между молекулами, увеличиваются одновременно и силы притяжения и силы отталкивания, но больше увеличиваются силы отталкивания, поэтому молекулы отталкиваются. При увеличении расстояния между молекулами, уменьшаются одновременно и силы притяжения и силы отталкивания, но больше уменьшаются силы отталкивания, поэтому молекулы притягиваются. При дальнейшем увеличении расстояния между молекулами силы прекращают действовать. На расстоянии примерно равном диаметру молекулы силы притяжения равны силам отталкивания.

НЕКОТОРЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МКТ

1) ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ (МОЛЕКУЛЯРНАЯ) МАССА () – показывает во сколько раз масса атома (молекулы) отличается от 1/12 массы атома углерода. Относительная атомная масса химического элемента определяется по таблице Менделеева. Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы.

2) КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВАгде число частиц в данном веществе, число частиц в 1любого вещества. постоянная Авогадро,

3) МОЛЯРНАЯ МАССА () – масса вещества в количестве 1кроме того

4) МАССА ЛЮБОГО КОЛИЧЕСТВА ВЕЩЕСТВА где масса одной молекулы (атома) вещества.

МКТ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

Идеальный газ – газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало.

Основное уравнение МКТ идеального газа: где давление газа (обусловлено ударами молекул газа о стенки сосуда и помещенное в газ тело); концентрация (число частиц в единице объема) среднее значение квадрата скорости. средняя квадратичная скорость. Если учесть, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы, то основное уравнение МКТ идеального газа можно написать в виде: связь давления со средней кинетической энергией поступательного движения молекулы.

Абсолютная шкала температур – шкала, по которой температура измеряется от абсолютного нуля, а каждый градус этой шкалы равен градусу по шкале Цельсия. Абсолютный нуль – это температура, при которой прекратилось бы тепловое движение молекул, абсолютный нуль не достижим. Связь абсолютной температуры с температурой по шкале Цельсия : .

С точки зрения МКТ абсолютная температура – это мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа: где постоянная Больцмана, При одинаковой температуре средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул всех газов одинакова.

Используя последнюю формулу и формулу связи давления и средней кинетической энергии поступательного движения молекулы, можно получить связь между давлением и абсолютной температурой:

Состояние газа можно описать с помощью макроскопических параметров – давления, температуры, объема. Уравнения, связывающие эти величины, называются уравнения состояния:

1) Уравнение Менделеева – Клапейрона: где универсальная газовая постоянная,

2) Уравнение Клапейрона: или Уравнение можно использовать в том случае, если масса газа не изменяется.

Процессы, происходящие с данной массой газа при неизменном значении одного из параметров, называются изопроцессами. Математические соотношения между двумя изменяющимися параметрами называются газовыми законами, их легко получить, например, из уравнения Клапейрона.

Изопроцессы	Перемен-ные параметры	Газовые законы	Графики
Изотермический процесс		или , зависимость между и обратно пропорциональная	изотермы
Изобарный процесс		или , зависимость между и прямо пропорциональная
Изохорный процесс		или ,зависи-мость между и прямо пропорциональная	изохоры

Содержание

ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ – это кинетическая энергия движения и потенциальная энергия взаимодействия частиц, составляющих тело.

Внутренняя энергия идеального газа определяется только кинетической энергией движения молекул, т. к., по определению, молекулы идеального газа не взаимодействуют, следовательно, потенциальная энергия их взаимодействия этого газа равна нулю.

Если в задаче идет речь об идеальном одноатомном газе, то при ее решении используют формулу для расчета внутренней энергии идеального одноатомного газа: Используя, уравнение Менделеева – Клапейрона , формулу можно записать в виде:

СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ТЕЛ.