Взаимодействие тел. Сила. Масса. Законы динамики Ньютона.

Механика

1.Механическое движение. Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение. Относительность движения:

- Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве, относительно других тел с течением времени. Положение тела задается координатой. Механическое движение характеризуется тремя физическими величинами: перемещением, скоростью и ускорением. Движение (по траектории) – прямолинейное (прямая линия) и криволинейное (дуги окружности).

По характеру движения точек различают три вида движения:

a. Поступательное – это движение, при котором все точки тела движутся одинаково, и любая прямая, мысленно проведённая в теле, остается параллельна сама себе.

b. Вращательное – это движение, при котором все точки тела движутся по окружности

c. Колебательное – это движение, которое повторяется или почти повторяется.

- Равномерное прямолинейное движение – движение, при котором тело за любые равные промежутки времени, совершает равные перемещения.

- Равноускоренное прямолинейное движение – движение по прямой с постоянным ускорением (а = const). Ускорение – векторная физическая величина, показывающая, на сколько изменяется скорость тела за 1 с.

- За­ви­си­мость ха­рак­те­ри­стик дви­же­ния от вы­бо­ра си­сте­мы от­сче­та на­зы­ва­ет­ся от­но­си­тель­но­стью дви­же­ния.

 

Взаимодействие тел. Сила. Масса. Законы динамики Ньютона.

- Простые наблюдения и опыты, например с тележками (рис. 3), приводят к следующим качественным заключениям: а) тело, на которое другие тела не действуют, сохраняет свою скорость неизменной; б) ускорение тела возникает под действием других тел, но зависит и от самого тела; в) действия тел друг на друга всегда носят характер взаимодействия. Эти выводы подтверждаются при наблюдении явлений в природе, технике, космическом пространстве только в инерциальных системах отсчета.

Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно. Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие ее витков. Или чем ближе два одноименных заряда, тем сильнее они будут притягиваться. В простейших случаях взаимодействия количественной характеристикой является сила.

- Сила — это векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии. Сила характеризуется: а) модулем; б) точкой приложения; в) направлением.
- Масса – физическая величина, являющаяся мерой инертности тела.

Третий закон – сила действия равна силе противодействия.

- Законы динамики Ньютона -

 

Потенциальная энергия. Кинетическая энергия. Закон сохранения полной

Механической энергии.

 

Энергия – это физическая величина, характеризующая способность тела совершать работу.

Кинетическая энергия – это энергия, которой тело обладает вследствие своего движения:

 

Потенциальная энергия – это энергия, которая определяется взаимным расположением тел, а также характером сил взаимодействия между этими телами.

Потенциальная энергия в поле тяготения Земли – это энергия, обусловленная гравитационным взаимодействием тела с Землей. Она определяется положением тела относительно Земли и равна работе силы тяжести по перемещению тела из данного положения на нулевой уровень:

 

 

- Закон сохранения полной механической энергии. - Полная механическая энергия системы — энергия механического движения и взаимодействия, т.е. равна сумме кинетической и потенциальной энергий. Закон сохранения механической энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы полная механическая энергия сохраняется, т.е. не изменяется со временем. Это — фундаментальный закон природы. Он является следствием однородности времени — инвариантности физических законов относительно выбора начала отсчета времени.

Закон сохранения энергии: Е=Ек+Еп. Величину Е, равную сумме кинетической и потенциальной энергией системы, называют механической энергией системы.

Закон сохранения механической энергии: в изолированной системе, механическая энергия сохраняется.

 

- Задача на применение закона сохранения энергии: (смотреть в тетради)

- Задача на применение второго закона Ньютона. (смотреть в тетради):

Задача на применение второго закона Ньютона при прямолинейном движении.

- Задача на определение модуля Юнга материала, из которого изготовлена

Проволока:

 

- Задача на применение закона сохранения импульса. (смотреть в тетради)

 

Молекулярная физика

Электростатика

 

Активное сопротивление

При прохождении тока через элементы, имеющие активное сопротивление, потери выделяющейся мощности необратимы. Примером может служить резистор, выделяющееся на нем тепло, обратно в электрическую энергию не превращается. Кроме резистора активным сопротивлением может обладать линии электропередач, соединительные провода, обмотки трансформатора или электродвигателя.

Отличительной чертой элементов имеющих чисто активное сопротивление – это совпадение по фазе тока и напряжения, поэтому вычислить его можно по формуле

Активное сопротивление зависит от физических параметров проводника, таких как материал, площадь сечения, длина, температура.

Реактивное сопротивление

При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивное сопротивление. Оно обусловлено в первую очередь ёмкостями и индуктивностями.

Индуктивностью в цепи переменного тока обладает катушка индуктивности, причём в идеальном случае, активным сопротивлением её обмотки пренебрегают. Реактивное сопротивление катушки переменному току создаётся благодаря её ЭДС самоиндукции. Причем с ростом частоты тока, сопротивление также растёт.

- Задача на определение периода и частоты свободных колебаний в колебательном контуре.

 

- Задача на применение формулы сопротивления параллельно соединенных резисторов.

Смотреть в тетради

- Задача на движение или равновесие частицы в электрическом поле.

- Задача на применение закона Джоуля – Ленца.

- Задача на применение закона Кулона.

- Задача на расчет удельного сопротивления материала проводника.

- Задача на применение закона Ома для полной цепи.

Найти силу тока в цепи, если известно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник подключенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.

Источник ЭДС подключен к резистору сопротивлением 10 Ом с помощью медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм². Найти силу тока, зная что ЭДС источника равно 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.

- Задача на расчет общего сопротивления последовательно соединенных резисторов.

Задача: проводники сопротивлением 5 и 6 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 33 В. Определите силу тока в каждом проводнике.

Дано: R1=5 Ом R2=6 Ом U=33 В I -?

Решение: R=R1+R2 R=5 Ом+6 Ом=11 Ом I=U/R I=33В/11 Ом=3А

Ответ. I=3А.

 

Задача: проводники сопротивлением 4, 8 и 8 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 20 В. Определите силу тока в каждом проводнике.

Дано: R1=4 Ом R2=8 Ом R3=8 Ом U=20 В I -?

Решение: R=4 Ом+8 Ом+8 Ом=20 Ом. I=U/R I=20В/20 Ом=1А.

Ответ. I=1А.

 

Задача: два проводника сопротивлением 15 и 10 Ом соединены параллельно. Вычислите их общее сопротивление и силу тока в первом проводнике, если во втором она равна 1,5 А.

Дано: R1=15 Ом R2=10 Ом I2=1,5А R -? I1 -?

Решение: 1/R=1/R1+1/R2 1/R=1/15+1/10=1/6. R=6 Ом. U=I*R U2=1,5А*10 Ом=15В Так как соединение параллельное, то U2=U1=Uобщ.I1=U1/R1. I1=15В/15 Ом=1 А.

Ответ. R=6 Ом; I₁=1 А.

- Задача на применение формулы мощности постоянного тока.

Задача: сопротивление электрического паяльника 440 Ом. Он работает при напряжении 220 В. определите мощность, потребляемую паяльником.

Дано: R=440 Ом U=220В P -?

Решение: P=I*U I=U/R I=220В/440 Ом=0,5А. P=0,5А*220В=110В*А=110Вт

Ответ. P=110Вт

 

Задача: электрическая лампа включена в сеть напряжением 220В. Сила тока, проходящего через лампу, равна 0,45А. Чему равна мощность электрического тока в лампе за 2 с?

Дано: U=220В I=0,45А t=2с P -?

Решение: P=I*U P=0.45А*220В=99Вт   Примечание: время t - лишние данные задачи, т.к. мощность не зависит от времени.

Ответ. P=99Вт.

 

Задача: определите сопротивление электрической лампочки, на баллоне которой написано: "100Вт; 220 В".

Дано: P=100Вт U=220В R -?

Решение: P=U*I => I=P/U R=U/I I=100Вт/220В=0,4545 R=220В/0,4545А=484Ом.

Ответ. 484 Ом.

 

 

Магнитное поле и ЭМИ

Электромагнитные волны

Волна –это колебания, распространяющиеся в пространстве (в среде) с течением времени. Основное свойство волны – перенос энергии без переноса вещества. Волны бывают продольные и поперечные. Длина волны – это расстояние на которое распространяется волна за время равное одному периоду колебания.

Электромагнитная волна – система взаимно перпендикулярных периодически изменяющихся электрического и магнитного полей. Источник – колеблющийся с ускорением электрический заряд.

Электромагнитное поле в каждой точке пространства характеризуется напряженностью Е и индукцией В. Возникновение электромагнитной волны можно представить так: в некоторой области пространства возникают колебания электрического заряда, например между контактами электрической цепи проскакивает искра. Это повлечет за собой колебания вектора напряженности Е, т. е. его модуль и направление станут периодически меняться. Согласно теории Максвелла, в этой же области будут происходить колебания вектора магнитной индукции Б. Эти колебания порождают электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве. Моментальный «снимок» электромагнитной волны показан на рисунке 41.

Теория Максвелла показала, что электромагнитные волны — волны поперечные, их скорость распространения в вакууме примерно равна 300 000 км/с, эта волна несет энергию.

С помощью искрового разрядника и аналогичного ему приемника немецкий физик Г. Герц получил и зарегистрировал электромагнитные волны, обнаружил их отражение и преломление. Заслуга по практическому использованию электромагнитных волн в радиосвязи принадлежит русскому физику А. С. Попову.

 

 

- Электромагнитная природа света. – Свет представляет собой видимый участок спектра электромагнитных волн, длины волн которых занимают интервал от 0.4мкм до 0.76мкм. Каждой спектральной составляющей оптического излучения может быть поставлен в соответствие определённый цвет. Окраска спектральных составляющих оптического излучения определяется их длиной волны. Цвет излучения изменяется по мере уменьшения его длины волны следующим образом: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

 

 

- Волновые свойства света – дисперсия – кожзгсф (ко – красно-оранжевый – 7*10^-7м), жз (желто зеленый 5.5*10^-7м), сф (сине-фиолетовые, 4*10^-7м) кожзгсф – части спектра.

Дисперсией называется зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны) – рассеяние.

 

- Корпускулярно-волновой дуализм. –

- Задача на применение закона преломления света.

СМОТРЕТЬ В ТЕТРАДИ ЗАДАЧИ И ТЕОРИЮ

 

- Задача на определение показателя преломления прозрачной среды.

 

 

Квантовая физика

Квантовые постулаты Бора.

 

 

· Основу теории Бора составляют два постулата.

· Первый постулат ( постулат стационарных состояний): В атоме существуют стационарные квантовые состояния, не изменяющиеся с течением времени без внешнего воздействия на атом.
В этих состояниях атом не излучает электромагнитных волн, хотя и движется с ускорением. Каждому стационарному состоянию атома соответствует определенная энергия атома. Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны.

· Второй постулат (правило частот): При переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается 1 фотон. Энергия излученного или поглощенного фотона равна разности энергий стационарных состояний: hν _kn = E _k — E_n. (1) При излучении фотона k > n, при поглощении k < n. Из формулы можно выразить частоту излучения так: ν = ( E_n – E_k ) /h.

 

 

Механика

1.Механическое движение. Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение. Относительность движения:

- Механическое движение – это изменение положения тела в пространстве, относительно других тел с течением времени. Положение тела задается координатой. Механическое движение характеризуется тремя физическими величинами: перемещением, скоростью и ускорением. Движение (по траектории) – прямолинейное (прямая линия) и криволинейное (дуги окружности).

По характеру движения точек различают три вида движения:

a. Поступательное – это движение, при котором все точки тела движутся одинаково, и любая прямая, мысленно проведённая в теле, остается параллельна сама себе.

b. Вращательное – это движение, при котором все точки тела движутся по окружности

c. Колебательное – это движение, которое повторяется или почти повторяется.

- Равномерное прямолинейное движение – движение, при котором тело за любые равные промежутки времени, совершает равные перемещения.

- Равноускоренное прямолинейное движение – движение по прямой с постоянным ускорением (а = const). Ускорение – векторная физическая величина, показывающая, на сколько изменяется скорость тела за 1 с.

- За­ви­си­мость ха­рак­те­ри­стик дви­же­ния от вы­бо­ра си­сте­мы от­сче­та на­зы­ва­ет­ся от­но­си­тель­но­стью дви­же­ния.

 

Взаимодействие тел. Сила. Масса. Законы динамики Ньютона.

- Простые наблюдения и опыты, например с тележками (рис. 3), приводят к следующим качественным заключениям: а) тело, на которое другие тела не действуют, сохраняет свою скорость неизменной; б) ускорение тела возникает под действием других тел, но зависит и от самого тела; в) действия тел друг на друга всегда носят характер взаимодействия. Эти выводы подтверждаются при наблюдении явлений в природе, технике, космическом пространстве только в инерциальных системах отсчета.

Взаимодействия отличаются друг от друга и количественно, и качественно. Например, ясно, что чем больше деформируется пружина, тем больше взаимодействие ее витков. Или чем ближе два одноименных заряда, тем сильнее они будут притягиваться. В простейших случаях взаимодействия количественной характеристикой является сила.

- Сила — это векторная физическая величина, являющаяся мерой ускорения, приобретаемого телами при взаимодействии. Сила характеризуется: а) модулем; б) точкой приложения; в) направлением.
- Масса – физическая величина, являющаяся мерой инертности тела.

Третий закон – сила действия равна силе противодействия.

- Законы динамики Ньютона -