bilety_po_fizike

1. Система единиц СИ. Основные и дополнительные единицы.

основные единицы СИ

Величина	Единица измерения	обозначения	межд
		Рус
Длина	Метр	М	m
Время	Секунда	С	s
Масса	килограмм	кг	kg
Кол-во вещ-ва	Моль	моль	mol
Сила света	Кандела	кд	cd
Сила эл тока	ампер	А	A
Абсолютная температура	кельвин	к	К
Плоский угол	радиан	Рад	Rad
Телесный угол	Стерадиан	Ср	sr

Дополнительные единицы

Величина	Единица измерения	обозначения	межд
		Рус
Сила	Ньютон	Н	N
Энергия	Джоуль	Дж	J
Мощность	Ватт	Вт	W
Давление	Паскаль	Па	Pa
Электрический заряд	Кулон	Кл	С
Электроёмкость	Фарад	Ф	F
Световой поток	Люмен	лм	Lm
Разность потенциалов	Вольт	Вт	V
Сопротивление	Ом	Ом	Ω
Магнитный поток	Вебер	Вб	wb
Магнитная индукция	Тесла	Тл	Т
Индуктивность	Генри	Гн	Н

2. понятие мгновенной скорости

Мгновенная скорость V=dr/dt =dS/dt*ϯ V=1 [м/c], где r- радиус-вектор материальной точки, t- время, s- расстояние вдоль траектории движения, путь, ϯ- (тао) единич вектор, касательный к траектории.

Ск наз векторная величина численно равная производной по времени от радиус – вектора точки

V=V_X * i+V_Y * j + V_z * k

V=ФОРМУЛА, рисунок

V_x=dx/dt V_y=dy/dt V_Z=dz/dt

2. понятие мгновенного ускорения.

Мгновенное ускорение a= dV/dt = d²r/dt² [a]= 1 м/с²

a= a_x * I + a_y * j + a_z * k

ускорение в точке наз векторная величина численно равная первой производной по t от вектора скорости, или второй производной по t от радиус-вектора точки

ЗДЕСЬ формула

a_x=dV_x/dt a_y=dV_y/dt a_z=dV_z/dt

2. вращательное движение материальной точки. Угловая скорость и угловое ускорение.

V=ω*R скорость = угловая ск* радиус

Угловая скорость ω=dᵠ/dt , где ᵠ-угловое перемещение, ω=2πV

Угловое ускорение ɛ=dω/dt

2. нормальное и тангенциальное ускорение.

Тангенциальное (касательное) ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке траектории движения. Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю при криволинейном движении. Вектор тангенциального ускорения лежит на одной оси с касательной окружности, которая является траекторией движения тела.

Нормальное ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль нормали к траектории движения в данной точке на траектории движения тела. То есть вектор нормального ускорения перпендикулярен линейной скорости движения. Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению и обозначается буквой _n. Вектор нормального ускорения направлен по радиусу кривизны траектории.

Полное ускорение при криволинейном движении складывается из тангенциального и нормального ускорений по правилу сложения векторов и определяется формулой:

6. первый закон Ньютона. Масса. Сила.

Первый закон Ньютона- если на тело не действует силы или действует система уравновешенных сил, то тело движется равномерно и прямолинейно до тех пор пока силы не выведут тело из этого состояния .

Замечания:

1. ____________ отсюда V=const

2. Состояние покоя и движения с постоянной скоростью является одним и тем же динамическим состоянием

Принцип относительности Галилея

Будем производить разные механические опыты в вагоне поезда, идущего равномерно по прямолинейному участку пути, а затем повторим те же опыты на стоянке или просто на земной поверхности. Будем считать, что поезд идет совершенно без толчков и что окна в поезде завешены, так что не видно, идет поезд или стоит. Пусть, например, пассажир ударит по мячу, лежащему на полу вагона, и измерит скорость, которую мяч приобретет относительно вагона, а человек, стоящий на Земле, ударит таким же образом по мячу, лежащему на Земле, и измерит скорость, полученную мячом относительно Земли. Оказывается, мячи приобретут одинаковую скорость, каждый относительно «своей» системы отсчета. Точно так же яблоко упадет с полки вагона по тому же закону относительно вагона, по которому оно падает с ветки дерева на Землю. Производя различные механические опыты в вагоне, мы не смогли бы выяснить, движется вагон относительно Земли или стоит.

Все подобные опыты и наблюдения показывают, что относительно всех инерциальных систем отсчета тела получают одинаковые ускорения при одинаковых действиях на них других тел: все инерциальные системы совершенно равноправны относительно причин ускорений.

Все законы механики (динамики) протекают одинаково во всех инерциальных системах отчета

3. первый закон можно принять за отделение инерциальной системы отчета

4. движение с постоянной скоростью есть общее св-во всех материальных тел и носит название инерции. Инерция не явл причиной движения, это св-во тел (сохран свою постоян если на него не действ силы)

масса в динамике – может рассматриваться как мера инертности тела, то есть способности сохранять неизменной до тех пор, пока него не действуют другие тела

сила – есть характеристика взаимодействия, по крайней мере двух тел, определяющая либо деформацию (статистическое проявление сил) либо ускорение (динамическое проявление сил) либо и то и другое

7. второй закон Ньютона. Закон сохранения импульса.

II закон – ускорение приобретаемое телом под действием силы прямопропорционально действующей силе (сила является причиной ускорения)

Замечания: 1) 2-ой закон устанавливает связь между динамической характеристикой взаимодействия силы F и кинематической характеристикой ускорения

2) если на тело действует неск сил, то во 2-ом законе речь идет о равнодействующей всех сил.

3) 2-ой закон справедлив для материальных точек. Если рассматривается макроскопическое тело, то ускорение считается ускорением центром масс тела

4) 2-ой закон справедлив только в ИСО

5)2-ой закон вводит понятие инертной массы. Масса – мера инертности тела [m]= 1кг

6) 2-ой закон вводит единицу измерения силы [F]= 1 кг*м/с² = 1 ньютон

Общий вид 2-го закона

Импульс тела – явл мерой механического движения и равная произвед массы тела на его скорость. p=m*v [p]=1 кг*м/c= 1 Н*с

Закон сохранения импульса-(для точки) если на точку не действ сил, или сумма сил = 0, то импульс точки сохраняется

Закон сохранения импульса утверждает, что векторная сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.

8. третий закон Ньютона.

III. закон – если взаимодействует точка i с точкой k, то влюбой момент взаимодействия:

Замечания: 1) 3-ий закон относится к силе взаимодействия и он справедлив в любых системах отчета

2) сила взаимодействия всегда одной и той же природы (справедлив в механике)

3) 3 –ий закон не применим к силам инерции, т.к. нельзя указать тело, со стороны которого они действуют.

9. элементарная работа. Полная работа.

Элементарной работой наз величина

10 . понятие энергия. Кинетическая и потенциальная энергия.

Энергия- это количественная мера различных форм движения материи. Бывает механич форма движения материи, тогда о энергии бывает как о механической энергии

Механич энергия это сумма кинетической и потенциальной энергии системы

Кинетическая энергия- энер движения она равна работе силы приложенной к точке при переходе ее из состояния покоя в состояние с заданной скоростью

Е_к явл аддитивной величиной- Е_к системы точек равна алгебраической сумме энергии всех точек систем

Потенциальная энергия (не универсальна)- энер взаимодействия, зависит от взаимного расположения точек системы. Е_р гравитацион взаимодействие систем – Земля.

11. полная энергия системы. Закон сохранения энергии.

Полная мех энергия- сумма кинетич и потенц энергии.

закон сохран энергии. Если система замкнута (работа внешних сил равна нулю, а все внутренние силы потенциальны), то полная энергия системы сохраняется

замечание: если система изолирована от внешних воздействий и внутренней силы потенциальна, то Ек и Ер могут меняться в системе, могут переходить от одной части к другой, но полная энергия сохраняется

14. постулаты специальной теории относительности.

СТО— теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света.

I. 1) все физ-ие процессы (законы, явления)(механические, химич, оптические) протекают одинаково во всех инерциальных системах отчета

Замечания: 1) этот постулат расширяет механ-ий принцип относительности на всеобщий принцип и носит название принцип относительности Энштейна

2) все ИСО равноправны

II. 2) ск света в вакууме одинакова во всех ИСО и не зависит от скорости движения источника и приемника сигнала. c=3*10⁸ м/с – ск света вакууме.

Замечания: 1) этот постулат явл следствием принципа причинности. (двигаясь со ск света можно увидеть только темноту)

2) для ск света в вакууме не выполняется класс ический закон сложения скоростей

3) ск света в вакууме явл max допустимой скоростью движения материального объекта

(для нетрино 2-ой постулат нарушается т.е. нетрино двигается быстрее ск света)

15. следствия из преобразований Лоренца.

Кинематические формулы преобразований координат (xyz) и времени в СТОназ преобразованиями Лоренца.

Следствия: 1)релятивистское замедление хода часов

( - собственное время, промежуток времени между 2-мя событиями происходящих в одной точки системы K’; - промежуток времени между этими же событиями в системе K)

2) релятивистское сокращение длины объекта

( - длина объекта СО, в кот он покоится; - длина объекта СО, относительно кот он движется со ск V)

3) релятивистская масса ( - масса покоя, - масса объекта, движущегося со ск V – массы не одинаковы)

4) полная энергия релятивистской частицы

17. идеальный газ. Уравнение Клайперона-Менделеева.

Идеальный газ – сильно разреженный газ с малой плотностью

Характеристика идеального газа:

1. В идеальном газе длина свободного пробега намного больше радиуса молекул

2. Внутренняя энергия явл только кинетической

• За время свободного пробега частицы можно считать не взаимодействующими

• Они взаимодейст только при столкновении

3. Столкновение молекул можно считать абсолютно упругим ударом , кинетическая энергия при этом не теряется

4. Идеаль газ невозможно увеличение давления или уменьшением объема превратить в жидкость. Идеаль газ существ при t-ре выше критической

Уравнение Клайперона-Менделеева.

pV/T=m/M*R где: р- давление (Па), V – объем (м³), Т – абсолютная t-ра (К)

для одного и того же кол-ва любого газа отношение pV/T=const=R=8,31 Дж/моль*К, где R- универсальная газовая постоянная.

ʋ=m/M – одна моль содержит столько же структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г С_12, где ʋ - кол-во вещества (моль), М – Mr*10^-3(г/моль)

отсюда pV=ʋRT

18. понятие о степенях свободы газовых молекул. Основное ур-е состояния идеального газа.

i- число степеней свободы – это число независимых переменных полностью характеризующих состояние системы

1. Газ из одноатомных молекул:

i=3 (поступательные степени свободы)

2. Газ из двух атомных молекул с жесткой связью, такая молекула напоминает гантель

I=3+2 ( может вращаться) Ʃi=5

3. Газ из двух атомных молекул с упругой связью

i=2+3+1 ( колебательная степень свободы) Ʃ=6

4. Газ из трех атомных молекул

i=6 (связи жесткие)

Ур-е состояния идеального газа

PV=N/N_A*RT , где N-число молекул, N_a=6,02*10²³ – постоян Авогадро

R/N_A=k=1,38 * 10^-23 Дж/К, где к- постоян Больцмана

Отсюда PV/T=kN

20. температура. Термодинамическая шкала.

Температура- скалярная физ величина, характеризующая интенсивность теплового движения молекул изолированной системы [T] = 1 К

Температура есть мера средне квадратичной кинетической энергии молекул газа

Смысл средней кВ скорости

Средняя кв скорость определяет температуру газа

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ шкала (Кельвина шкала) - абсолютная шкала температур, не зависящая от свойств термометрического вещества (начало отсчета - абсолютный нуль температуры). Построение термодинамической температурной шкалы основано на втором начале термодинамики и, в частности, на независимости кпд Карно цикла от природы рабочего тела. Единица термодинамической температуры - кельвин (К)

21. первое начало термодинамики.

Представ собой закон сохранения и превращения энергии для тепловых процессов.

Кол-во теплоты, переданное системе идет на приращение ее внутренней энергии и на совершение работы над внешними телами

Это в дифференциальной форме

Это в интегральной форме

Сдествие 1-го начал термодинамики: невозможность построения вечного двигателя (циклически работающая тепловая машина, кот могла бы работать без затрат энергии из вне – соверш работу но не получ теплоту) 1-го рода.

22. работа в термодинамике. Работа при изопроцесах в газах.

Работа в термодинамике– это изменение внутренней энергии системы, связанное с изменением ее объема и расположения ее частей относительно друг друга. Например, ударяя по куску свинца молотком, сгибая и разгибая проволоку или сжимая находящийся под поршнем в цилиндре газ, мы каждый раз совершаем над системой работу и тем самым изменяем ее внутреннюю энергию. Мерой изменения внутренней энергии при этом является величина совершенной работы. Работа газа положительна при расширении газа и отрицательна при его сжатии. На p–V-диаграмме работа газа численно совпадает (по модулю) с площадью фигуры под графиком зависимости давления от объема.

 

Работа при изопроцесах.

1. Изохорный . V-const A_v=

2. Изобарный. p=const

3. Изотермический. T=const

23. теплоемкость. Уравнение Майера.

Тело теплоемкости - наз величина численно равная кол-ву теплоты, необходимому для изменения t-ры тела на один градус. Теплоемкость бывает:

1. Массовая – с – это теплоем одного кг данного вещ-ва [Дж/кг*К]

2. Молярная – С – это теплоем одного моль данного газа [Дж/моль*К]

Моляр теплоем в процее p=const, наз изобарный C_p, а в процессе V=const наз изохорный C_v

Удельная теплоем идеального газа зависит от харакетера процесса отвода и подвода теплоты, от атомности газа, и t-ры, теплоемкости реальных газов и от давления

Уравнение Майера

24. адиабатный процесс. Уравнение Пуассона.

Адиабат процесс- наз процесс происходящий без теплообмена с окр средой. Адиабатическим процессами можно считать все быстропротекающие процессы. Адиабатические процессы происходят в двигателях внутреннего сгорания , в холодильных установках и т. д. 

25. второе начало термодинамики.

Осн формулировка- 2 закон термодинамики связан с необратимостью односторонней направленностью всех естественных в макромире

Формулировка Больцмана – природа стремится к переходу от менее вероятных состояний к более вероятным

Или- внутр энергия не может самопроизвольно переходить от тела с меньшей t-рой к телу с большей t-рой (вечный двигатель 2-го рода невозможен)

30. электрический заряд. Ионизация. Элементарный заряд. Закон сохранения электрического заряда.

Эл заряд – это св-во некоторых элементарных частиц притягивать или отталкивать др заряженные частицы. Наличие притяжения и отталкивания свидетельствуют о сущ-ние в природе двух зарядов. Их условно назвали полож и отриц зарядами. Одноименные заряды- отталкиваются, разноименные- притягиваются .

Элементарный заряд – наименьший заряд, он равен заряд электрона (со знаком минус) и заряду протона (со знаком плюс). q= 1,6 * 10¹⁹ Кл

Ионы – все заряженные частицы

Ионизация - образование положит. и отрицат. ионов и свободных эл-нов из электрически нейтральных атомов и молекул. Термином «И.» обозначают как элементарный акт (И. атома, молекулы), так и совокупность множества таких актов (И. газа, жидкости).

Закон сохранения эл заряда – в замкнутой электрически изолированной системе алгебраически сумма зарядов тел остается неизменной.

31. Закон Кулона.

Сила взаимодействия неподвижных точечных, заряженных тел в вакууме прямопропорциональна величине зарядов тел, обратнопропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей заряды

(точечный заряд- тело размеры которого малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел )

32. Электрическое поле. Напряженность эл-го поля.

Эл-ое поле – это материальный фактор посредством которого осуществляется электростатическое взаимодействие .

Эл поле материально, неосязаемо, распрост в вакууме со ск света, безгранично, продолжает существовать и после исчезновения заряженного тела. Осн св-во эл поля – это силовое действие на помещенный в него эл-ий заряд. Эл поле описывается 2-мя характеристиками: 1. Силовая – напряженность. 2. Энергетическая - потенциал

Напряженность эл поля – физ величина численно равная отношению сил действующей на положит-ый точечный заряд (пробный), помещенный в данную точку поля. Вектор напряженности совпадает с направление силы, действующей на полож заряд

Напряжение поля точечного заряда

33. работа эл поля по перемещению заряда. Потенциальная энергия заряженной частицы в электрическом поле.

Работа сил эл поля по перемещению зарядов. Работа по перемещению пробного заряда в эл поле, не зависит от формы траектории. Электростатические силы консервативны, поле консервативных сил – потенциальное.

34. потенциал эл роля. Разность потенциалов. Напряжение.

Потенциалом эл поля точечного заряда наз отношение потенциальной энергии пробного заряда, помещенного в данную точку поля к величине этого заряда.

Разность потенциалов – скалярная физ величина, являющаяся энергетической характеристикой эл-го поля. Разность потенциалов есть напряжение или отношение работы поля по перемещению пробного заряда между 2-мя точками к величине этого заряда:

ᵠ₁-ᵠ₂=U=A/q [вольт]=[Дж/Кл]

Напряжение – физ величина, равная отношению работы эл поля по перемещению эл-кого заряда на данном участке цепи к величине этого заряда:

U=A/q [Вольт]

35. типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризованность, напряженность поля в диэлектрике.

Диэлектрики – вещ-ва, проводящие эл ток в 10¹⁵ – 10²⁰ раз хуже проводников (металлов), к ним относятся пластмассы, керамика и т.п.

Типы: 1) полярные- молекулы, у кот центр инерции полож и отриц-ых зарядов не совпадают . (вода; CO; N₂O; S₂O; NH; HCL). Молекулы – диполи.

2) неполярные - молекулы, у которых центы инерции пож и отриц-ых зарядов совпадают ().

Электрический дипольный момент молекулы , где q - суммарный заряд ядер или электронов; l - вектор, представляющий собой плечо эквивалентного диполя

Поляризация диэлектриков – молекулы неполярных диэлектриков поляризуются по действием эл поля. Неполяная молекула деформируется и приобретает эл момент – поляризуется

Молекулы поляр диэлек в отсутствии эл поля расположены хаотично, поэт векторная сумма эл-их моментов молекул = 0

Поляризаванность – отношение векторной суммы эл-их моментов молекул на единицу объема диэлектрика

напряженность поля в диэлектрике.

электрическое поле в диэлектрике векторно складывается из внешнего поля с напряженностью и поляризационных зарядов, кот создают поле с напряженностью . Напряженность результирующего поля внутри проводника Заряды будут индуцироваться на поверхности проводника до тех пор пока напряженность поля внутри проводника не стане = 0. Величина напряженности поля в диэлектрике меньше, чем вакууме. Другими словами, любой диэлектрик ослабляет внешнее электрическое поле.

36. проводники в электрическом поле. Конденсаторы.

Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, на которых расположены равные и противоположные по знаку заряды, и проводники разделены слоем диэлектрика. Виды по форме обкладок : плоские, сферические, цилиндрические. По типу диэлектрика: воздушные, бумажные, керамические и др.

Емкость плоского конденсатора

Последовательное соединение конденс:

Параллельное соед конденс: С=С₁+С₂+С₃+…+С_N