Bilješke s predavanja iz fizike za srednje škole. Tečaj predavanja iz opće fizike na MIPT-u (15 video predavanja)

Predstavljamo vam tečaj predavanja iz opće fizike održanih na Moskovskom institutu za fiziku i tehnologiju ( Državno sveučilište). MIPT je jedno od vodećih ruskih sveučilišta koje obrazuje stručnjake iz područja teorijske i primijenjene fizike i matematike. MIPT se nalazi u gradu Dolgoprudny (Moskovska regija), dok se dio sveučilišnih zgrada geografski nalazi u Moskvi i Žukovskom. Jedno od 29 nacionalnih istraživačkih sveučilišta.

obilježje obrazovni proces MIPT ima takozvani “Phystech sustav”, usmjeren na osposobljavanje znanstvenika i inženjera za rad u najnovijim područjima znanosti. Najviše studenata studira na smjeru "Primijenjena matematika i fizika"

Predavanje 1. Osnovni pojmovi mehanike

U ovom predavanju govorit ćemo o osnovnim pojmovima kinematike, kao i krivolinijskom gibanju.

Predavanje 2. Newtonovi zakoni. Mlazni pogon. Rad i energija

Newtonovi zakoni. Težina. Sila. Puls. Mlazni pogon. jednadžba Meščerskog. jednadžba Ciolkovskog. rada i energije. Polje sile.

Predavanje 3. Kretanje u polju središnjih sila. kutni moment

Polje sile (nastavak prethodnog predavanja). Kretanje u polju središnjih sila. Kretanje u polju potencijalnih sila. Potencijal. Potencijalna energija. Konačno i beskonačno kretanje. Kruto tijelo (početak). središte inercije. Trenutak snage. moment impulsa.

Predavanje 4. Koenigov teorem. Sudari. Osnovni pojmovi specijalne relativnosti

Königov teorem. središte inercije. Smanjena masa. Apsolutno otporan udarac. Neelastični udar. prag energije. Specijalna teorija relativnosti (početak). Osnove specijalne teorije relativnosti. Događaj. Interval. Intervalna invarijantnost.

Predavanje 5. Relativistički učinci. Relativistička mehanika

Specijalna relativnost (nastavak). Lorentzove transformacije. Relativistička mehanika. Jednadžba gibanja u relativističkom slučaju.

Predavanje 6. Einsteinov princip relativnosti.

Specijalna relativnost (nastavak). Načelo. rotacijsko kretanje čvrsto tijelo. Gravitacijsko polje (početak). Gaussov teorem u gravitacijskom polju.

Predavanje 7. Keplerovi zakoni. Moment inercije oko osi

Gravitacijsko polje (nastavak). Centralno simetrično polje. Problem dvaju tijela. Keplerovi zakoni. Konačno i beskonačno kretanje. Kruto tijelo (nastavak). Moment inercije oko osi.

Predavanje 8

Kruto tijelo (nastavak). Trenutak inercije. Eulerov teorem o općem gibanju krutog tijela. Huygens-Steinerov teorem. Rotacija krutog tijela oko fiksne osi. Kutna brzina. valjanje.

Predavanje 9. Tenzor i elipsoid tromosti. Žiroskopi

Kruto tijelo (nastavak). Tijela koja se kotrljaju. Tenzor inercije. Elipsoid inercije. Glavne osi inercije. Žiroskopi (početak). Trostupanjski žiroskop. Vrh s fiksnom točkom. Osnovni omjer žiroskopije.

Predavanje 10. Osnovni omjer žiroskopije. fizičko visak

Žiroskop (nastavak). Nutacija. Fluktuacije (početak). fizičko visak. fazna ravnina. Dekrement logaritamskog prigušenja. faktor kvalitete

Predavanje 11

Fluktuacije (nastavak). prigušene vibracije. Suho trenje. Prisilne vibracije. Oscilatorni sustav. Rezonancija. Parametarske vibracije.

Predavanje 12. Prigušene i neprigušene oscilacije. Neinercijski referentni okviri

Fluktuacije (nastavak). Neprigušene vibracije. prigušene vibracije. Fazni portret. Opis vala. Neinercijski referentni sustavi (početak). Sile inercije. Rotirajući referentni sustavi.

Predavanje 13 Teorija elastičnosti

Neinercijalni referentni okviri (nastavak). Izraz za apsolutnu akceleraciju sustava koji se proizvoljno kreće. Foucaultovo njihalo. Teorija elastičnosti (početak). Hookeov zakon. Youngov modul. Energija elastične deformacije štapa. Poissonov omjer.

Predavanje 14. Teorija elastičnosti (nastavak). Hidrodinamika idealne tekućine

Teorija elastičnosti (nastavak). Svestrano rastezanje. Svestrana kompresija. Jednostrana kompresija. Brzina širenja zvuka. Hidrodinamika (početak). Bernoullijeva jednadžba za idealnu tekućinu. Viskoznost.

Predavanje 15. Gibanje viskozne tekućine. Magnusov efekt

Hidrodinamika (nastavak). Kretanje viskozne tekućine. Sila viskoznog trenja. Dotok tekućine okrugla cijev. Snaga protoka. Kriterij laminarnog toka. Reynoldsov broj. Stokesova formula. Protok zraka u krilu. Magnusov efekt.

Nadamo se da ste cijenili predavanja Vladimira Aleksandroviča Ovčinkina, kandidata tehničkih znanosti, izvanrednog profesora Odsjeka za opću fiziku na Moskovskom institutu za fiziku i tehnologiju.

Za referencu, u svibnju 2016. godine MIPT je uvršten u top 100 najprestižnijih svjetskih sveučilišta od strane britanskog časopisa Times Higher Education.

PROGRAM

inovativnog kolegija iz opće fizike za studente Fizičkog fakulteta (1 semestar, smjer "MEHANIKA")

Komentari na pojedine teme kolegija dani su u pdf formatu - za čitanje i ispis tiskanog primjerka pomoću programa Acrobat Reader. Računalno modeliranje(Java apleti) radi izravno u pregledniku.

Tema 1: Uvod. Principi klasične fizike

Uvod. Mjesto fizike među prirodne znanosti. Povezanost eksperimenta i teorije u fizici. Iskustvo kao izvor znanja i kriterij istine. Heuristička moć fizikalnih teorija. Granice primjenjivosti fizikalnih teorija. Načelo usklađenosti. Apstrakcije klasične mehanike. Apsolutizacija fizički proces(neovisnost od sredstava promatranja) i mogućnost neograničenog detaljiziranja njegovog opisa. Odnosi nesigurnosti i granice primjenjivosti klasični opis. Uloga matematike u fizici. Razlika između pojmova kojima se bave čista matematika i eksperimentalna znanost. Fizički modeli i apstrakcije.

Komentar na temu „Uvod. Principi klasične fizike” (7 stranica)

Tema 2: Prostor i vrijeme. Referentni sustavi i koordinatni sustavi

Mjerenja vremenskih intervala i prostornih udaljenosti. Moderni standardi vremena i duljine. Klasične (nerelativističke) ideje o prostoru i vremenu pretpostavke su o apsolutnoj prirodi simultanosti događaja, vremenskih intervala i prostornih udaljenosti. svojstva prostora i vremena. ujednačenost vremena. Homogenost i izotropnost prostora. Korelacija euklidske geometrije i geometrije realnog fizičkog prostora. Referentni sustav.

(5 stranica)

Koordinatni sustavi. Povezivanje cilindričnih i sfernih koordinata s kartezijanskim. Element duljine u krivolinijskim koordinatama. Jedinični vektori (orti) za kartezijanske, cilindrične i sferne koordinate. Transformacija koordinata točaka pri prelasku iz jednog koordinatnog sustava u drugi.

Tema 3: Kinematika materijalne točke.

fizički modeli. Primjeri idealiziranih objekata i apstrakcija korištenih u fizici. Materijalna točka kao fizički model. Mehaničko kretanje i njegov opis. Predmet kinematike. Osnovni pojmovi kinematike materijalne točke. Radijus vektor. Potez. Putanja. Put. Prosječna brzina. Ubrzati. Vektor brzine kao derivacija vektora radijusa. Smjer vektora brzine i putanja. Hodograf vektora brzine. Ubrzanje. Ubrzanje tijekom krivolinijskog kretanja. Središte zakrivljenosti i polumjer zakrivljenosti staze. Razlaganje ubrzanja na normalnu i tangencijalnu komponentu.

Komentar na temu „Prostor i vrijeme. Kinematika materijalne točke” (5 stranica)

Koordinatni oblik opisa kretanja. Određivanje brzine i ubrzanja prema zadanoj ovisnosti koordinata o vremenu. Određivanje koordinata prema zadanoj ovisnosti brzine o vremenu. Kretanje u prisutnosti veza. jednodimenzionalni krivolinijsko gibanje. Broj stupnjeva slobode mehaničkog sustava.

Tema 4: Osnove klasične dinamike materijalne točke

Osnove dinamike. Prvi Newtonov zakon i njegov fizički sadržaj. Dinamička ekvivalencija stanja mirovanja i kretanja pri konstantnoj brzini. Povezanost zakona tromosti s načelom relativnosti. Drugi Newtonov zakon. snagu i mehaničko kretanje. Fizička bit pojma sile u mehanici. Sile različite fizičke prirode i temeljne interakcije u fizici. Svojstva sile i metode mjerenja sila. Pojam inercijalne mase. Metode mjerenja mase. Fizički sadržaj Newtonovog drugog zakona. Istodobno djelovanje više sila i princip superpozicije. Međudjelovanje tijela i treći Newtonov zakon. Logička shema Newtonovih zakona i različite mogućnosti njegove konstrukcije.

Komentar na temu "Osnove klasične dinamike" (7 stranica)

Tema 5: Izravni i inverzni problemi dinamike. Integracija jednadžbi gibanja

Drugi Newtonov zakon kao osnovna jednadžba dinamike materijalne točke. Pojam mehaničkog stanja. Izravna zadaća dinamike je određivanje sila iz poznatog gibanja. Pronalaženje zakona gravitacije iz Keplerovih zakona. Inverzni problem dinamike je određivanje gibanja poznatim silama i početnim stanjem. Primjeri integracije jednadžbi gibanja (gibanje čestice u konstantnom i vremenski ovisnom homogenom polju, gibanje u viskoznom mediju, gibanje nabijene čestice u jednoličnom magnetskom polju i u ukrštenim električnim i magnetska polja, gibanje pod djelovanjem sila ovisno o položaju čestice – prostornog oscilatora i Coulombovog polja).

Algoritmi za numeričku integraciju jednadžbi gibanja. Kretanje materijalne točke u prisutnosti veza. Reakcione sile idealnih veza.

Tema 6: Fizičke veličine i sustavi jedinica. Dimenzijska analiza

Mjerenja u fizici. Standardni zahtjevi fizička veličina. Jedinice fizikalnih veličina. Sustavi jedinica u mehanici. Principi građenja sustava jedinica. Osnovne i izvedene jedinice. Standardi. Dimenzija fizičke veličine. Metoda dimenzionalne analize i njezina primjena u fizičkim problemima.

Komentar na temu “Fizičke veličine i sustavi jedinica. Dimenzijska analiza” (8 stranica)

Tema 7: Tema: Preduvjeti i postulati privatna teorija relativnosti

Inercijski referentni sustavi. Fizička ekvivalencija inercijski sustavi referenca (načelo relativnosti). Galilejeve transformacije i transformacije brzine. Ograničena priroda klasičnih ideja o prostoru i vremenu. Načelo relativnosti i elektrodinamika. Eksperimentalne činjenice koje svjedoče o univerzalnosti brzine svjetlosti u vakuumu. Posebna relativnost je fizička teorija prostora i vremena. Postulati teorije relativnosti i njihov fizički sadržaj.

Komentar na temu "Preduvjeti i postulati privatne teorije relativnosti" (4 stranice)

Tema 8: Relativistička kinematika

Mjerenje vremenskih intervala i prostornih udaljenosti sa stajališta teorije relativnosti. Koncept događaja. Relativnost simultanosti događaja. Sinkronizacija sata. Transformacija vremenskih intervala između događaja tijekom prijelaza na drugi referentni okvir. Vlastito vrijeme. Eksperimentalna potvrda relativističkog zakona transformacije vremenskih intervala. Relativnost prostornih udaljenosti između događaja. vlastita duljina. Lorentzova kontrakcija kao posljedica postulata teorije relativnosti. Relativistički Dopplerov učinak.

Komentar na temu "Relativistička kinematika" (8 stranica)

Tema 9: Lorentzove transformacije i posljedice iz njih

Lorentzove transformacije. Relativistički zakon transformacije brzine. Relativna brzina i brzina približavanja. aberacija svjetlosti. Kinematske posljedice Lorentzovih transformacija.

Komentar na temu "Lorentzove transformacije i posljedice iz njih" (7 stranica)

Tema 10: Geometrija prostor-vremena

Interval između događaja. Geometrijska interpretacija Lorentzovih transformacija. Četverodimenzionalni prostor-vrijeme Minkowskog. Svjetlosni stožac. svjetske linije. Vremenski i prostorni intervali između događaja. Uzročnost i klasifikacija intervala. Apsolutna prošlost, apsolutna budućnost i apsolutno daleka. Interpretacija relativnosti simultanosti događaja, relativnosti vremenskih intervala i udaljenosti pomoću Minkowskog dijagrama. Četiri vektora u prostoru Minkowskog. 4D radijus vektor događaja.

Komentar na temu "Geometrija prostora-vremena" (11 stranica)

Tema 11: Osnove relativističke dinamike

Relativistički impuls čestice. relativističke energije. Kinetička energija i energija mirovanja. Masa i energija. Ekvivalencija energije i relativističke mase. Energija veze atomske jezgre. Transformacija energije mirovanja u nuklearne reakcije. Reakcije fisije teških jezgri i sinteze lakih jezgri. Odnos između energije i količine gibanja čestice. Transformacija energije i količine gibanja čestice pri prijelazu u drugi referentni okvir. Energija impulsa čestice s četiri vektora. Jednostavni zadaci relativistička dinamika. Gibanje čestice u jednoličnom konstantnom polju, gibanje nabijene čestice u jednoličnom magnetskom polju.

Komentar na temu "Osnove relativističke dinamike" (10 stranica)

Tema 12: Moment, kutni moment, energija. Zakoni o očuvanju

Impuls materijalne točke i zakon njezine promjene. Impuls sile. Kutni moment materijalne točke. Trenutak snage. Zakon promjene kutnog momenta. Očuvanje kutnog momenta kada se čestica giba u središnjem polju sile. Sektorska brzina i zakon površine (drugi Keplerov zakon).

Komentar na temu "Kutni moment i sektorska brzina" (2 stranice)

Pojam rada sile u mehanici. Svojstva rada kao fizička veličina. Moć snage. Kinetička energija čestice. Rad ukupne sile i promjena kinetičke energije čestice. Polje potencijalne sile. Potencijalna energija čestice. Linije sila i ekvipotencijalne površine. Odnos između sile i potencijalne energije. Primjeri potencijalnih polja sila.

Mehanička energija materijalne točke. Zakon promjene mehaničke energije čestice kada se kreće u polju potencijalne sile. Disipativni i konzervativni mehanički sustavi. Rad reakcijskih sila idealnih veza. Odnos između očuvanja mehaničke energije konzervativnog sustava i reverzibilnosti njegova kretanja u vremenu i s homogenošću vremena. Primjeri primjene zakona održanja mehaničke energije u fizikalnim problemima.

Tema 13: Dinamika sustava materijalnih točaka

Središte mase sustava. Impuls sustava čestica. Odnos količine gibanja sustava i brzine centra mase. Vanjski i unutarnje sile. Zakon promjene količine gibanja sustava. Očuvanje količine gibanja zatvorenog sustava međudjelujućih tijela. Zakon gibanja centra mase. Kretanje tijela promjenjive mase. jednadžba Meščerskog. Mlazni pogon. Formula Ciolkovskog. Ideja o višestupanjskim raketama. Problem dvaju tijela. Smanjena masa.

Kutni moment sustava tel. Odnos kutne količine gibanja sustava u različitim referentnim okvirima i relativno različite točke. Zakon promjene kutne količine gibanja sustava međudjelujućih tijela. Momenti unutarnjih i vanjskih sila. Jednadžba momenata u odnosu na pomični pol. Očuvanje kutnog momenta zatvorenog sustava.

Zakoni održanja i principi simetrije u fizici. Povezanost zakona održanja za zatvoreni sustav tijela sa svojstvima simetrije fizičkog prostora. Očuvanje količine gibanja i homogenost prostora. Očuvanje kutnog momenta i izotropija prostora.

Tema 14: Energija mehaničkog sustava. Sudari čestica

Kinetička energija sustava čestica. Razlaganje kinetičke energije sustava na zbroj kinetičke energije sustava kao cjeline i kinetičke energije gibanja u odnosu na središte mase. Neelastični sudari i kinetička energija relativnog gibanja. Promjena kinetičke energije sustava i rada svih sila koje djeluju na čestice uključene u njega.

Potencijalne sile interakcije između čestica sustava. Rad vanjskih i unutarnjih potencijalnih sila pri promjeni konfiguracije sustava. Potencijalna energija čestica u vanjskom polju i potencijalna energija interakcije čestica sustava. Mehanička energija sustava međusobno povezanih tijela i zakon njezine promjene. Konzervativni i disipativni sustavi međudjelujućih tijela. Očuvanje energije i reverzibilnost gibanja.

Računalna simulacija ("Izvanredna kretanja u sustavima s tri tijela")

Elastični sudari čestica. Primjena zakona održanja energije i količine gibanja na procese sudara. Sudari makroskopskih tijela i atomski sudari. Laboratorijski referentni sustav i sustav središta mase. Granični kut raspršenja upadne čestice na lakšu nepokretnu česticu. Kut raspršenja i kut raspršenja čestica nakon sudara. Prijenos energije u elastičnim sudarima. Neutronsko usporavanje. Uloga sudara u procesima relaksacije i uspostavljanja toplinske ravnoteže. Ograničenja mogućnosti prijenosa energije s velikom razlikom u masama sudarajućih čestica.

Tema 15: Gravitacija. Kretanje pod radnjom gravitacijske sile. Dinamika prostora

Gravitacijska interakcija. Zakon gravitacija. gravitacijska masa. Intenzitet gravitacionog polja. Princip superpozicije. Linije sile i strujanja intenziteta gravitacijskog polja. Kontinuitet linije sile. Gaussov teorem. Gravitacijsko polje sferne ljuske i čvrste lopte. Gravitacijska interakcija sfernih tijela. Eksperimentalna definicija gravitaciona konstanta. Cavendish iskustvo. Potencijalna energija točke u gravitacijskom polju. Gravitacijska energija sfernog tijela.

Kretanje u gravitacionom polju. Zakoni gibanja planeta, kometa i umjetnih satelita. Keplerovi zakoni. Hodograf vektora brzine. Primjena zakona održanja energije i kutnog momenta na proučavanje Keplerova gibanja. svemirske brzine. kružna brzina. brzina otpuštanja.

Komentar na temu „Gitanje u gravitacionom polju. Space Dynamics” (13 stranica)

Uznemireni Keplerovi pokreti. Utjecaj atmosferskog kočenja i oblika planeta na orbitu umjetni satelit. precesija ekvatorijalne orbite.

Problem tri tijela – točna partikularna rješenja i približna rješenja (konjugirani konusni presjeci). Sfera gravitacijskog djelovanja planeta. Osnove prostorne dinamike. Treća i četvrta kozmička brzina.

Računalna simulacija ("Izvanredna kretanja u sustavima s tri tijela")

Tema 16: Kinematika savršeno krutog tijela

Broj stupnjeva slobode krutog tijela. Paralelno prevođenje i rotacija. Eulerov teorem. Eulerovi kutovi. Pojedine vrste gibanja krutog tijela. Progresivno kretanje. Rotacija oko fiksne osi. Pokret vijaka. Ravninsko gibanje krutog tijela. Dekompozicija gibanja u ravnini na translacijsko gibanje i rotaciju. Vektor kutne brzine. Trenutačna os rotacije. Izraz linearne brzine točaka krutog tijela u terminima radijus vektora i vektora kutne brzine. Ubrzanje točaka krutog tijela. Rotacija oko fiksne točke. Zbrajanje rotacija. Razlaganje kutne brzine na komponente. Opći slučaj gibanja krutog tijela.

Tema 17: Osnove dinamike krutog tijela

Momenti vanjskih sila i uvjeti ravnoteže (statika). Pronalaženje reakcijskih sila i statički neodređenih sustava. Princip virtualnih pokreta.

Dinamika rotacije oko fiksne osi. Trenutak inercije. Momenti tromosti homogenih tijela (šip, disk, lopta, stožac, šipka itd.). Trenuci tromosti oko paralelnih osi (Huygens-Steinerov teorem). Kinetička energija rotirajućeg krutog tijela. fizičko visak. Smanjena duljina i središte ljuljanja. svojstvo reverzibilnosti.

Dinamika gibanja u ravnini krutog tijela. Primjena jednadžbe momenata s obzirom na pomični pol. Kotrljanje cilindra niz nagnutu ravninu. Maxwellovo njihalo. Kinetička energija krutog tijela u kretanju u ravnini.

Tema 18: Slobodna rotacija simetričnog vrha

Moment apsolutno krutog tijela i njegova veza s vektorom kutne brzine. Tenzor inercije. Glavne osi inercije. Slobodna rotacija oko glavnih osi inercije. Stabilnost slobodne rotacije oko glavnih osi inercije. Slobodna rotacija simetričnog vrha. Regularna precesija (nutacija). Geometrijska interpretacija slobodne precesije za rašireni i spljošteni simetrični vrh. Pokretni i nepokretni aksoidi.

Zakoni gibanja u neinercijalnim referentnim okvirima. Sile inercije u neinercijalnim sustavima koji se progresivno kreću. Načelo relativnosti, prvi Newtonov zakon i porijeklo sila inercije. Referentni sustavi koji slobodno padaju u gravitacijskom polju. bestežinsko stanje. Načelo ekvivalencije. Proporcionalnost inercijalnih i gravitacijskih masa. Iskustva Galilea, Newtona, Bessela, Eötvösa i Dickea. Lokalni karakter principa ekvivalencije. Sile plime i oseke u nehomogenom gravitacijskom polju.

Komentar na temu “Sile inercije i gravitacije. Načelo ekvivalencije. (6 str.)

Tema 21: Rotirajući referentni okviri

Zakoni gibanja u rotirajućim referentnim okvirima. Agresivna i Coriolisova ubrzanja. Centrifugalne i Coriolisove sile inercije. Odstupanje viska od smjera prema središtu Zemlje. Dinamika gibanja materijalne točke u blizini Zemljine površine, uzimajući u obzir Zemljinu rotaciju. Integracija jednadžbi slobodno kretanje metoda uzastopnih aproksimacija. Odstupanje tijela koje slobodno pada od vertikale. Foucaultovo njihalo. Kutna brzina rotacije ravnine ljuljanja na polu i u proizvoljnoj točki na Zemlji.

Tema 22: Osnove mehanike deformabilnih tijela

Deformacije kontinuuma. Homogena i nehomogena deformacija. Elastična i plastična deformacija. Granica elastičnosti i zaostala deformacija. Deformacije i mehanička naprezanja. Elastične konstante. Hookeov zakon.

Vrste elastičnih deformacija. Jednoosna napetost i kompresija. Youngov modul i Poissonov omjer. deformacija savijanja. Energija elastično deformiranog tijela. Superpozicija deformacija. Posmična deformacija. Odnos modula posmika materijala prema Youngovom modulu i Poissonovom omjeru.

Torzijska deformacija cilindrične šipke (elastična nit). Modul torzije. Deformacija svestrane (hidrostatičke) kompresije. Izraz modula kompresije kroz Youngov modul i Poissonov omjer.

Tema 23: Mehanika tekućina i plinova

Zakoni hidrostatike. Tlak u tekućini i plinu. Masa i površinske sile. Hidrostatika nestlačive tekućine. Ravnoteža tekućine i plina u gravitacijskom polju. barometrijska formula. Ravnoteža tijela u tekućini i plinu. Stabilnost ravnoteže. Plivanje tel. Stabilnost plivanja. Metacentar.

Stacionarni tok tekućine. Polje brzine pokretne tekućine. Vodovi i cijevi struje. Jednadžba kontinuiteta. Idealna tekućina. Bernoullijev zakon. dinamički pritisak. Tekućina koja istječe iz rupe. Torricellijeva formula. Viskoznost tekućine. Stacionarni laminarni tok viskozne tekućine kroz cijev. Poiseuilleova formula. Laminarno i turbulentno strujanje. Reynoldsov broj. hidrodinamička sličnost. Teče oko tijela tekućinom i plinom. Sila vuče i dizanja. d'Alembertov paradoks. Odvajanje toka i stvaranje vrtloga. Dizanje krila zrakoplova. Magnusov efekt.

Tema 24: Osnove fizike vibracija

Fluktuacije. Predmet teorije oscilacija. Klasifikacija oscilacija prema kinematičkim značajkama. Klasifikacija prema fizičkoj prirodi procesa. Razvrstavanje prema načinu pobude (prirodne, prisilne, parametarske i autooscilacije). Kinematika harmonijskog titranja. Vektorski dijagrami. Odnos harmonijskog titranja i jednoliko kretanje po obodu. Dodatak harmonijske vibracije. otkucaja. Lissajousove figure.

Prirodne vibracije harmonijskog oscilatora. Energetske transformacije tijekom vibracija. Fazni portret linearnog oscilatora. Izokronizam linearnog oscilatora. Prigušenje vibracija pod viskoznim trenjem. Smanjenje slabljenja. Q faktor. Kritično prigušivanje. aperiodični način rada. Prigušenje oscilacija u suhom trenju. Zona stagnacije. Pogreške pokazivačkih mjernih instrumenata.

Federalna državna proračunska obrazovna ustanova

visokom stručnom obrazovanju

"Državno građevinsko sveučilište Rostov"

Odobreno

Glava Odsjek za fiziku

__________________/N.N. Kharabaev/

Nastavno pomagalo

SAŽETAK PREDAVANJA iz fizike

(za sve specijalitete)

Rostov na Donu

Nastavno pomagalo. Sažetak predavanja iz fizike (za sve specijalnosti). – Rostov n/a: Rost. država gradi. un-t, 2012. - 103 str.

Sadrži bilješke s predavanja iz fizike na temelju studijski vodič T.I. Trofimova "Tečaj fizike" (Izdavačka kuća Vysshaya Shkola).

Sastoji se od četiri dijela:

I. Mehanika.

II. Molekularna fizika i termodinamika.

III. elektricitet i magnetizam.

IV. Valna i kvantna optika.

Namijenjen je nastavnicima i studentima kao teorijska potpora predavanjima, praktičnim i laboratorijskim nastavama u cilju dubljeg usvajanja osnovnih pojmova i zakona fizike.

Sastavljači: prof. N.N.Kharabaev

Izv. prof. E.V. Chebanova

prof. A.N. Pavlov

Urednik N.E. Gladkikh

Templan 2012., pos. Potpisano za tisak

Format 60x84 1/16. Papir za pisanje. Rizograf. Uch.-ed.l. 4.0.

Naklada 100 primjeraka. Narudžba

_________________________________________________________

Urednički i izdavački centar

Državno građevinsko sveučilište Rostov

334022, Rostov na Donu, ul. Socijalistički, 162

građevinsko sveučilište, 2012

Dio I. Mehanika

Tema 1. Kinematika translacijskog i rotacijskog gibanja. Kinematika translacijskog gibanja

Položaj materijalne točke ALI u kartezijanskom koordinatnom sustavu u danom trenutku određen je s tri koordinate x, y i z ili radijus vektor- vektor povučen iz ishodišta koordinatnog sustava do zadane točke (slika 1).

Gibanje materijalne točke određeno je u skalarnom obliku kinematičkim jednadžbama: x = x(t),y = y(t),z = z(t),

ili u vektorskom obliku po jednadžbi: .

Putanja kretanje materijalne točke – linija koju opisuje ova točka kada se kreće u prostoru. Ovisno o obliku putanje, kretanje može biti pravocrtno ili krivocrtno.

Materijalna točka, koja se kreće proizvoljnom putanjom, za mali vremenski period D t pomaknuti se s položaja ALI u poziciju NA, prolazeći stazom D s, jednaka duljini dijela putanje AB(slika 2).

Riža. 1 sl. 2

Vektor povučen iz početne pozicije pokretne točke u vremenu t do krajnjeg položaja točke u vremenu (t+ D t), Zove se kreće se, tj.

Vektor prosječne brzine naziva se omjerom pomaka i vremenskog intervala D t , za koje se ovaj pokret dogodio:

Smjer vektora prosječne brzine podudara se sa smjerom vektora pomaka.

trenutnu brzinu(brzina kretanja u vremenu t) naziva se granica omjera pomaka i vremenskog intervala D t, za koje se ovaj pokret dogodio, kada je D t na nulu: = ℓim Δt →0 Δ/Δt = d/dt =

Vektor trenutne brzine usmjeren je duž tangente povučene u danoj točki na putanju u smjeru gibanja. Kada se teži vremenskom intervalu D t na nulu, modul vektora pomaka teži vrijednosti puta D s, pa se modul vektora v može odrediti putem D s: v = ℓim Δt →0 Δs/Δt = ds/dt =

Ako se brzina točke mijenja s vremenom, tada je brzina promjene brzine točke karakterizirana ubrzanje.

Prosječno ubrzanje‹a› u vremenskom intervalu od t prije ( t+ D t) je vektorska veličina jednaka omjeru promjene brzine () i vremenskog intervala D t, za koje je došlo do ove promjene: =Δ/Δt

Trenutačno ubrzanje ili ubrzanje kretanje točke po jednu t naziva se granica omjera promjene brzine i vremenskog intervala D t, za koje je došlo do ove promjene, kako je rekao D t na nulu: