шпори фізика

шпори фізика

Ця складова прискорення називається нормальної складової прискорення і спрямована по нормалі до траєкторії до центру її кривизни (тому її називають так само доцентровим прискоренням). Таким чином, тангенціальна складова прискорення характеризує швидкість зміни швидкості по модулю (спрямована по дотичній до траєкторії), а нормальна складова прискорення - швидкість зміни швидкості за напрямом (спрямована до центру кривизни траєкторії). = const, то обертання рівномірне і його можна характеризувати періодом обертання t - часом, за яке точка робить один повний оберт, тобто повертається на кут 2. При обертанні тіла навколо нерухомої осі вектор кутового прискорення спрямований вздовж осі обертання в бік вектора елементарного прирощення кутової швидкості. Другий закон ньютона встановлює зв язок між кінематичної характеристикою руху - прискоренням, і динамічними характеристиками взаємодії - силами або, в більш точному вигляді тобто швидкість зміни імпульсу матеріальної точки дорівнює діючій на нього силі. При одночасній дії на одне тіло декількох сил тіло рухається з прискоренням, що є векторною сумою прискорень, які виникли б при впливі кожної з цих сил окремо. Якщо два тіла взаємодіють один з одним, то сили, що виникають між ними прикладені до різних тіл, рівні за величиною, протилежні за напрямком, діють вздовж однієї прямої, мають одну і ту ж природу.

Центром мас називається така точка твердого тіла або системи твердих тіл, яка рухається так само, як і матеріальна точка масою, що дорівнює сумі мас всієї системи в цілому, на яку діють та ж результуюча сила, що і на тіло. Принцип відносності в класичній механіці ньютона, встановлює, що у всіх інерційних системах відліку будь механічний процес протікає однаково (при однакових початкових умовах). Крім того, він сформулював закон інерції, експериментально встановив закон падіння тіл в порожнечі, вирішив завдання про рух тіла, кинутого під кутом до горизонту.

За другим законом ньютона незалежно від того, чи знаходилася тіло в спокої або рухалося, зміна його швидкості може відбуватися тільки при взаємодії з іншими тілам. Фізична величина, що дорівнює добутку маси тіла на модуль прискорення вільного падіння і висоту, на яку піднято тіло над поверхнею з нульовим потенціалом, називають потенційною енергією тіла. Якщо кілька тіл взаємодію між собою тільки силами тяжіння і силами пружності, і ніякі зовнішні сили на них не діють (або ж їх рівнодіюча дорівнює нулю), то при будь - яких взаємодіях тіл робота сил пружності або сил тяжіння дорівнює зміні потенційної енергії, взятої з протилежним знаком. У той же час, по теоремі про кінетичної енергії (зміна кінетичної енергії тіла дорівнює роботі зовнішніх сил) робота тих же сил дорівнює зміні кінетичної енергії. З цієї рівності випливає, що сума кінетичної і потенційної енергій тіл, що складають замкнуту систему і взаємодіючих між собою силами тяжіння і пружності, залишається постійною. Робота сил тяжіння і пружності дорівнює, з одного боку, збільшення кінетичної енергії, а з іншого - зменшення потенційної, тобто робота дорівнює енергії, що перетворилася з одного виду в інший. Момент інерції тіла i щодо довільної осі дорівнює сумі моменту інерції цього тіла i c щодо осі, що проходить через центр мас тіла паралельно аналізованої осі, і твори маси тіла m на квадрат відстані r між осями.

Осьовий момент інерції тіла j a є мірою інертності тіла під обертальному русі навколо осі a подібно до того, як маса тіла є мірою його інертності в поступальному русі. Якщо тіло однорідне, тобто його щільність всюди однакова, то момент інерції даного тіла відносно якої - небудь осі залежить не тільки від маси, форми і розмірів тіла, але також від положення тіла по відношенню до цієї осі. Згідно теоремі штейнера (теоремі гюйгенса - штейнера) момент інерції тіла j щодо довільної осі дорівнює сумі моменту інерції цього тіла j c щодо осі, що проходить через центр мас тіла паралельно аналізованої осі, і твори маси тіла m на квадрат відстані d між осями.

Середня щільність - у будівництві - фізична величина, що дорівнює відношенню маси тіла до всього займаного ним об єму, включаючи наявні в ньому пори і порожнечі. Час релаксації термодинамічної параметра - час, за який початкове відхилення того чи іншого термодинамічної параметра від рівноважного значення зменшується в е (2. Агрегатні стани речовини (від латинського aggrego - приєдную, пов язую), стану одного і того ж речовини, переходи між якими супроводжуються стрибкоподібним зміною його вільної енергії, ентропії, густини і інших фізичних властивостей. Потенційна енергія взаємодії частинок в ідеальному газі дорівнює нулю, тому його внутрішня енергія визначається тільки сумарною кінетичною енергією теплового руху частинок. Знаючи співвідношення, що зв язує температуру і середню кінетичну енергію частинок ідеального газу, можна показати, що внутрішня енергія ідеального газу однозначно визначається його температурою. Внутрішня енергія ідеального газу дорівнює сумарній кінетичної енергії всіх молекул газу або твору середньої кінетичної енергії молекули газу і числа молекул. Коефіцієнт пропорційності, який називається питомою теплотою плавлення, показує, яка кількість теплоти необхідно для плавлення одного кілограма кристалічної речовини при температурі плавлення. Рівняння стану речовини, будучи фундаментальною характеристикою речовини, що визначає можливість придбання загального формального апарату термодинаміки і газодинаміки до конкретних фізичних систем, завжди приваблювало підвищену увагу дослідників найрізноманітніших спеціальностей. P, v, t - відповідно тиск, об єм і абсолютна температура газу, r - універсальна газова стала, спільна для всіх газів, а n - число, пропорційне числу молекул або атомів газу.

Цей закон являє собою те, що у фізиці прийнято називати рівнянням стану речовини, оскільки він описує характер зміни властивостей речовини при зміні зовнішніх умов. Молекули вважаються рухомими хаотично, а зіткнення між молекулами і удари молекул об стінки судини - пружними, тобто не приводять до втрат енергії в системі. і це себе виправдовує, оскільки в природних умовах поведінку більшості реальних газів практично на відрізняються від поведінки ідеального газу - відхилення в поведінці практично всіх природних газів, наприклад атмосферного азоту і кисню, від поведінки ідеального газу не перевищує 1%. У майбутньому, у міру вдосконалення теоретичних методів, можливо будуть виведені більш точні рівняння для опису стану реальних газів з урахуванням їх характеристик на молекулярному рівні. Молекули газу володіють пренебрежимо малими розміру в порівнянні з об ємом посудини, між молекулами не діють сили тяжіння, при зіткненні один з одним і стінками судини діють сили відштовхування. Це означає, що будь - яка машина може робити роботу над зовнішніми тілами тільки за рахунок одержання ззовні кількості теплоти q або зменшення внутрішньої енергії d u. При здійсненні теплообміну між двома тілами в умовах рівності нулю роботи зовнішніх сил і в тепловій ізоляції від інших тіл, за законом збереження енергії. Якщо порівняти площі під ізобарою і ізотермою, що є роботами, можна зробити висновок, що при однаковому розширенні газу при однаковому початковому тиску в разі ізотермічного процесу буде скоєно менше кількість роботи.

Другий закон термодинаміки говорить, що нездійсненно термодинамічний процес, у результаті якого відбувалася би передача тепла від одного тіла до іншого, більш гарячому, без яких - небудь інших змін. Молекулярно - кінетична теорія - вчення про будову і властивості речовини, що використовує уявлення про існування атомів і молекул як найменших частинок хімічної речовини.

Речовина складається з частинок - атомів і молекул, між якими існують проміжки; ці частинки знаходяться у хаотичному русі, на швидкість якого впливає температура; частинки взаємодіють один з одним. А) взаємодія має електромагнітний характер, б) сили короткодіючі, виявляються на відстанях, порівнянних з розмірами молекул; в) існує таку відстань, коли сили тяжіння і відштовхування рівні (r 0), якщо r> r 0, тоді переважають сили тяжіння, якщо r 0 - сили відштовхування. Молекули і атоми в твердому тілі здійснюють безладні коливання щодо положень, в яких сили тяжіння і відштовхування з боку сусідніх атомів врівноважені. У рідині молекули не тільки коливаються біля положення рівноваги, але і здійснюють перескока з одного положення рівноваги в сусіднє, ці перескоки молекул є причиною плинності рідини, її здатності приймати форму посудини.

У газах зазвичай відстані між атомами і молекулами в середньому значно більше розмірів молекул; сили відштовхування на великих відстанях не діють, тому гази легко стискаються; практично відсутні між молекулами газу і сили тяжіння, тому гази мають властивість необмежено розширюватися. Відстань між молекулами трохи більше їх діаметра; молекули - пружні кульки; між молекулами не діють сили тяжіння; при зіткненні молекул один з одним і зі стінками посудини діють сили відштовхують; руху молекул підкоряється законам механіки.

При зіткненні молекули зі стінкою судини проекція швидкості v x вектора швидкості на вісь ox, перпендикулярну стінці, змінює свій знак на протилежний, але залишається постійною за модулем. За секунду вони передають імпульс, де z - число зіткнень всіх молекул зі стінкою, що пропорційно концентрації молекул в газі, швидкості молекул і площі поверхні стінки.

Основне рівняння мкт для ідеального газу встановлює зв язок легко вимірюваного макроскопічного параметра - тиску - з такими мікроскопічними параметрами газу, як середня кінетична енергія і концентрація молекул. Отже, для знаходження мікроскопічних параметрів газу потрібні вимірювання ще якоїсь фізичної величини, пов язаної з середньою кінетичної енергією молекул. При градуюванні термометра зазвичай за початок відліку (0) приймають температуру танучого льоду; другий постійної точкою (100) вважають температуру кипіння води при нормальному атмосферному тиску (шкала цельсія). Тому у фізиці для встановлення раціональної температурної шкали використовують зміну тиску певної кількості розрідженого газу при постійному обсязі або зміна обсягу газу при постійному тиску.

При тепловій рівновазі, якщо тиск газу даної маси і його обсяг фіксовані, середня кінетична енергія молекул газу повинна мати строго певне значення, як і температура. Будемо вважати величину, вимірювану в енергетичних одиницях, прямо пропорційною температурі, яка виражається в градусах де - коефіцієнт пропорційності. Граничну температуру, при якій тиск ідеального газу звертається в нуль при фіксованому обсязі або об єм ідеального газу прагне до нуля при незмінному тиску, називають абсолютним нулем температури.

Внутрішня енергія макроскопічного тіла дорівнює сумі кінетичних енергій безладного руху всіх молекул (або атомів) щодо центрів мас тіла і потенціальних енергій взаємодії всіх молекул один з одним (але не з молекулами інших тіл). Якщо ідеальний газ складається з більш складних молекул, ніж одноатомний, то його внутрішня енергія дорівнює сумі поступального і обертального руху молекул. Якщо процес теплопередачі не супроводжується роботою, то на підставі першого закону термодинаміки кількість теплоти одно зміни внутрішньої енергії тіла. Зміна внутрішньої енергії тіла одно алгебраїчної сумі змін енергії всіх атомів або молекул, число яких пропорційно масі тіла, тому зміна внутрішньої енергії і, отже, кількість теплоти пропорційно масі і зміні температури.

Робота, що здійснюється зовнішніми тілами над газом, відрізняється від роботи газу тільки знаком, так як сила, діюча на газ, протилежна силі, з якою газ діє на поршень, і дорівнює їй за модулем (третій закон ньютона); а переміщення залишається тим же самим. При адіабатні розширенні газ здійснює роботу за рахунок зменшення своєї внутрішньої енергії, тому температура газу при адіабатні розширенні знижується. Коли розширився газ перейде в стан 2, його теплоізолюючі від нагрівача і дають йому можливість розширюватися адіабатично, тобто газ здійснює роботу за рахунок убутку його внутрішньої енергії. На практиці не використовують машини, що працюють за циклом карно, але формула дозволяє визначити максимальний ккд при заданих температурах нагрівача і холодильника. Нерівномірний розподіл кінетичної енергії теплового руху молекул призводить до того, що при будь - якій температурі кінетична енергія деяких молекул рідини або твердого тіла може перевищувати потенційну енергію їх зв язки з іншими молекулами.

Випаровування - процес, при якому з поверхні рідини або твердого тіла вилітають молекули, кінетична енергія яких перевищує потенційну енергію взаємодії молекул. Випаровування супроводжується охолодженням рідини, так як рідина залишають молекули, що мають велику кінетичну енергію, і внутрішня енергія рідини знижується. Вилетіли молекули починають безладно рухатися в тепловому русі газу; вони можуть або назавжди віддалитися від поверхні рідини, або знову повернутися на рідину.

Випаровування рідини в закритій посудині при незмінній температурі призводить до поступового збільшення концентрації молекул випаровується речовини в газоподібному стані. Через деякий час після початку процесу випаровування концентрація речовини в газоподібному стані досягає такого значення, при якому число молекул, що повертаються в рідину в одиницю часу, стає дорівнює кількості молекул, що залишають поверхню рідини за той же час. При стисненні насиченої пари концентрація молекул пари збільшується, рівновага між процесами випаровування та конденсації порушується і частина пара перетворюється в рідину.

Так як в насиченому парі при зростанні температури концентрація молекул збільшується, тиск насиченої пари з підвищенням температури зростає швидше, ніж тиск ідеального газу з постійною концентрацією молекул. Головна різниця в поведінці ідеального газу і насиченої пари полягає в тому, що при зміні температури пари в закритій посудині (або при зміні обсягу при постійній температурі) змінюється маса пари.

Бульбашка пара може рости, коли тиск насиченої пари всередині його трохи перевершує тиск в рідині, що складається з тиску повітря на поверхню рідини (зовнішній тиск) і гідростатичного тиску стовпа рідини.

Чим вище тиск насиченої пари, тим нижче температура кипіння відповідної рідини, тому що при менших температурах тиск насиченої пари стає рівним атмосферному.

Якщо на одному малюнку накреслити криві залежності щільності рідини і щільності її насиченої пари від температури, то для рідини крива піде вниз, а для пари - вгору.

Так як тиск насиченої пари тим менше, чим менше температура, то при охолодженні повітря знаходиться в ньому водяна пара при деякій температурі стає насиченим. Анізотропія механічних, теплових, електричних і оптичних властивостей кристалів пояснюється тим, що при упорядкованому розташуванні атомів, молекул або іонів сили взаємодії між ними і міжатомні відстані виявляються неоднаковими по різних напрямах. Монокристали іноді мають геометрично правильною формою, але головна ознака монокристалу - періодично повторюється внутрішня структура в усьому його обсязі. Максимальна напруга, при якому ще не виникають помітні залишкові деформації (відносна залишкова деформація не перевищує 0, 1%), називають межею пружності.