Dispense di fisica per le scuole superiori. Corso di lezioni di fisica generale nel MIPT (15 videolezioni)

Portiamo alla vostra attenzione un corso di lezioni sulla fisica generale tenuto presso l'Istituto di fisica e tecnologia di Mosca ( Università Statale). Il MIPT è una delle principali università russe che forma specialisti nel campo della fisica teorica e applicata e della matematica. Il MIPT si trova nella città di Dolgoprudny (regione di Mosca), mentre parte degli edifici universitari si trovano geograficamente a Mosca e Zhukovsky. Una delle 29 università di ricerca nazionali.

segno distintivo processo educativo Il MIPT dispone del cosiddetto "sistema Phystech", volto a formare scienziati e ingegneri a lavorare nei più recenti campi della scienza. La maggior parte degli studenti studia nella direzione di "Matematica e fisica applicata"

Lezione 1. Concetti di base della meccanica

In questa lezione parleremo dei concetti di base della cinematica e del moto curvilineo.

Lezione 2. Le leggi di Newton. Propulsione a jet. Lavoro ed energia

Le leggi di Newton. Il peso. Forza. Polso. Propulsione a jet. Equazione di Meshchersky. Equazione di Tsiolkovsky. lavoro ed energia. Campo di forza.

Lezione 3. Il movimento nel campo delle forze centrali. momento angolare

Campo di forza (continuazione della lezione precedente). Movimento nel campo delle forze centrali. Movimento nel campo delle forze potenziali. Potenziale. Energia potenziale. Moto finito e infinito. Corpo rigido (inizio). centro di inerzia. Momento di potere. momento di impulso.

Lezione 4. Il teorema di Koenig. Collisioni. Concetti di base della relatività speciale

Il teorema di König. centro di inerzia. Massa ridotta. Colpo assolutamente resistente. Impatto anelastico. energia di soglia. Teoria speciale della relatività (inizio). Fondamenti di teoria della relatività speciale. Evento. Intervallo. Invarianza di intervallo.

Lezione 5. Effetti relativistici. Meccanica relativistica

Relatività speciale (continua). Trasformazioni di Lorentz. Meccanica relativistica. Equazione del moto nel caso relativistico.

Lezione 6. Il principio di relatività di Einstein.

Relatività speciale (continua). Principio. movimento rotatorio corpo solido. Campo gravitazionale (inizio). Il teorema di Gauss in un campo gravitazionale.

Lezione 7. Le leggi di Keplero. Momento d'inerzia rispetto all'asse

Campo gravitazionale (continua). Campo simmetrico centrale. Il problema dei due corpi. Le leggi di Keplero. Moto finito e infinito. Corpo rigido (continua). Momento d'inerzia rispetto all'asse.

Lezione 8

Corpo rigido (continua). Momento d'inerzia. Teorema di Eulero sul moto generale di un corpo rigido. Teorema di Huygens-Steiner. Rotazione di un corpo rigido attorno ad un asse fisso. Velocità angolare. rotolamento.

Lezione 9. Tensore ed ellissoide di inerzia. Giroscopi

Corpo rigido (continua). Corpi rotanti. Tensore di inerzia. Ellissoide di inerzia. Principali assi di inerzia. Giroscopi (inizio). Giroscopio a tre stadi. Top con un punto fisso. Il rapporto di base della giroscopia.

Lezione 10. Rapporto di base della giroscopia. pendolo fisico

Giroscopio (continua). Nutazione. Fluttuazioni (inizio). pendolo fisico. piano di fase. Decremento logaritmico dello smorzamento. fattore di qualità

Lezione 11

Fluttuazioni (continua). vibrazioni smorzate. Attrito a secco. Vibrazioni forzate. Sistema oscillatorio. Risonanza. Vibrazioni parametriche.

Lezione 12. Oscillazioni smorzate e non smorzate. Quadri di riferimento non inerziali

Fluttuazioni (continua). Vibrazioni non smorzate. vibrazioni smorzate. Ritratto di fase. Descrizione dell'onda. Sistemi di riferimento non inerziali (inizio). Forze d'inerzia. Sistemi di riferimento rotanti.

Lezione 13 Teoria dell'elasticità

Quadri di riferimento non inerziali (continua). Espressione per l'accelerazione assoluta di un sistema in movimento arbitrario. pendolo di Foucault. Teoria dell'elasticità (inizio). La legge di Hooke. Modulo di Young. Energia di deformazione elastica dell'asta. Rapporto di Poisson.

Lezione 14. Teoria dell'elasticità (continua). Idrodinamica di un fluido ideale

Teoria dell'elasticità (continua). Allungamento a tutto tondo. Compressione a tutto tondo. Compressione unilaterale. Velocità di propagazione del suono. Idrodinamica (inizio). Equazione di Bernoulli per un fluido ideale. Viscosità.

Lezione 15. Movimento di un fluido viscoso. Effetto Magnus

Idrodinamica (continua). Movimento di un fluido viscoso. Forza di attrito viscoso. Flusso di fluido tubo tondo. Potenza di flusso. Criterio di flusso laminare. numero di Reynolds. Formula Stokes. Flusso d'aria alare. Effetto Magnus.

Ci auguriamo che abbiate apprezzato le lezioni di Vladimir Aleksandrovich Ovchinkin, Candidato di Scienze Tecniche, Professore Associato del Dipartimento di Fisica Generale presso l'Istituto di Fisica e Tecnologia di Mosca.

Per riferimento, a maggio 2016, il MIPT è stato inserito tra le prime 100 università più prestigiose del mondo dalla rivista britannica Times Higher Education.

PROGRAMMA

un corso innovativo di fisica generale per studenti della Facoltà di Fisica (1 semestre, sezione "MECCANICA")

I commenti sui singoli argomenti del corso sono forniti in formato pdf - per la lettura e la stampa di una copia cartacea utilizzando il programma Acrobat Reader. Modellazione al computer(applet Java) viene eseguito direttamente nel browser.

Argomento 1: Introduzione. Principi di fisica classica

Introduzione. Il posto della fisica tra Scienze naturali. Correlazione tra esperimento e teoria in fisica. L'esperienza come fonte di conoscenza e criterio di verità. Potere euristico delle teorie fisiche. Limiti di applicabilità delle teorie fisiche. Il principio di conformità. Astrazioni della meccanica classica. Assolutizzazione processo fisico(indipendenza dai mezzi di osservazione) e la possibilità di dettagli illimitati della sua descrizione. Rapporti di incertezza e limiti di applicabilità descrizione classica. Il ruolo della matematica nella fisica. La differenza tra i concetti di cui si occupano la matematica pura e la scienza sperimentale. Modelli fisici e astrazioni.

Commento al tema “Introduzione. Principi di fisica classica” (7 pagine)

Argomento 2: Spazio e tempo. Sistemi di riferimento e sistemi di coordinate

Misure di intervalli di tempo e distanze spaziali. Standard moderni di tempo e lunghezza. Le idee classiche (non relativistiche) sullo spazio e sul tempo sono ipotesi sulla natura assoluta della simultaneità di eventi, intervalli di tempo e distanze spaziali. proprietà dello spazio e del tempo. uniformità di tempo. Omogeneità e isotropia dello spazio. Correlazione tra geometria euclidea e geometria dello spazio fisico reale. Sistema di riferimento.

(5 pagine)

Sistemi di coordinate. Collegamento di coordinate cilindriche e sferiche con quelle cartesiane. Elemento di lunghezza in coordinate curvilinee. Vettori unitari (orts) per coordinate cartesiane, cilindriche e sferiche. Trasformazione delle coordinate del punto quando ci si sposta da un sistema di coordinate all'altro.

Argomento 3: Cinematica di un punto materiale.

modelli fisici. Esempi di oggetti idealizzati e astrazioni usati in fisica. Punto materiale come modello fisico. Movimento meccanico e sua descrizione. Il tema della cinematica. Concetti di base della cinematica di un punto materiale. vettore di raggio. Spostare. Traiettoria. Sentiero. velocità media. Velocità. Il vettore velocità come derivata del vettore raggio. Direzione del vettore velocità e traiettoria. Odografo del vettore di velocità. Accelerazione. Accelerazione durante il moto curvilineo. Centro di curvatura e raggio di curvatura del percorso. Scomposizione dell'accelerazione nelle componenti normale e tangenziale.

Commento al tema “Spazio e tempo. Cinematica di un punto materiale” (5 pagine)

Forma coordinata della descrizione del movimento. Determinazione della velocità e dell'accelerazione secondo la data dipendenza delle coordinate dal tempo. Determinazione delle coordinate secondo la data dipendenza della velocità dal tempo. Movimento in presenza di collegamenti. unidimensionale moto curvilineo. Il numero di gradi di libertà di un sistema meccanico.

Argomento 4: Fondamenti della dinamica classica di un punto materiale

Fondamenti di dinamica. La prima legge di Newton e il suo contenuto fisico. Equivalenza dinamica dello stato di riposo e di movimento a velocità costante. Collegamento della legge di inerzia con il principio di relatività. La seconda legge di Newton. forza e movimento meccanico. L'essenza fisica del concetto di forza in meccanica. Forze di diversa natura fisica e interazioni fondamentali in fisica. Proprietà della forza e metodi di misura delle forze. Il concetto di massa inerziale. Metodi per misurare la massa. Il contenuto fisico della seconda legge di Newton. Azione simultanea di più forze e principio di sovrapposizione. Interazione dei corpi e terza legge di Newton. Lo schema logico delle leggi di Newton e le diverse possibilità della sua costruzione.

Commento sull'argomento "Fondamenti di dinamica classica" (7 pagine)

Argomento 5: Problemi diretti e inversi di dinamica. Integrazione delle equazioni del moto

La seconda legge di Newton come equazione fondamentale della dinamica di un punto materiale. Il concetto di stato meccanico. Il compito diretto della dinamica è la determinazione delle forze da un movimento noto. Trovare la legge di gravità dalle leggi di Keplero. Il problema inverso della dinamica è la determinazione del moto mediante forze note e lo stato iniziale. Esempi di integrazione delle equazioni del moto (moto di una particella in un campo omogeneo costante e dipendente dal tempo, moto in un mezzo viscoso, moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme e in campi magnetici, movimento sotto l'azione di forze che dipendono dalla posizione della particella - un oscillatore spaziale e un campo di Coulomb).

Algoritmi per l'integrazione numerica di equazioni del moto. Movimento di un punto materiale in presenza di connessioni. Forze di reazione di connessioni ideali.

Argomento 6: Grandezze fisiche e sistemi di unità. Analisi dimensionale

Misure in fisica. Requisiti standard quantità fisica. Unità di grandezze fisiche. Sistemi di unità in meccanica. Principi di costruzione di sistemi di unità. Unità di base e derivate. Standard. La dimensione di una grandezza fisica. Un metodo di analisi dimensionale e sua applicazione in problemi fisici.

Commento al tema “Grandizze fisiche e sistemi di unità. Analisi dimensionale” (8 pagine)

Argomento 7: Argomento: Prerequisiti e postulati teoria privata relatività

Sistemi di riferimento inerziali. Equivalenza fisica sistemi inerziali riferimento (principio di relatività). Trasformazioni galileiane e trasformazioni di velocità. La natura limitata delle idee classiche sullo spazio e sul tempo. Il principio di relatività e l'elettrodinamica. Fatti sperimentali che testimoniano l'universalità della velocità della luce nel vuoto. La relatività particolare è una teoria fisica dello spazio e del tempo. Postulati della teoria della relatività e loro contenuto fisico.

Commento al tema "Prerequisiti e postulati della teoria della relatività privata" (4 pagine)

Argomento 8: Cinematica relativistica

Misurazione di intervalli di tempo e distanze spaziali dal punto di vista della teoria della relatività. Il concetto di evento. La relatività della simultaneità degli eventi. Sincronizzazione dell'orologio. Trasformazione degli intervalli di tempo tra gli eventi durante il passaggio a un altro quadro di riferimento. Il proprio tempo. Conferma sperimentale della legge relativistica della trasformazione degli intervalli di tempo. Relatività delle distanze spaziali tra eventi. propria lunghezza. Contrazione di Lorentz come conseguenza dei postulati della teoria della relatività. Effetto Doppler relativistico.

Commento sull'argomento "Cinematica relativistica" (8 pagine)

Argomento 9: Trasformazioni di Lorentz e loro conseguenze

Trasformazioni di Lorentz. Legge relativistica della trasformazione della velocità. Velocità relativa e velocità di avvicinamento. aberrazione della luce. Conseguenze cinematiche delle trasformazioni di Lorentz.

Commento sull'argomento "Trasformazioni di Lorentz e loro conseguenze" (7 pagine)

Argomento 10: Geometria dello spazio-tempo

Intervallo tra gli eventi. Interpretazione geometrica delle trasformazioni di Lorentz. Spazio-tempo di Minkowski a quattro dimensioni. Cono di luce. linee del mondo. Intervalli simili al tempo e allo spazio tra gli eventi. Causalità e classificazione degli intervalli. Passato assoluto, futuro assoluto e assolutamente distante. Interpretazione della relatività della simultaneità degli eventi, della relatività degli intervalli di tempo e delle distanze mediante diagrammi di Minkowski. Quattro vettori nello spazio di Minkowski. Il vettore raggio 4D dell'evento.

Commento sull'argomento "Geometria spazio-temporale" (11 pagine)

Argomento 11: Fondamenti di dinamica relativistica

Momento relativistico di una particella. energia relativistica. Energia cinetica ed energia di riposo. Massa ed energia. Equivalenza di energia e massa relativistica. Energia di legame nuclei atomici. La trasformazione dell'energia di riposo in reazioni nucleari. Reazioni di fissione di nuclei pesanti e sintesi di nuclei leggeri. Relazione tra energia e quantità di moto di una particella. Trasformazione dell'energia e della quantità di moto di una particella al passaggio ad un altro sistema di riferimento. La quantità di moto di energia a quattro vettori di una particella. Compiti semplici dinamica relativistica. Il moto di una particella in un campo uniforme costante, il moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme.

Commento al tema "Fondamenti di dinamica relativistica" (10 pagine)

Argomento 12: Momento, momento angolare, energia. Leggi di conservazione

Impulso di un punto materiale e legge del suo mutamento. Impulso di forza. Momento angolare di un punto materiale. Momento di potere. La legge di variazione del momento angolare. Conservazione del momento angolare quando una particella si muove in un campo di forza centrale. Legge della velocità settoriale e dell'area (seconda legge di Keplero).

Commento al tema "Momento angolare e velocità settoriale" (2 pagine)

Il concetto di lavoro della forza in meccanica. Proprietà del lavoro come grandezza fisica. Il potere della forza. Energia cinetica di una particella. Il lavoro della forza totale e la variazione dell'energia cinetica della particella. Campo di forza potenziale. Energia potenziale di una particella. Linee di forza e superfici equipotenziali. Relazione tra forza ed energia potenziale. Esempi di potenziali campi di forza.

Energia meccanica di un punto materiale. La legge del cambiamento dell'energia meccanica di una particella quando si muove in un campo di forza potenziale. Sistemi meccanici dissipativi e conservativi. Il lavoro delle forze di reazione dei legami ideali. Relazione tra la conservazione dell'energia meccanica di un sistema conservativo e la reversibilità del suo moto nel tempo e con l'omogeneità del tempo. Esempi di applicazione della legge di conservazione dell'energia meccanica a problemi fisici.

Argomento 13: Dinamica del sistema dei punti materiali

Centro di massa del sistema. Momento del sistema particellare. Relazione tra la quantità di moto del sistema e la velocità del baricentro. Esterno e forze interne. La legge di variazione della quantità di moto del sistema. Conservazione della quantità di moto di un sistema chiuso di corpi interagenti. La legge del moto del centro di massa. Movimento di un corpo di massa variabile. Equazione di Meshchersky. Propulsione a jet. Formula di Tsiolkovsky. L'idea di razzi multistadio. Il problema dei due corpi. Massa ridotta.

Il momento angolare del sistema tel. Relazione del momento angolare del sistema in diversi sistemi di riferimento e relativi punti diversi. La legge di variazione del momento angolare del sistema di corpi interagenti. Momenti di forze interne ed esterne. L'equazione dei momenti relativi a un polo mobile. Conservazione del momento angolare di un sistema chiuso.

Leggi di conservazione e principi di simmetria in fisica. Collegamento di leggi di conservazione per un sistema chiuso di corpi con le proprietà di simmetria dello spazio fisico. Conservazione della quantità di moto e omogeneità dello spazio. Conservazione del momento angolare e isotropia dello spazio.

Argomento 14: Energia di un sistema meccanico. Collisioni di particelle

Energia cinetica di un sistema di particelle. Decomposizione dell'energia cinetica del sistema nella somma dell'energia cinetica del sistema nel suo insieme e dell'energia cinetica del moto rispetto al baricentro. Urti anelastici ed energia cinetica del moto relativo. La variazione dell'energia cinetica del sistema e il lavoro di tutte le forze che agiscono sulle particelle in esso incluse.

Potenziali forze di interazione tra le particelle del sistema. Il lavoro delle forze potenziali esterne e interne quando si modifica la configurazione del sistema. Energia potenziale delle particelle in un campo esterno ed energia potenziale di interazione delle particelle del sistema. Energia meccanica di un sistema di corpi interagenti e legge del suo cambiamento. Sistemi conservativi e dissipativi di corpi interagenti. Conservazione dell'energia e reversibilità del moto.

Simulazione al computer ("Movimenti notevoli nei sistemi a tre corpi")

Urti elastici di particelle. Applicazione delle leggi di conservazione dell'energia e della quantità di moto ai processi di collisione. Collisioni di corpi macroscopici e collisioni atomiche. Sistema di riferimento di laboratorio e sistema del centro di massa. L'angolo limite di dispersione di una particella incidente su una particella stazionaria più leggera. Angolo di dispersione e angolo di dispersione delle particelle dopo la collisione. Trasferimento di energia negli urti elastici. Rallentamento dei neutroni. Il ruolo delle collisioni nei processi di rilassamento e di stabilizzazione dell'equilibrio termico. Restrizioni alla possibilità di trasferimento di energia con una grande differenza nelle masse delle particelle in collisione.

Argomento 15: Gravità. Movimento sotto l'azione forze gravitazionali. Dinamica spaziale

Interazione gravitazionale. Legge gravità. massa gravitazionale. L'intensità del campo gravitazionale. Il principio di sovrapposizione. Linee di forza e flusso di intensità del campo gravitazionale. Continuità linee di forza. Teorema di Gauss. Il campo gravitazionale di un guscio sferico e di una palla solida. Interazione gravitazionale di corpi sferici. Definizione sperimentale costante gravitazionale. Esperienza Cavendish. Energia potenziale di un punto in un campo gravitazionale. Energia gravitazionale di un corpo sferico.

Movimento in un campo gravitazionale. Leggi del moto di pianeti, comete e satelliti artificiali. Le leggi di Keplero. Odografo del vettore di velocità. Applicazione delle leggi di conservazione dell'energia e del momento angolare allo studio del moto kepleriano. velocità spaziali. velocità circolare. velocità di rilascio.

Commento al tema “Il moto nel campo gravitazionale. Space Dynamics” (13 pagine)

Moti kepleriani perturbati. Influenza della frenata atmosferica e la forma del pianeta sull'orbita satellite artificiale. precessione dell'orbita equatoriale.

Problema a tre corpi: soluzioni particolari esatte e soluzioni approssimate (sezioni coniche coniugate). La sfera di azione gravitazionale del pianeta. Fondamenti di dinamica spaziale. Terza e quarta velocità cosmica.

Simulazione al computer ("Movimenti notevoli nei sistemi a tre corpi")

Argomento 16: Cinematica di un corpo perfettamente rigido

Il numero di gradi di libertà di un corpo rigido. Traslazione e rotazione parallele. Il teorema di Eulero. Angoli di Eulero. Tipi particolari di moto di un corpo rigido. Movimento progressivo. Rotazione attorno ad un asse fisso. Movimento a vite. Moto piano di un corpo rigido. Scomposizione del moto piano in moto traslatorio e rotatorio. Vettore di velocità angolare. Asse di rotazione istantaneo. Espressione della velocità lineare dei punti di un corpo rigido in termini di raggio vettore e vettore della velocità angolare. Accelerazione di punti di un corpo rigido. Rotazione attorno ad un punto fisso. Aggiunta di rotazioni. Scomposizione della velocità angolare in componenti. Caso generale di moto di un corpo rigido.

Argomento 17: Fondamenti di Rigid Body Dynamics

Momenti di forze esterne e condizioni di equilibrio (statica). Trovare forze di reazione e sistemi staticamente indeterminati. Il principio dei movimenti virtuali.

Dinamica di rotazione attorno ad un asse fisso. Momento d'inerzia. Momenti di inerzia di corpi omogenei (asta, disco, palla, cono, barra, ecc.). Momenti di inerzia su assi paralleli (teorema di Huygens-Steiner). Energia cinetica di un corpo rigido rotante. pendolo fisico. Lunghezza e centro oscillante ridotti. proprietà di reversibilità.

Dinamica del moto piano di un corpo rigido. Applicazione dell'equazione dei momenti rispetto ad un polo mobile. Far rotolare un cilindro su un piano inclinato. Il pendolo di Maxwell. Energia cinetica di un corpo rigido in moto piano.

Argomento 18: Rotazione libera di un piano simmetrico

Momento di un corpo assolutamente rigido e sua connessione con il vettore della velocità angolare. Tensore di inerzia. Principali assi di inerzia. Rotazione libera attorno ai principali assi di inerzia. Stabilità della rotazione libera attorno ai principali assi di inerzia. Rotazione libera di un piano simmetrico. Precessione regolare (nutation). Interpretazione geometrica della libera precessione per un piano simmetrico prolato e appiattito. Assoidi mobili e immobili.

Leggi del moto in sistemi di riferimento non inerziali. Forze d'inerzia nei sistemi non inerziali progressivamente in movimento. Il principio di relatività, la prima legge di Newton e l'origine delle forze di inerzia. Sistemi di riferimento che cadono liberamente in un campo gravitazionale. Assenza di gravità. Il principio di equivalenza. Proporzionalità delle masse inerziali e gravitazionali. Esperienze di Galileo, Newton, Bessel, Eötvös e Dicke. Carattere locale del principio di equivalenza. Forze di marea in un campo gravitazionale disomogeneo.

Commento al tema “Forze d'inerzia e gravitazione. Il principio di equivalenza. (6 pagg.)

Argomento 21: Quadri di riferimento rotanti

Leggi del moto in sistemi di riferimento rotanti. Accelerazioni aggressive e di Coriolis. Forze d'inerzia centrifughe e di Coriolis. Deviazione di un filo a piombo dalla direzione al centro della Terra. Dinamica del moto di un punto materiale vicino alla superficie terrestre, tenendo conto della rotazione terrestre. Integrazione di equazioni movimento Libero metodo delle approssimazioni successive. Deviazione di un corpo in caduta libera dalla verticale. pendolo di Foucault. Velocità angolare di rotazione del piano di oscillazione al polo e in un punto arbitrario della Terra.

Argomento 22: Fondamenti di meccanica dei corpi deformabili

Deformazioni di un continuum. Deformazione omogenea e disomogenea. Deformazione elastica e plastica. Limite elastico e deformazione residua. Deformazioni e sollecitazioni meccaniche. Costanti elastiche. La legge di Hooke.

Tipi di deformazioni elastiche. Tensione e compressione uniassiali. Modulo di Young e rapporto di Poisson. deformazione a flessione. Energia del corpo elasticamente deformato. Sovrapposizione di deformazioni. Deformazione a taglio. Relazione del modulo di taglio del materiale con il modulo di Young e il rapporto di Poisson.

Deformazione torsionale di un'asta cilindrica (filettatura elastica). Modulo di torsione. Deformazione della compressione a tutto tondo (idrostatica). Espressione del modulo di compressione in termini di modulo di Young e rapporto di Poisson.

Argomento 23: Meccanica dei liquidi e dei gas

Le leggi dell'idrostatica. Pressione nel liquido e nel gas. Forze di massa e di superficie. Idrostatica di un fluido incomprimibile. Equilibrio di liquido e gas in un campo gravitazionale. formula barometrica. Equilibrio di un corpo in liquido e gas. Stabilità dell'equilibrio. Nuoto tel. Stabilità del nuoto. Metacentro.

Flusso di fluido stazionario. Campo di velocità di un fluido in movimento. Linee e tubi di corrente. Equazione di continuità. Liquido ideale. La legge di Bernoulli. pressione dinamica. Fluido che esce da un foro. Formula Torricelli. Viscosità di un liquido. Flusso laminare stazionario di un fluido viscoso attraverso un tubo. Formula Poiseuille. Flusso laminare e turbolento. numero di Reynolds. somiglianza idrodinamica. Flusso intorno ai corpi con liquidi e gas. Trascina e solleva la forza. Il paradosso di d'Alembert. Separazione del flusso e formazione di vortici. Sollevamento dell'ala dell'aeromobile. Effetto Magnus.

Argomento 24: Fondamenti di fisica delle vibrazioni

Fluttuazioni. L'argomento della teoria delle oscillazioni. Classificazione delle oscillazioni in base alle caratteristiche cinematiche. Classificazione in base alla natura fisica dei processi. Classificazione secondo il metodo di eccitazione (naturale, forzata, parametrica e auto-oscillazioni). Cinematica dell'oscillazione armonica. Diagrammi vettoriali. Relazione di oscillazione armonica e moto uniforme intorno alla circonferenza. Aggiunta vibrazioni armoniche. battiti. Figure di Lissajous.

Vibrazioni naturali di un oscillatore armonico. Trasformazioni energetiche durante le vibrazioni. Ritratto di fase di un oscillatore lineare. Isocronismo di un oscillatore lineare. Smorzamento delle vibrazioni per attrito viscoso. Decremento di attenuazione. fattore Q. Smorzamento critico. modalità aperiodica. Smorzamento delle oscillazioni in attrito secco. Zona di stagnazione. Errori degli strumenti di misura a puntatore.

Istituzione educativa di bilancio dello Stato federale

istruzione professionale superiore

"Università statale di costruzione di Rostov"

Approvato

Testa Dipartimento di Fisica

__________________/N.N. Kharabaev/

Aiuto didattico

RIASSUNTO DELLA LEZIONE in fisica

(per tutte le specialità)

Rostov sul Don

Aiuto didattico. Estratto delle lezioni di fisica (per tutte le specialità). – Rostov n/a: Rost. stato costruisce. un-t, 2012. - 103 p.

Contiene dispense in fisica basata su Guida allo studio TI Trofimova "Corso di fisica" (Casa editrice Vysshaya Shkola).

Si compone di quattro parti:

I. Meccanica.

II. Fisica molecolare e termodinamica.

III. elettricità e magnetismo.

IV. Ottica ondulatoria e quantistica.

È destinato a insegnanti e studenti come supporto teorico per lezioni frontali, lezioni pratiche e di laboratorio al fine di raggiungere una più profonda assimilazione dei concetti e delle leggi di base della fisica.

Compilatori: prof. N.N.Kharabaev

Assoc. EV Chebanova

prof. UN. Pavlov

Editore NE Gladkikh

Templano 2012, pos. Firmato per la stampa

Formato 60x84 1/16. Carta da scrivere. Risografia. Uch.-ed.l. 4.0.

Tiratura 100 copie. Ordine

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Centro editoriale ed editoriale

Università statale di costruzione di Rostov

334022, Rostov sul Don, st. Socialista, 162

edificio universitario, 2012

Parte I. Meccanica

Argomento 1. Cinematica del moto traslatorio e rotatorio. Cinematica del moto traslatorio

Posizione di un punto materiale MA nel sistema di coordinate cartesiane in un dato momento è determinato da tre coordinate X, y e z o raggio vettore- un vettore tracciato dall'origine del sistema di coordinate fino a un dato punto (Fig. 1).

Il moto di un punto materiale è determinato in forma scalare da equazioni cinematiche: x = x(t),y = y(t),z = z(t),

o in forma vettoriale dall'equazione: .

Traiettoria movimento di un punto materiale - una linea descritta da questo punto quando si muove nello spazio. A seconda della forma della traiettoria, il movimento può essere rettilineo o curvilineo.

Un punto materiale, che si muove lungo una traiettoria arbitraria, per un breve periodo di tempo D t spostati fuori posizione MA in posizione A, passando lungo il sentiero D S, pari alla lunghezza della sezione della traiettoria AB(Fig. 2).

Riso. 1 fig. 2

Il vettore disegnato dalla posizione iniziale del punto in movimento in un momento t alla posizione finale del punto alla volta (t+ D t), è chiamato in movimento, questo è .

Vettore di velocità mediaè chiamato rapporto tra lo spostamento e l'intervallo di tempo D t , per cui si è verificato questo movimento:

La direzione del vettore velocità media coincide con la direzione del vettore spostamento.

velocità istantanea(velocità di movimento nel tempo t) è chiamato limite del rapporto tra spostamento e intervallo di tempo D t, per il quale si è verificato tale movimento, quando D t a zero: = ℓim Δt →0 Δ/Δt = d/dt =

Il vettore velocità istantanea è diretto lungo una tangente tracciata in un dato punto alla traiettoria nella direzione del movimento. Quando si cerca un intervallo di tempo D t a zero, il modulo del vettore spostamento tende al valore del percorso D S, quindi il modulo del vettore v può essere determinato tramite il percorso D S: v = ℓim Δt →0 Δs/Δt = ds/dt =

Se la velocità di un punto cambia nel tempo, la velocità di variazione della velocità di un punto è caratterizzata da accelerazione.

Accelerazione media‹a› nell'intervallo di tempo da t prima ( t+ D t) è una quantità vettoriale uguale al rapporto tra la variazione di velocità () e l'intervallo di tempo D t, per cui si è verificata questa modifica: =Δ/Δt

Accelerazione istantanea o accelerazione movimento di un punto in un momento tè chiamato limite del rapporto tra la variazione di velocità e l'intervallo di tempo D t, per il quale si è verificata tale modifica, come D t a zero: