🗊Презентация Физические основы механики молекулярная физика. Основы термодинамики

ФИЗИКА Ч.1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Дисциплина «Физика» Лекцию читает Кандидат физико-математических наук, доцент Кузьмин Юрий Ильич

Структура дисциплины «физика» Часть 1.Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика. Электромагнетизм. Часть 2.Колебания и волны. Часть 3.Квантовая теория излучения. Элементы квантовой механики. Физика атома и ядра.

ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ по первой части КР №1 Физические основы механики КР №2 Молекулярная физика. Основы термодинамики 2003 и др. годы издания

Рекомендуемая литература 1. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. шк., 2003 и др. годы. 2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.- М.: Высш. шк., 2001 и др. годы. 3. Трофимова Т.И., Павлова З. Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. - М.: Высш. шк., 1999 и др. годы. 4. Цаплев В. М. и др. Курс физики. Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика: Учебное пособие. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2006.

Электронные адреса Задания на контрольные работы и учебные пособия издания СЗТУ можно найти на сайте университета: www.nwpi.ru Вопросы по курсу физики и контрольным работам можно задавать преподавателям кафедры по электронной почте: physics@ nwpi.ru

Тема I. Кинематика 1. Кинематика поступательного движения Материальная точка – это тело, размерами которого можно пренебречь в данной задаче. Система отсчёта- тело,которое условно считаем неподвижным;связанная с ним система координат и часы.

Геометрические характеристики движения. Геометрические характеристики движения: траектория, путь ΔS и перемещение Δr . кинематическое уравнение движения

Кинематические характеристики движения Скорость – характеризует быстроту перемещения точки по траектории: Средняя скорость . (1) Направлена по вектору перемещения. Мгновенная скорость (2) направлена по касательной к траектории.

Ускорение Среднее ускорение (3) Мгновенное ускорение точки в момент времени t (4)

Разложим полный вектор ускорения на две составляющие: В случае произвольного криволинейного движения: Касательная составляющая ускорения характеризует изменение скорости по величине. Нормальное (центростремительное) ускорение R – радиус кривизны траектории.

Пример 1. Равнопеременное движение по окружности

Задача Материальная точка движется вдоль оси Х согласно уравнению , где С = 1 м/с2; D = -0,2 м/c3. Определить, в какой момент времени ускорение равно нулю.

Дано:

Решение:

2. Кинематика вращательного движения твёрдого тела Закономерности вращательного движения рассматриваем на простейшей модели – абсолютно твёрдом (недеформируемом) теле, вращающимся вокруг неподвижной оси. При вращении все его точки описывают окружности вокруг одной прямой - оси вращения. Если тело за время t поворачивается на угол , то угловая скорость определяет быстроту изменения угла поворота во времени:

Среднее значение: (5) Мгновенное значение: (6) Направление вектора угловой скорости  определяется правилом правого винта: вектор  направлен так же, как направлен винт с правой резьбой при завинчивании, причем направление вращения винта совпадает с направлением вращения тела.

Угловое ускорение Среднее значение (7) Мгновенное значение (8) Связь линейных и угловых величин при малых Δt (9)

Касательное ускорение Касательное ускорение (10) Нормальное ускорение (11) При равномерном вращении Где – число полных оборотов тела за 1

Пример: 1. Чему равно центростремительное ( ) ускорение точек земной поверхности на полюсе? Линейная скорость точки земной поверхности, находящейся на полюсе , Пример: 1. Чему равно центростремительное ( ) ускорение точек земной поверхности на полюсе? Линейная скорость точки земной поверхности, находящейся на полюсе , следовательно . 2. На экваторе линейная скорость точки где Rз – радиус Земли, Т = c = 24 ч.

ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ 1. Законы Ньютона Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, в которых тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока на него не подействуют другие тела. Такие системы называются инерциальными

Второй закон Ньютона: ускорение материальной точки прямо пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе тела: Второй закон Ньютона: ускорение материальной точки прямо пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе тела: (1) – векторная сумма всех сил, действующих на тело. Сила характеризует количественное воздействие на тело со стороны других тел и направление этого воздействия; m определяет инерционные свойства тела, т.е. реакцию тела на это воздействие.

– импульс тела (2) – импульс тела (2) C учетом выражения (2): (3) Выражение (3) – это более общая формулировка второго закона Ньютона. Его формулировка: Скорость изменения импульса тела равна результирующей всех приложенных к телу сил.

Виды сил В механике изучают следующие виды сил. 1.Сила тяготения вычисляется по закону всемирного тяготения: Вблизи поверхности Земли тела приобретают ускоре-ние свободного падения g. P = mg -сила тяжести. 2.Сила трения возникает при относительном перемещении тел -коэффициент трения скольжения. 3.Сила упругости при малых деформациях вычисляет-ся по закону Гука:

Третий закон Ньютона: Третий закон Ньютона: силы, с которыми взаимодействуют две материальные точки, всегда равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки Существенно, что эти силы, приложенные к разным телам, всегда действуют парами и являются силами одной природы.

Задача Мяч массой 0,5 кг после удара, длящегося 0,02 с, приобретает скорость 10 м/с. Найти среднюю силу удара.?

Дано:

Решение II закон Ньютона 1) . 2) Вычисления

2. Закон сохранения импульса 2. Закон сохранения импульса Основные понятия: 1. Система тел – это совокупность взаимодействующих тел (материальных точек), движение которых рассматривается вместе и одновременно. 2. Силы, действующие между телами самой механической системы, называются внутренними силами. Силы, с которыми на материальные точки системы действуют внешние тела, называются внешними. 3. Система тел, на которую не действуют внешние силы или действием внешних сил можно пренебречь по сравнению с внутренними силами, называется замкнутой (или изолированной) механической системой.

3. Закон сохранения импульса 3. Закон сохранения импульса Импульс системы тел равен векторной сумме импульсов тел, входящих в систему. суммарный импульс замкнутой системы тел сохраняется постоянным при любых процессах, происходящих внутри системы. (4) Вывод закона сохранения импульса основан на применении второго и третьего законов Ньютона.

Между телами действуют внутренние силы и и внешние силы и . Между телами действуют внутренние силы и и внешние силы и . Запишем второй закон Ньютона для каждого тела: (5) Сложим почленно эти уравнения и получим (6) так как геометрическая сумма внутренних сил по третьему закону Ньютона равна нулю.

При отсутствии внешних сил (рассматриваем замкнутую систему) При отсутствии внешних сил (рассматриваем замкнутую систему) (7) (8) Это и есть закон сохранения импульса, утверждающий, что импульс замкнутой системы сохраняется, т.е. не изменяется с течением времени.

Методика решения задач на закон сохранения импульса Методика решения задач на закон сохранения импульса 1. Для замкнутой системы тел записывается закон сохранения импульса в векторной форме. 2. Выбирают направление осей координат и проецируют на них обе части векторного уравнения. Т.е. необходимо приравнять суммарный импульс замкнутой системы тел до и после взаимодействия.

Пример на закон сохранения импульса Пример на закон сохранения импульса Явление отдачи. До выстрела и пушка и снаряд покоились, т.е. суммарный импульс системы пушка-снаряд был равен нулю. В момент выстрела внутренняя сила – сила давления пороховых газов значительно больше всех внешних сил и систему тел можно считать замкнутой. При выстреле снаряд получит импульс и точно такой же по величине и противоположный по знаку получит пушка.

Запишем закон сохранения импульса для данного случая: Запишем закон сохранения импульса для данного случая: откуда скорость отдачи пушки Если не закрепить орудие, то оно откатится в сторону, противоположную движения снаряда.

Реактивное движение. Оно также объясняется на основе закона сохранения импульса. Реактивный двигатель – это машина, из которой выбрасываются с большой силой образующиеся при сгорании топлива газы. Согласно закону сохранения импульса, ракета движется в сторону, обратную направлению газового потока, причем сумма импульсов ракеты и газов остается постоянной величиной. Реактивное движение. Оно также объясняется на основе закона сохранения импульса. Реактивный двигатель – это машина, из которой выбрасываются с большой силой образующиеся при сгорании топлива газы. Согласно закону сохранения импульса, ракета движется в сторону, обратную направлению газового потока, причем сумма импульсов ракеты и газов остается постоянной величиной.