Предмет физики. Физика и математика. Роль физики в развитии техники.

Предмет физики. Физика и математика. Роль физики в развитии техники.

Мир окружающий нас материален. Он состоит из наиболее общих, вечно существующих и непрерывно движущихся материй. Материя – все то, что существует вне и независимо от нашего сознания. Конкр. виды материи: элем. Частицы, физ. поля, физ. тела. Физика – наука, которая изучает общие св-ва, физ. законы движения и их св-ва. Физика – наука о наиболее простых и общих формах движения материй или их взаимном превращении.

Физика, как наука связана с математикой. Математика – инструмент познания физики.

Физика очень тесно связана с техникой, причем связь носит двойственный характер.

Физика выросла из потребности техники. Техника определяет путь физ. исследований. Физика – база для создания новых отраслей техники: микропроц. ядерной и др., служит базой для самых передовых технологий. Таким образом, изучение физики позволяет создать основу для общенаучн. и общетехн. подготовки специалиста. Позволяет овладеть техникой физ. мышления.

 

Структура курса физики. Основные единицы СИ.

ФИЗИКА

Классическая Квантовая

1. Механика и термодинамика 1. Физика излучения

2. Молекулярная физика 2. Квантовая Механика

3. Электричество 3.Физика атомного ядра

4. Магнетизм 4.Физика элементарных частиц

5. Колебания и волны 5. Атомная физика

Единицами физ. Величин наз-ся конкретные физ. Величины, которым по определению присв. Значение равное 1. Единицы подразделяются на системные и внесистемные. Сист. Единицы подразд. На основные и производные, образуемые р-ями связи между осн. Физ. Величинами.

М кг с.А К моль Кд

Рад стерад

1м = 1650763.73 длины волны в вакууме излучения соотв. Перехода между уровнями 2р₁₀ и 5d₅ атома криптона (Cp)

1кг = массе междунар. Прототипа платино-иридиевого цилиндра

.

Физические модели. Пространство и время. Кинематическое описание движения.

Физическая модель: При изучении реальных явлений мы встречаемся одновр. С большим разнообразием факторов, учесть некоторые из них мы можем, другие нет. По этой причине при решении любой реальной задачи мы вынуждены что-то отбрасывать, что-то упрощать. Т.е. моделировать. И таким образом мы приходим к понятию физической модели. (Например, механика использует такие модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твёрдое и абсолютно упругое тело, а также и абсолютно неупругое тело и мн.др.) После выбора физической модели, учёта всех факторов, выбирается математическая модель (т.е. просто формула) и далее производится расчёт задачи.

Одна из моделей – мат. Точка. Система мат. Точек – тело разбивается на ряд мат. Точек.

След. Модель – абсол. Твердое тело, тело деформ-ий которого нет, при любых условиях.

Абсол. Упругое тело – тело, деф-ции которого подчиняются закону Гука.

Абсол. Неупругое тело – тело, которое полностью сохр. Деформ-ное сост., после прекращения действия внешних сил.

Пространство и время – понятия, означ. Основные формы существ. Материи. Пространство выражает порядок располож. Объектов, время – порядок смены явлений.

Св-ва пространства и времени делят на метрические (протяж., длит.) и топологические. Согласно Ньютону пространство и время – две разные сущности, не зависящие друг от друга и протек-х в них процессов.

Кинематическое описание движения

Для кинематического описания движения тел в зависимости от условия задач используют различные физические модели. Положение тел в мех. Всегда характериз-ся декартовой сист. Координат. С течением времени при движении точки ее корд. Изм. В скал. р-ии

y=y(t)

x=x(t)

z=z(t)

 

 

4)При прямолинейном движении вектор движения совпадает с соотв. Участком траектории. Модуль перемещ. Равен пройденному пути.

Скорость характеризует движ. Мат. Точки, определяет быстроту и направление движения в данный момент времени. Υ=S/t.

Чтобы охарактеризовать измен. Скорости мат. Точки со временем исользуется величина a (ускорение). Эта величина характеризует быстроту изменения скорости по модулю и направлению.

Равномерное прямолинейное движение:

а>0, а=const.

S=V₀t+at²/2 V=V₀+at

При торможении:

S=V₀t-at²/2 V=V₀+at

Распределения Максвелла.

При выводе осн. ур-я МКТ мы предполгаем, что молекулы при (н.у) имеют различные скорости, начиная от самых малых и кончая беск. больш. Как распред. при этом молекулы в этом кубическом сосуде в зависмости от скор. мы не обсуждаем. Хаотичность движ. молекул вообще порождается мнениевозможности реш. задач. Однако подобную задачу решить можно и это впервые сделал Максвеллом. Он нашёл з-н распред. мол. по скоростям. Строгое обоснование этого з-на было дано Больцманом:

· каким бы ни был в нач. мом. распред. скор. молек. оно с неизбежностью переходит в распред. след. и з-нов Максвелла, если только темп. тела или газа поддерж. достат. долго.

Имея баллон с газом можем говорить о вер-ти... Сущн. з-на распред:

Полученная кривая: «Кривая распр. молек. по скоростям»

З-н Максвелла опис. функцией f(V), наз. ф-ей распред. молек. по скор.

Распределение Максвелла описывает распределение по скоростям молекул (частиц) макроскопической физической системы, находящейся в статическом равновесии, при условии, что движение молекул подчиняется законам классической механики (например классический идеальный газ).

распределение Максвелла

- относительное число молекул, скорости которых находятся в определённом интервале.

Из ур-я распред. Максвелла найдём ср. арифметич. скорость.

1) ; 2) ; 3) ; <V> =1,12 Vв; <V²> = 1,22 Vв

Понятие относит. скорости: U=V\Vв

Цикл Карно и его КПД.

Цикл Карно – это идеальный цикл, который даёт максимальный КПД. Состоит из двух изотерм и двух адиабат. h= (Q₁-Q₂)/Q₁=(Т₁-Т₂)/Т₁= =(A_1-2-A_3-4)/A_1-2

P 1 1-2 – изотермическое расширение Т₂;

Q₁ 2 2-3 – адиабатическое Dq=0;

3-4 – изотермическое сжатие, Т₂;

Dq=0 3 Dq=0 4-1 – адиабатическое Dq=0.

4 Q₂ V

 

A_1-2 = RT₁ln(v₂/v₁)=Q₁

A_2-3=C_v(T₁-T₂)

A_3-4=RT₂ln(v3/v4)=Q₂

A_4-1=C_v(T₁-T₂)

 

Предмет физики. Физика и математика. Роль физики в развитии техники.

Мир окружающий нас материален. Он состоит из наиболее общих, вечно существующих и непрерывно движущихся материй. Материя – все то, что существует вне и независимо от нашего сознания. Конкр. виды материи: элем. Частицы, физ. поля, физ. тела. Физика – наука, которая изучает общие св-ва, физ. законы движения и их св-ва. Физика – наука о наиболее простых и общих формах движения материй или их взаимном превращении.

Физика, как наука связана с математикой. Математика – инструмент познания физики.

Физика очень тесно связана с техникой, причем связь носит двойственный характер.

Физика выросла из потребности техники. Техника определяет путь физ. исследований. Физика – база для создания новых отраслей техники: микропроц. ядерной и др., служит базой для самых передовых технологий. Таким образом, изучение физики позволяет создать основу для общенаучн. и общетехн. подготовки специалиста. Позволяет овладеть техникой физ. мышления.