Даутова К.В.. Терминологический словарь по физике

Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Башкирский государственный педагогический университет им. М.Акмуллы»

К.В. Даутова

Терминологический словарь по физике

Уфа 2011

УДК 53 (075.3) ББК 22.3я 73

Д54

Даутова К.В.

Терминологический словарь по физике: учебно-справочное посо-

бие [Текст]. – Уфа: Вагант, 2011. – 26 с.

Терминологический словарь по общей физике включает современное толкование физических понятий, законов и определений. Он соответствует государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования, направление 540200 физико-математическое образование, степень – бакалавр физико-математическое образование. Предназначен студентам и преподавателям.

Рецензент:

Р.К.Саитов, к.ф.-м.н., доцент

© Издательство БГПУ, 2011 © Даутова К.В., 2011

2

Механика Кинематика

Материальная точка - тело, размерами и формой которого можно пренебречьприописанииегомеханическогодвиженияврассматриваемомслучае.

Радиус-вектор r – характеристика пространственного положения

материальной точки, соединяющий ее с началом системы координат. Перемещение тела за промежуток времени t – разность радиусов-

векторов r2 r1 r или: вектор, соединяющий положения точки в мо-

менты времени t и t t .

Путь – скалярная величина, равная длине траектории за данный промежуток времени.

Средняя скорость – векторная величина, равная изменению пере-

мещения точки за единицу времени: v r

t

Мгновенная скорость – 1) скорость тела в данной точке траектории (перемещения или координаты); 2) предел, к которому стремится средняя скорость при бесконечном уменьшении интервала времени; 3) первая производная перемещения (пути, координаты) по времени:

нению скорости за единицу времени.

Мгновенное ускорение – 1) ускорение тела в данной точке траектории; 2)предел, к которому стремится среднее ускорение при бесконечном уменьшении интервала времени; 3) первая производная скорости по вре-

мени: a ddvt ,

Тангенциальное ускорение – характеристика изменения скорости в единицу времени по величине, проекция полного ускорения на направле-

ние скорости: at dvdt ,

Нормальное ускорение – характеристика изменения скорости в единицу времени по направлению, проекция полного ускорения на направление

нормаликвекторускорости: an vR2 , R – радиускривизнытраектории.

Модуль полного ускорения - a an 2 at 2 ;

3

Уравнение равноускоренного движения в естественном и коорди-

натном (по оси ОХ) видах:

Мгновенная угловая скорость, характеристика движения материальной точки по криволинейной траектории, равная: 1) изменению угла поворота радиуса-вектора в единицу времени, 2) первой производной угла

поворота радиуса-вектора по времени: d dt

Мгновенное угловое ускорение, характеристика изменения угловой скорости в единицу времени: первая производная угловой скорости по

времени: d dt

Равномерное вращение – движение по окружности с постоянной угловой скоростью, при этом нормальное ускорение постоянно, а тангенциальное ускорение равно нулю.

an 2 2 R; где R – радиус кривизны окружности.

R

Законы равноускоренного вращения:

0 t , 0 0t 2t 2 ;

Твердое тело – система материальных точек, расстояние между которыми постоянно при любом его положении.

Вращение вокруг неподвижной оси – все точки твердого тела дви-

жутся по окружностям. Скорость любой их них равна векторному произведению угловой скорости и радиуса-вектора: v r ;

Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела

Инертная масса – мера инертности тел. Гравитационная масса –

мера гравитации тел. Инертная масса равна гравитационной.

Сила – мера взаимодействия тел, является причиной ускорения. Импульс – векторная величина, равная произведению скорости тела

на его массу: p mv

1 закон Ньютона:

Существуют такие системы отсчета (инерциальные), в которых движение свободного тела происходит равномерно и прямолинейно;

2 закон Ньютона:

1)В инерциальных системах отсчета ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально векторной сумме действующих на тело сил (равнодействующей силе) и обратно пропорционально массе тела,

4

3 закон Ньютона:

Тела действуют друг на друга с силами, равными по величине и противоположными по направлению: F12 F21

Закон всемирного тяготения:

Материальные точки притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной

квадрату расстояния между ними: F mR1m2 2 ,

Первая космическая скорость – скорость движения тел вокруг не-

тела, R – расстояние тела до центра небесного тела.

Вторая космическая скорость – наименьшая скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно стало спутником Солнца: v 2Rg

Третья космическая скорость – скорость, которую необходимо сообщить телу, чтобы оно покинуло пределы Солнечной системы.

Сила тяжести – сила притяжения к Земле: Fт = mg

Сила упругости – характеристика электромагнитного взаимодействия тел, возникающая при упругих деформациях. При малых деформациях растяжения или сжатия справедлив закон Гука в виде: F k l , где к – жесткость тела, l – абсолютное удлинение.

Сила трения – характеристика электромагнитного взаимодействия тел при их соприкосновении.

Сила сухого трения скольжения: F = N, где – коэффициент тре-

ния, N - сила реакции опоры, закон Кулона-Амонтона. Направлена противоположно относительной скорости вдоль поверхности соприкасающихся тел. Сила трения покоя изменяется от 0 до силы трения скольжения. Сила трения каченияобратнопропорциональнорадиусукатящегосятела.

Сила вязкого трения (в газах или жидкостях): F rv , где r – коэффициент сопротивления, v - скорость тела.

5

Динамика абсолютно твердого тела, имеющего неподвижную ось вращения.

Момент силы относительно оси 0 – характеристика вращательного действия на тело, равна векторному произведение радиуса-вектора на си-

лу, RxF , или произведению силы на ее плечо: M = Fl.

Плечо силы – длина перпендикуляра, опущенного от оси вращения на линию действия силы.

Моментом импульса относительно точки 0 называется векторное произведение радиуса-вектора на импульс: L Rxmv , или произведение импульса тела на плечо: L m l .

Момент инерции – мера инертности тела при вращении: I r 2dm , которая зависит от массы и ее распределения в теле.

1)Момент инерции материальной точки: I mr2

2)Момент инерции тонкого стержня длиной l относительно оси сим-

метрии перпендикулярной стержню: I ml122 ,

3) Момент инерции кольца или полого цилиндра радиусом r относи-

тельно оси симметрии: I mr2

4)Момент инерции круглого диска или сплошного цилиндра относи-

тельно оси симметрии: I 0,5 mr2

5)Момент инерции шара радиусом R относительно оси симметрии:

I 0,4 mR2

Теорема Штейнера – Гюйгенса: I I0 ma2 , где I – момент инер-

ции тела относительно произвольной оси, I0 –момент инерции относительно оси симметрии, a – расстояние от произвольной оси до оси симметрии.

Основной закон вращательного движения твердого тела: 1) I ; 2) ddtL [ri Fi ]

Энергия, работа, законы сохранения

Элементарной работой силы F называется скалярное произведение силы на бесконечно малое перемещение: A Fds cos , где угол между перемещением и линией действия силы. Работа на конечном участке пути:

S 2

A Fs ds , работа при вращательном движении: A M ,

S1

Энергия – мера движения материи или способность тела совершать работу.

Кинетическая энергия – энергия движущегося тела: E mv2 p2 ; 2 2m

6

Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси: Ek 12 I 2 ;

Потенциальная энергия – энергия взаимодействия: Ep S 2F S dS .

S1

Закон сохранения механической энергии: в инерциальной системе отсчета полная механическая энергия замкнутой системы тел, между которыми действуют только консервативные силы, остается постоянной.

Закон сохранения импульса: в замкнутой системе геометрическая сумма импульсов тел остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой: p mvi const

Закон сохранения момента импульса: в замкнутой системе гео-

метрическая сумма моментов импульса тел остается постоянной при любых взаимодействиях: L I const ;

Теорема о кинетической энергии: Изменение кинетической энер-

гии материальной точки равно работе равнодействующей силы: mv222 mv212 A

Теорема о потенциальной энергии: работа потенциальных (кон-

сервативных) сил равна разности начального и конечного значений потенциальной энергии: A12 Ep1 Ep2 Ep

Механические колебания и волны Период (Т) – время одного полного колебания,

Частота ( ) – число полных колебаний за 1 секунду, T1

Круговая (циклическая частота), ( ) – число колебаний за 2 се-

кунд, 2 2T ;

Амплитуда – максимальное смещение от положения равновесия, Фаза, – угловая характеристика состояния колебательной системы.

Уравнение гармонического колебания - x x0сos 0t 0 .

Дифференциальное уравнение собственных (свободных) колебаний

7

момент инерции относительно оси вращения, а – расстояние от точки подвеса до центра масс маятника,

02 2 - частота затухающих колебаний.

Резонанс – явление резкого возрастания вынужденных колебаний при равенстве частоты раскачивающей силы собственной частоте осциллятора.

Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний:

Волна – распространяющиеся в среде колебания.

Продольная волна – смещения частиц среды происходят вдоль направления распространения волны.

Поперечная волна – смещения частиц среды происходят перпендикулярно направлению распространения волны.

Гармоническая (монохроматическая) волна – бесконечная сину-

соида.

волны, связанные между собой соотношением

Эффект Доплера – явление изменения частоты волны, регистрируемой приемником от частоты источника при их относительном движении.

8

Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория (МКТ)

Температура – характеристика теплового равновесия, мера средней кинетической энергии теплового движения молекул.

Количество вещества – характеристика структурных частиц веще-

ства, N , NA – число Авогадро

N A

1 моль – количество вещества, в котором содержится столько же частиц, сколько в 12 г углерода С12.

Молярная масса – масса одного моля вещества.

Идеальный газ – система материальных точек, между которыми отсутствуют силы взаимодействия.

кулы, n – концентрация молекул, <v2> - квадрат средней квадратичной скорости.

Закон Дальтона. Общее давление смеси идеальных газов, которые не вступают в химическую реакцию, равно сумме парциальных давлений:

p = p1 + p2 + … + pn.

Парциальное давление pi – давление, которое имел бы каждый газ в отсутствие других.

Уравнение Менделеева – Клапейрона: pV Mm RT

Адиабатический процесс – процесс без теплообмена с окружающей

Реальный газ – газ, в котором учитываются силы взаимодействия молекул.

a и b - постоянные, учитывающие силы притяжения и отталкивания.

Уравнения явлений переноса, (количества теплоты Q при теплопередаче, массы М при диффузии, силы вязкости F, приходящейся на единицу площади соприкосновения при движении слоев газа относительно друг друга):

Q dTdx S t , где - коэффициент теплопроводности,

M D ddx S t , где D – коэффициент диффузии,

F dvdx , где коэффициент вязкости;

9

коэффициенты явлений переноса связаны между собой, с парамет-

рами молекул - средней длиной свободного пробега , средней арифметической скоростью v и характеристиками идеального газа – плотностью,

13 v , 13v cv .

Внутренняя энергия – энергия частиц системы без учета кинетической и потенциальной энергии системы в целом.

Внутренняя энергия с молекулярной точки зрения – кинетическая энергия отдельных частиц и потенциальная энергия их взаимодействия.

Внутренняя энергия идеального газа: U 2i Mm RT , где i – степень свободы молекул газа.

Внутренняя энергия реального газа для 1 моля: U CV T a .

V

Энтропия – мера беспорядка системы, отношение количества теплоты, полученной телом при изотермическом процессе к температуре нагре-

1 закон термодинамики. Количество теплоты, которое получает система при нагревании, равна сумме изменения внутренней энергии системы и работы, которую совершает система при расширении:

Q U A ; для бесконечно малых процессов: Q dU A

2 закон термодинамики

1.(формулировка Клаузиуса). Теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому без каких-либо изменений во внешней среде.

2.(Формулировка Кельвина) Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу.

3.(Закон возрастания энтропии) Любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия при этом возрастает:

S 0

Работа термодинамической системы: A 2 p(V )dV

1

Идеальная тепловая машина – машина, работающая по циклу Карно.

Теорема Карно: для тепловой машины, совершающий цикл между нагревателем с температурой Т1 и холодильником с температурой Т2 коэффи-

10