15. Условия статического состояния тел, виды статического состояния

На рис показаны примеры устойчивых положений равновесия некоторых тел и малые отклонения от этих положений в поле сил тяготения.

Равновесие тела в некотором положении называется-неустойчивым, если хотя бы при некоторых малых отклонениях тела от этого положения внешними силами возникают силы или моменты сил препятствующие возвращению тела в исходное состояние.

Равновесие в некотором положении называется-безразличным, если при любых малых отклонениях тела от этого положения внешними силами не возникает сил или моментов сил, стремящихся вывести тело из нового положения.

16,Колебательное движение твёрдого тела.

Физический маятник — твердое тело, которое может качаться вокруг неподвижной горизонтальной оси.

Т очка — точка подвеса маятника. Положение тела в любой момент времени можно охарактеризовать углом его отклонения от положения равновесия

Обозначим через расстояние между центром масс и точкой подвеса . Тогда

Частным случаем физического маятника является математический маятник, вся масса которого сосредоточена в одной точке . В случае математического маятника , где — длина маятника, то:

Следовательно, физический маятник колеблется также как и математический с длиной

2-ой вариант этого билета:

Физический маятник – это твёрдое тело, подвешенное в точке, не совпадающей с центром масс тела.

– вращ-щий момент, стремящийся вернуть маятник в положение равновесия.

d – расст-е от точки подвеса до центра масс, х – отклонение

Для малых отклонений (для малого фи)

– уравнение колебаний в механ. форме

– ур-нение колебаний в гармонич

17 Физическая модель идеального газа, микро и макро параметры

Идеальный газ — это теоретическая модель газа, в которой пренебрегают размерами и взаимодействиями частиц газа и учитывают лишь их упругие столкновения. Другими словами, предполагается, что внутренняя энергия идеального газа определяется лишь кинетической энергией его частиц (т. е. потенциальной энергией взаимодействия молекул пренебрегают)

Атомы и молекулы, взаимодействуют друг с другом, образуют разнообразные вещества (системы). Если число частиц невелико (десятки, сотни), то мы имеем микросистему. Если число частиц системы во много раз больше (миллионы и более), то такую систему называют макросистемой. Различают микропараметры и макропараметры состояния.

Микропараметры — это параметры, характеризующие отдельную частицу. Например, масса молекулы, ее скорость, энергия.

Макропараметры — это параметры, характеризующие систему в целом. Например, объем V, давление p, средняя скорость молекул , температура T, концентрация n и т.д. Значения этих параметров могут быть установлены с помощью измерительных приборов.

18.Мкт.Внутр энергия идеального газа

Идеальный газ. Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. В модели идеального газа предполагается следующее: молекулы обладают пренебрежимо малым объемом по сравнению с объемом сосуда, между молекулами не действуют силы притяжения, при соударениях молекул друг с другом и со стенками сосуда действуют силы отталкивания.

Д авление идеального газа. Качественное объяснение давления газа заключается в том, что молекулы идеального газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела. При столкновении молекулы со стенкой сосуда проекция   вектора скорости на ось ОХ, перпендикулярную стенке, изменяет свой знак на противоположный, но остается постоянной по модулю (рис. 82).

П оэтому в результате столкновения молекулы со стенкой проекция ее импульса на ось ОХ изменяется от    до . Изменение импульса молекулы показывает, что на нее при столкновении действует сила  , направленная от стенки. Изменение импульса молекулы равно импульсу силы  :

Во время столкновения молекула действует на стенку с силой  , равной по третьему закону Ньютона силе   по модулю и направленной противоположно. Молекул газа очень много, и удары их о стенку следуют один за другим с очень большой частотой. Среднее значение геометрической суммы сил, действующих со стороны отдельных молекул при их столкновениях со стенкой сосуда, и является силой давления газа. Давление газа равно отношению модуля силы давления   к площади стенки S:

.

На основе использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено уравнение, которое позволяло вычислить давление газа, если известны масса m0 молекулы газа, среднее значение квадрата скорости молекул   и концентрация n молекул:

 . (24.1)

Уравнение (24.1) называют основным уравнением молекулярно-кинетической теории.    Обозначив среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа  :

,

получим

 . (24.2)

Давление идеального газа равно двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема.

Внутненяя энергия.В теории идеального газа потенциальная энергия взаимодействия молекул считается равной нулю. Поэтому внутренняя энергия идеального газа определяется кинетической энергией движения всех его молекул. Средняя энергия движения одной молекулы равна

Так как в одном киломоле содержится   молекул, то внутренняя энергия одного киломоля газа будет

Учитывая, что   , получим

Для любой массы m газа, т.е. для любого числа киломолей   внутренняя энергия

(10.12)

Из этого выражения следует, что внутренняя энергия является однозначной функцией состояния и, следовательно, при совершении системой любого процесса, в результате которого система возвращается в исходное состояние, полное изменение внутренней энергии равно нулю. Математически это записывается в виде тождества