Równie przyspieszona formuła. Ruch jednostajnie przyspieszony

ruch mechaniczny

ruch mechaniczny to proces zmiany położenia ciała w przestrzeni w czasie względem innego ciała, które uważamy za nieruchome.

Ciało, umownie uważane za nieruchome, jest ciałem odniesienia.

Organ referencyjny jest ciałem, względem którego określana jest pozycja innego ciała.

System odniesienia- jest to korpus odniesienia, sztywno z nim związany układ współrzędnych oraz urządzenie do pomiaru czasu ruchu.

Trajektoria

trajektoria ciała -Ten linia ciągła, który jest opisywany przez poruszające się ciało (traktowane jako punkt materialny) względem wybranego układu odniesienia.

Przebyty dystans

Przebyty dystans jest wartością skalarną równą długości łuku trajektorii przebytej przez ciało w określonym czasie.

poruszający

Poruszając ciałem nazywany skierowanym odcinkiem linii prostej łączącej początkową pozycję ciała z jego kolejnym położeniem, jest wielkością wektorową.

Średnia i chwilowa prędkość ruchu Kierunek i moduł prędkości.

Prędkość - wielkość fizyczna, który charakteryzuje szybkość zmian współrzędnej.

Średnia prędkość ruchu- jest to wielkość fizyczna równa stosunkowi wektora przemieszczenia punktu do przedziału czasu, w którym nastąpiło to przemieszczenie. kierunek wektoraśrednia prędkość pokrywa się z kierunkiem wektora przemieszczenia S

Natychmiastowa prędkość jest wielkością fizyczną równą granicy, do której dąży średnia prędkość z nieskończonym spadkiem przedziału czasu t. Wektor prędkość chwilowa jest skierowana stycznie do trajektorii. Moduł jest równa pierwszej pochodnej ścieżki względem czasu.

Formuła ścieżki dla ruchu jednostajnie przyspieszonego.

Ruch jednostajnie przyspieszony - jest to ruch, w którym przyspieszenie jest stałe pod względem wielkości i kierunku.

Przyspieszenie ruchu

Przyspieszenie ruchu - wektorowa wielkość fizyczna określająca tempo zmian prędkości ciała, czyli pierwsza pochodna prędkości względem czasu.

Przyspieszenia styczne i normalne.

Przyspieszenie styczne (styczne) jest składową wektora przyspieszenia skierowaną wzdłuż stycznej do trajektorii w danym punkcie trajektorii. Przyspieszenie styczne charakteryzuje zmianę modulo prędkości podczas ruchu krzywoliniowego.

Kierunek wektory przyspieszenia stycznego a leży na tej samej osi, co okrąg styczny, który jest trajektorią ciała.

Normalne przyspieszenie- jest składową wektora przyspieszenia skierowaną wzdłuż normalnej do trajektorii ruchu w danym punkcie trajektorii ciała.

Wektor prostopadłe do liniowej prędkości ruchu, skierowane wzdłuż promienia krzywizny trajektorii.

Formuła prędkości dla ruchu jednostajnie przyspieszonego

Pierwsze prawo Newtona (lub prawo bezwładności)

Istnieją takie układy odniesienia, względem których izolowane, progresywnie poruszające się ciała zachowują niezmienioną prędkość w bezwzględnej wartości i kierunku.

inercyjny układ odniesienia jest takim układem odniesienia, względem którego punkt materialny, wolny od wpływów zewnętrznych, spoczywa lub porusza się w linii prostej i jednostajnie (tj. ze stałą prędkością).

W naturze są cztery rodzaj interakcji

1. Grawitacja (siła grawitacyjna) to oddziaływanie między ciałami, które mają masę.

2. Elektromagnetyczne - dotyczy ciał z ładunkiem elektrycznym, które odpowiadają za takie siły mechaniczne jak siła tarcia i siła sprężystości.

3. Silne - oddziaływanie ma zasięg bliskiego zasięgu, to znaczy działa w odległości rzędu wielkości jądra.

4. Słaby. Takie oddziaływanie jest odpowiedzialne za niektóre rodzaje oddziaływań między cząstkami elementarnymi, za niektóre rodzaje rozpadów β oraz za inne procesy zachodzące wewnątrz atomu, jądra atomowego.

Waga - jest ilościową charakterystyką obojętnych właściwości organizmu. Pokazuje, jak organizm reaguje na wpływy zewnętrzne.

Siła - jest ilościową miarą działania jednego ciała na drugie.

Drugie prawo Newtona.

Siła działająca na ciało jest równa iloczynowi masy ciała i przyspieszenia nadanego przez tę siłę: F=ma

mierzone w

Nazywa się wielkość fizyczną równą iloczynowi masy ciała i prędkości jego ruchu pęd ciała (lub ilość ruchu). Pęd ciała jest wielkością wektorową. Jednostką pędu w układzie SI jest kilogram-metr na sekundę (kg m/s).

Wyrażenie drugiej zasady Newtona w postaci zmiany pędu ciała

Ruch jednolity - jest to ruch ze stałą prędkością, to znaczy, gdy prędkość się nie zmienia (v \u003d const) i nie ma przyspieszania ani zwalniania (a \u003d 0).

Ruch prostoliniowy - jest to ruch w linii prostej, czyli trajektoria ruchu prostoliniowego jest linią prostą.

Ruch jednostajnie przyspieszony - ruch, w którym przyspieszenie jest stałe pod względem wielkości i kierunku.

Trzecie prawo Newtona. Przykłady.

Ramię siły.

Ramię Siły to długość prostopadłej od jakiegoś fikcyjnego punktu O do siły. Fikcyjne centrum, punkt O, zostanie wybrany arbitralnie, momenty każdej siły zostaną określone względem tego punktu. Nie można wybrać jednego punktu O, aby określić momenty niektórych sił, a wybrać go gdzie indziej, aby znaleźć momenty innych sił!

Wybieramy punkt O w dowolnym miejscu, nie zmieniamy już jego położenia. Wtedy ramię grawitacji to długość prostopadłej (segment d) na rysunku

Moment bezwładności tel.

Moment bezwładności J(kgm 2) - parametr zbliżony do fizyczne znaczenie masa w ruchu postępowym. Charakteryzuje miarę bezwładności ciał wirujących wokół ustalonej osi obrotu. Moment bezwładności punktu materialnego o masie m jest równy iloczynowi masy przez kwadrat odległości punktu od osi obrotu: .

Moment bezwładności ciała jest sumą momentów bezwładności punktów materialnych składających się na to ciało. Można to wyrazić w postaci masy ciała i wymiarów.

Twierdzenie Steinera.

Moment bezwładności J ciało względem dowolnej osi stałej jest równe sumie momentu bezwładności tego ciała Jc względem osi równoległej do niej, przechodzącej przez środek masy ciała i iloczynu masy ciała m na odległość kwadratową d między osiami:

Jc- znany moment bezwładności wokół osi przechodzącej przez środek masy ciała,

J- żądany moment bezwładności wokół osi równoległej,

m- masa ciała,

d- odległość między wskazanymi osiami.

Prawo zachowania momentu pędu. Przykłady.

Jeżeli suma momentów sił działających na ciało obracające się wokół ustalonej osi jest równa zeru, to moment pędu jest zachowany (prawo zachowania momentu pędu):
.

Prawo zachowania momentu pędu jest bardzo jasne w eksperymentach ze zrównoważonym żyroskopem - szybko obracającym się ciałem o trzech stopniach swobody (ryc. 6.9).

Jest to prawo zachowania momentu pędu, które jest wykorzystywane przez tancerzy lodu do zmiany prędkości rotacji. Albo więcej słynny przykład- Ławka Żukowskiego (ryc. 6.11).

Wymuś pracę.

Praca siły -miara działania siły w przekształceniu ruchu mechanicznego w inną formę ruchu.

Przykłady wzorów na pracę sił.

praca grawitacji; praca grawitacji na pochyłej powierzchni

siła sprężysta praca

Praca siły tarcia

energia mechaniczna ciała.

energia mechaniczna jest wielkością fizyczną, która jest funkcją stanu systemu i charakteryzuje zdolność systemu do pracy.

Charakterystyka oscylacji

Faza określa stan układu, czyli współrzędną, prędkość, przyspieszenie, energię itp.

Częstotliwość cykliczna charakteryzuje szybkość zmian fazy oscylacji.

Charakteryzuje stan początkowy układu oscylacyjnego faza początkowa

Amplituda oscylacji A jest największym przemieszczeniem z położenia równowagi

Koniec dyskusji- jest to czas, w którym punkt wykonuje jedną pełną oscylację.

Częstotliwość oscylacji to liczba pełnych oscylacji w jednostce czasu t.

Częstotliwość, częstotliwość cykliczna i okres oscylacji są powiązane jako

wahadło fizyczne.

fizyczne wahadło - sztywny korpus zdolny do oscylowania wokół osi, która nie pokrywa się ze środkiem masy.

Ładunek elektryczny.

Ładunek elektryczny jest wielkością fizyczną, która charakteryzuje właściwość cząstek lub ciał do wchodzenia w interakcje sił elektromagnetycznych.

Ładunek elektryczny jest zwykle oznaczany literami q lub Q.

Całość wszystkich znanych faktów eksperymentalnych pozwala na wyciągnięcie następujących wniosków:

Są dwa rodzaje ładunki elektryczne, umownie nazywany pozytywnym i negatywnym.

· Opłaty mogą być przenoszone (na przykład przez bezpośredni kontakt) z jednego organu do drugiego. W przeciwieństwie do masy ciała, ładunek elektryczny nie jest nieodłączną cechą danego ciała. To samo ciało w różne warunki może mieć różne opłaty.

Podopieczni o tej samej nazwie odpychają, w przeciwieństwie do podopiecznych przyciągają. To również się objawia podstawowa różnica siły elektromagnetyczne od grawitacji. Siły grawitacyjne są zawsze siłami przyciągania.

Prawo Coulomba.

Moduł siły oddziaływania dwóch punktów stacjonarnych ładunków elektrycznych w próżni jest wprost proporcjonalny do iloczynu wielkości tych ładunków i odwrotnie proporcjonalny do kwadratu odległości między nimi.

Г to odległość między nimi, k to współczynnik proporcjonalności, zależny od wyboru układu miar, w SI

Wartość pokazująca ile razy siła oddziaływania ładunków w próżni jest większa niż w ośrodku nazywana jest przenikalnością ośrodka E. Dla ośrodka o przenikalności e, prawo Coulomba jest zapisane w następujący sposób:

W SI współczynnik k zwykle zapisuje się w następujący sposób:

Stała elektryczna, liczbowo równa

Korzystając ze stałej elektrycznej, prawo Coulomba ma postać:

pole elektrostatyczne.

pole elektrostatyczne - pole wytworzone przez ładunki elektryczne, które są nieruchome w przestrzeni i niezmienne w czasie (przy braku prądów elektrycznych). Pole elektryczne jest specjalny rodzaj materii, związanej z ładunkami elektrycznymi i przenoszącej na siebie działania ładunków.

Główne cechy pola elektrostatycznego:

napięcie

potencjał

Przykłady wzorów na natężenie pola ciał naładowanych.

1. Intensywność pola elektrostatycznego wytworzonego przez jednolicie naładowaną kulistą powierzchnię.

Niech kulista powierzchnia o promieniu R (rys. 13.7) przenosi równomiernie rozłożony ładunek q, tj. gęstość ładunku powierzchniowego w dowolnym punkcie kuli będzie taka sama.

Naszą kulistą powierzchnię zamykamy w symetrycznej powierzchni S o promieniu r>R. Strumień wektora intensywności przez powierzchnię S będzie równy

Zgodnie z twierdzeniem Gaussa

Stąd

Porównując tę ​​zależność ze wzorem na natężenie pola ładunku punktowego, możemy stwierdzić, że natężenie pola poza naładowaną kulą jest tak, jakby cały ładunek kuli był skoncentrowany w jej środku.

Dla punktów znajdujących się na powierzchni naładowanej kuli o promieniu R, analogicznie do powyższego równania, możemy napisać

Przeciągnijmy przez punkt B, znajdujący się wewnątrz naładowanej powierzchni kuli, sferę S o promieniu r

2. Pole elektrostatyczne piłki.

Niech otrzymamy kulę o promieniu R, równomiernie naładowaną gęstością nasypową.

W dowolnym punkcie A leżącym poza piłką w odległości r od jej środka (r>R), jego pole jest podobne do pola ładunku punktowego znajdującego się w środku kuli.

Potem poza piłką

i na jego powierzchni (r=R)

W punkcie B, leżącym wewnątrz kuli w odległości r od jej środka (r>R), pole wyznacza jedynie ładunek zamknięty wewnątrz kuli o promieniu r. Wektor natężenia przepływu przez tę sferę jest równy

z drugiej strony, zgodnie z twierdzeniem Gaussa

Z porównania ostatnich wyrażeń wynika

gdzie jest przenikalność wewnątrz kuli.

3. Natężenie pola równomiernie naładowanego nieskończonego włókna prostoliniowego (lub cylindra).

Załóżmy, że wydrążona cylindryczna powierzchnia o promieniu R jest naładowana stałą gęstością liniową .

Narysujmy współosiową cylindryczną powierzchnię o promieniu Przepływ wektora natężenia pola przez tę powierzchnię

Zgodnie z twierdzeniem Gaussa

Na podstawie dwóch ostatnich wyrażeń określamy siłę pola wytworzoną przez równomiernie naładowaną nić:

Niech płaszczyzna ma nieskończony zasięg, a ładunek na jednostkę powierzchni jest równy σ. Z praw symetrii wynika, że ​​pole skierowane jest wszędzie prostopadle do płaszczyzny, a jeśli nie ma innych ładunków zewnętrznych, to pola po obu stronach płaszczyzny powinny być takie same. Ograniczmy część naładowanej płaszczyzny do wyimaginowanego cylindrycznego pudełka, tak aby pudełko było przecięte na pół, a jego generatory były prostopadłe, a dwie podstawy, każda o polu S, były równoległe do naładowanej płaszczyzny (rysunek 1.10).

całkowity przepływ wektorowy; napięcie jest równe wektorowi pomnożonemu przez pole S pierwszej bazy plus wektor przepływu przez przeciwną bazę. Przepływ napięcia powierzchnia boczna cylinder wynosi zero, ponieważ linie napięcia ich nie przecinają.

Z drugiej strony, zgodnie z twierdzeniem Gaussa

Stąd

Ale wtedy natężenie pola nieskończonej, jednorodnie naładowanej płaszczyzny będzie równe

Wyrażenie to nie zawiera współrzędnych, dlatego pole elektrostatyczne będzie jednorodne, a jego siła w dowolnym punkcie pola będzie taka sama.

5. Intensywność pola wytworzonego przez dwie nieskończone równoległe płaszczyzny, przeciwnie naładowane tą samą gęstością.

Jak widać na rysunku 13.13, natężenie pola między dwiema nieskończonymi równoległymi płaszczyznami mającymi gęstości powierzchniładunki i są równe sumie natężeń pola wytworzonego przez płytki, tj.

Zatem,

Na zewnątrz płyty wektory z każdego z nich są skierowane w przeciwnych kierunkach i wzajemnie się znoszą. Dlatego natężenie pola w przestrzeni otaczającej płytki będzie równe zero E=0.

Elektryczność.

Elektryczność - skierowany (uporządkowany) ruch naładowanych cząstek

Siły stron trzecich.

Siły zewnętrzne- siły o charakterze nieelektrycznym, powodujące ruch ładunków elektrycznych wewnątrz źródła prądu stałego. Wszystkie siły inne niż siły Coulomba są uważane za zewnętrzne.

emf Napięcie.

Siła elektromotoryczna (EMF) - wielkość fizyczna charakteryzująca pracę sił zewnętrznych (niepotencjalnych) w źródłach prądu stałego lub przemiennego. W dyrygenturze zamkniętej Obwód elektromagnetyczny jest równa pracy tych sił w przemieszczaniu jednostkowego ładunku dodatniego wzdłuż konturu.

EMF można wyrazić w kategoriach napięcia pole elektryczne siły zewnętrzne

Napięcie (U) jest równy stosunkowi pracy pola elektrycznego na ruch ładunku
do wartości przekazanego ładunku w odcinku obwodu.

Jednostka miary napięcia w układzie SI:

Aktualna siła.

Prąd (I)- wielkość skalarna równa stosunkowi ładunku q, który przeszedł przekrój poprzeczny przewodnik, do przedziału czasu t, w którym płynął prąd. Aktualna siła pokazuje, ile ładunku przechodzi przez przekrój przewodnika w jednostce czasu.

gęstość prądu.

Gęstość prądu j - wektor, którego moduł jest równy stosunkowi natężenia prądu przepływającego przez pewien obszar, prostopadle do kierunku prądu, do wartości tego obszaru.

Jednostką SI gęstości prądu jest amper na metr kwadratowy(A/m2).

Prawo Ohma.

Prąd jest wprost proporcjonalny do napięcia i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji.

Prawo Joule'a-Lenza.

Przechodząc prąd elektryczny przez przewodnik ilość ciepła uwolnionego w przewodniku jest wprost proporcjonalna do kwadratu prądu, rezystancji przewodnika i czasu, w którym prąd elektryczny przepływał przez przewodnik.

Oddziaływanie magnetyczne.

Oddziaływanie magnetyczne- ta interakcja jest uporządkowaniem poruszających się ładunków elektrycznych.

Pole magnetyczne.

Pole magnetyczne- jest to szczególny rodzaj materii, za pomocą której odbywa się interakcja między poruszającymi się elektrycznie naładowanymi cząstkami.

Siła Lorentza i siła Ampère'a.

Siła Lorentza- siła działająca z boku pole magnetyczne na ładunku dodatnim poruszającym się z prędkością (tu jest prędkością uporządkowanego ruchu nośników ładunku dodatniego). Moduł siły Lorentza:

Moc wzmacniacza to siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem.

Moduł siły ampera jest równy iloczynowi natężenia prądu w przewodzie i modułu wektora indukcji magnetycznej, długości przewodu i sinusa kąta między wektorem indukcji magnetycznej a kierunkiem prądu w przewodzie .

Siła Ampera jest maksymalna, jeśli wektor indukcji magnetycznej jest prostopadły do ​​przewodnika.

Jeśli wektor indukcji magnetycznej jest równoległy do ​​przewodnika, to pole magnetyczne nie ma wpływu na przewodnik z prądem, tj. Siła Ampera wynosi zero.

Kierunek siły Ampère'a określa reguła lewej ręki.

Prawo Biota-Savarta-Laplace'a.

Prawo Biot Savart Laplace- Pole magnetyczne dowolnego prądu można obliczyć jako sumę wektorów pól wytworzonych przez poszczególne odcinki prądów.

Sformułowanie

Zostawiać Waszyngton płynie wzdłuż konturu γ, który jest w próżni, - punkt, w którym szukane jest pole, wówczas indukcja pola magnetycznego w tym punkcie wyraża się całką (w układzie SI)

Kierunek jest prostopadły, to znaczy prostopadły do ​​płaszczyzny, w której leżą, i pokrywa się ze styczną do linii indukcji magnetycznej. Kierunek ten określa zasada znajdowania linii indukcji magnetycznej (reguła właściwej śruby): kierunek obrotu łba śruby określa kierunek, jeśli ruch postępowy świdra odpowiada kierunkowi prądu w elemencie . Moduł wektora jest określony przez wyrażenie (w układzie SI)

Potencjał wektora jest podany przez całkę (w układzie SI)

Indukcyjność pętli.

Indukcyjność - fizyczny wielkość liczbowo równy EMF indukcja własna, która występuje w obwodzie, gdy prąd zmienia się o 1 amper w ciągu 1 sekundy.
Indukcyjność można również obliczyć ze wzoru:

gdzie F jest strumieniem magnetycznym w obwodzie, I jest natężeniem prądu w obwodzie.

Jednostki SI dla indukcyjności:

Energia pola magnetycznego.

Pole magnetyczne ma energię. Tak jak naładowany kondensator ma rezerwę energia elektryczna, w cewce, przez zwoje, z których płynie prąd, następuje dopływ energii magnetycznej.

Indukcja elektromagnetyczna.

Indukcja elektromagnetyczna - zjawisko występowania prądu elektrycznego w obwodzie zamkniętym podczas zmiany strumień magnetyczny przechodząc przez to.

Zasada Lenza.

Zasada Lenza

Występuje w zamkniętej pętli prąd indukcyjny jego pole magnetyczne przeciwdziała zmianie strumienia magnetycznego, przez który jest spowodowane.

Pierwsze równanie Maxwella

2. Każde przemieszczone pole magnetyczne generuje wirowe pole elektryczne (podstawowe prawo indukcji elektromagnetycznej).

Drugie równanie Maxwella:

Promieniowanie elektromagnetyczne.

fale elektromagnetyczne, promieniowanie elektromagnetyczne- perturbacja propagująca się w przestrzeni (zmiana stanu) pole elektromagnetyczne.

3.1. Fala to wibracje rozchodzące się w przestrzeni w czasie.
fale mechaniczne może rozprzestrzeniać się tylko w jakimś medium (substancji): w gazie, w cieczy, w ciele stałym. Fale są generowane przez oscylujące ciała, które powodują deformację ośrodka w otaczającej przestrzeni. Warunek konieczny pojawieniem się fal sprężystych jest bowiem wystąpienie w momencie zaburzenia ośrodka sił mu zapobiegających, w szczególności sprężystości. Mają tendencję do zbliżania sąsiednich cząstek do siebie, gdy się od siebie oddalają, i odpychania ich od siebie, gdy się do siebie zbliżają. Siły sprężyste, działające na cząstki znajdujące się daleko od źródła zaburzeń, zaczynają je wytrącać z równowagi. Fale podłużne charakterystyczne tylko dla mediów gazowych i ciekłych, ale poprzeczny- również do ciał stałych: powodem tego jest to, że cząstki tworzące te media mogą swobodnie poruszać się, ponieważ nie są sztywno zamocowane, w przeciwieństwie do ciała stałe. Odpowiednio, drgania poprzeczne zasadniczo niemożliwe.

Fale podłużne powstają, gdy cząstki ośrodka oscylują, orientując się wzdłuż wektora propagacji zaburzenia. Fale poprzeczne rozchodzą się w kierunku prostopadłym do wektora uderzenia. W skrócie: jeśli w ośrodku deformacja spowodowana zaburzeniem objawia się w postaci ścinania, rozciągania i ściskania, to rozmawiamy o ciele stałym, dla którego możliwe są zarówno fale podłużne, jak i poprzeczne. Jeśli pojawienie się zmiany jest niemożliwe, to medium może być dowolne.

Każda fala rozchodzi się z określoną prędkością. Pod prędkość fali zrozumieć prędkość propagacji zakłócenia. Ponieważ prędkość fali jest wartością stałą (dla danego ośrodka), droga przebyta przez falę jest równa iloczynowi prędkości i czasu jej rozchodzenia się. Tak więc, aby znaleźć długość fali, należy pomnożyć prędkość fali przez okres oscylacji w niej:

Długość fali - odległość między dwoma najbliższymi punktami w przestrzeni, w których oscylacje występują w tej samej fazie. Długość fali odpowiada przestrzennemu okresowi fali, czyli odległości, jaką „przebywa” punkt o stałej fazie w przedziale czasu równym okresowi oscylacji, a zatem

numer fali(nazywane również częstotliwość przestrzenna) to stosunek 2 π radian do długości fali: przestrzenny analog częstotliwości kołowej.

Definicja: liczba falowa k to tempo wzrostu fazy fali φ wzdłuż współrzędnej przestrzennej.

3.2. fala samolotu - fala, której przód ma kształt samolotu.

Front fali płaskiej ma nieograniczony rozmiar, wektor prędkości fazowej jest prostopadły do ​​czoła. Fala płaska jest szczególnym rozwiązaniem równania falowego i wygodnym modelem: taka fala w przyrodzie nie istnieje, ponieważ czoło fali płaskiej zaczyna się i kończy w , co oczywiście nie może być.

Równanie dowolnej fali jest rozwiązaniem równania różniczkowego zwanego równaniem falowym. Równanie falowe funkcji jest zapisane jako:

gdzie

· - Operator Laplace'a;

· - pożądana funkcja;

· - promień wektora żądanego punktu;

- prędkość fali;

· - czas.

powierzchnia fali jest miejscem występowania punktów, które są zaburzone przez uogólnioną współrzędną w tej samej fazie. szczególny przypadek powierzchnia fali - przód fali.

ALE) fala samolotu - jest to fala, której powierzchnie fal są zestawem płaszczyzn równoległych do siebie.

B) fala sferyczna to fala, której powierzchnie fal są zbiorem koncentrycznych sfer.

Promień- powierzchnia liniowa, normalna i falista. Pod kierunkiem propagacji fal zrozum kierunek promieni. Jeśli ośrodek propagacji fali jest jednorodny i izotropowy, promienie są liniami prostymi (ponadto, jeśli fala jest płaska - równoległe linie proste).

Pojęcie promienia w fizyce jest zwykle używane tylko w optyce geometrycznej i akustyce, ponieważ manifestacja efektów, które nie są badane w tych obszarach, traci znaczenie pojęcia promienia.

3.3. Charakterystyka energetyczna fali

Ośrodek, w którym rozchodzi się fala, ma energię mechaniczną, na którą składają się energie Ruch oscylacyjny wszystkie jego cząstki. Energię jednej cząstki o masie m 0 określa wzór: E 0 = m 0 Α 2 w 2/2. Jednostka objętości medium zawiera n = p/m 0 cząstek jest gęstość ośrodka). Zatem jednostka objętości ośrodka ma energię w р = nЕ 0 = ρ Α 2 w 2 /2.

Gęstość energii nasypowej(W p) to energia ruchu oscylacyjnego cząstek ośrodka zawartego w jednostce jego objętości:

Przepływ energii(Ф) - wartość równa energii niesionej przez falę przez daną powierzchnię w jednostce czasu:

Intensywność fali lub gęstość strumienia energii(Cenię, równy przepływowi energia niesiona przez falę przez jednostkę powierzchni prostopadłą do kierunku propagacji fali:

3.4. fala elektromagnetyczna

fala elektromagnetyczna- proces propagacji pola elektromagnetycznego w przestrzeni.

Warunek wystąpienia fale elektromagnetyczne. Zmiany pola magnetycznego zachodzą, gdy zmienia się natężenie prądu w przewodniku, a natężenie prądu w przewodniku zmienia się, gdy zmienia się prędkość zawartych w nim ładunków elektrycznych, to znaczy, gdy ładunki poruszają się z przyspieszeniem. Dlatego fale elektromagnetyczne powinny powstawać podczas przyspieszonego ruchu ładunków elektrycznych. Przy prędkości ładowania zero, jest tylko pole elektryczne. Przy stałej szybkości ładowania generowane jest pole elektromagnetyczne. Przy przyspieszonym ruchu ładunku emitowana jest fala elektromagnetyczna, która rozchodzi się w przestrzeni ze skończoną prędkością.

Fale elektromagnetyczne rozchodzą się w materii ze skończoną prędkością. Tutaj ε i μ to przenikalność dielektryczna i magnetyczna substancji, ε 0 i μ 0 to stałe elektryczne i magnetyczne: ε 0 \u003d 8,85419 10 -12 F / m, μ 0 \u003d 1,25664 10 -6 Gn / m.

Prędkość fal elektromagnetycznych w próżni (ε = μ = 1):

Główne cechy Za promieniowanie elektromagnetyczne uważa się częstotliwość, długość fali i polaryzację. Długość fali zależy od prędkości propagacji promieniowania. Grupowa prędkość propagacji promieniowania elektromagnetycznego w próżni jest równa prędkości światła, w innych mediach prędkość ta jest mniejsza.

Promieniowanie elektromagnetyczne dzieli się zwykle na zakresy częstotliwości (patrz tabela). Nie ma ostrych przejść między zakresami, czasami nakładają się na siebie, a granice między nimi są warunkowe. Ponieważ prędkość propagacji promieniowania jest stała, częstotliwość jego oscylacji jest ściśle związana z długością fali w próżni.

Interferencja fal. fale spójne. Warunki koherencji falowej.

Długość drogi optycznej (OPL) światła. Zależność między różnicą r.d.p. fale z różnicą faz oscylacji wywołanych przez fale.

Amplituda oscylacji wynikowej w interferencji dwóch fal. Warunki maksimów i minimów amplitudy podczas interferencji dwóch fal.

Prążki interferencyjne i wzór interferencyjny na płaskim ekranie przy oświetleniu dwóch wąskich, długich równoległych szczelin: a) światłem czerwonym, b) światłem białym.

Ruch jednostajnie przyspieszony nazwany takim ruchem, w którym wektor przyspieszenia pozostaje niezmieniony pod względem wielkości i kierunku. Przykładem takiego ruchu jest ruch kamienia rzuconego pod pewnym kątem do horyzontu (ignorując opór powietrza). W dowolnym punkcie trajektorii przyspieszenie kamienia jest równe przyspieszeniu swobodny spadek. W ten sposób badanie ruchu jednostajnie przyspieszonego sprowadza się do badania ruchu prostoliniowego jednostajnie przyspieszonego. W przypadku ruchu prostoliniowego wektory prędkości i przyspieszenia są skierowane wzdłuż prostej linii ruchu. Dlatego prędkość i przyspieszenie w rzutach na kierunek ruchu można uznać za wielkości algebraiczne. Przy jednostajnie przyspieszonym ruchu prostoliniowym prędkość ciała określa wzór (1)

W tym wzorze prędkość ciała przy t = 0 (prędkość początkowa ), = const – przyspieszenie. W rzucie na wybraną oś x równanie (1) zostanie zapisane w postaci: (2). Na wykresie projekcji prędkości υ x ( t), ta zależność ma postać linii prostej.

Nachylenie wykresu prędkości można wykorzystać do określenia przyspieszenia a ciało. Odpowiednie konstrukcje są wykonane na ryc. dla wykresu I Przyspieszenie jest liczbowo równe stosunkowi boków trójkąta ABC: .

Im większy kąt β tworzący wykres prędkości z osią czasu, czyli tym większe nachylenie wykresu ( stromość), tym większe przyspieszenie ciała.

Dla wykresu I: υ 0 \u003d -2 m / s, a\u003d 1/2 m / s 2. Dla wykresu II: υ 0 \u003d 3 m / s, a\u003d -1/3 m / s 2.

Wykres prędkości pozwala również na wyznaczenie rzutu przemieszczenia s ciała na pewien czas t. Wyznaczmy mały przedział czasu Δt na osi czasu. Jeśli ten okres czasu jest wystarczająco mały, to zmiana prędkości w tym okresie jest niewielka, to znaczy ruch w tym okresie można uznać za jednolity z pewną średnią prędkością, która jest równa prędkości chwilowej υ ciało w środku przedziału Δt. Dlatego przemieszczenie Δs w czasie Δt będzie równe Δs = υΔt. To przemieszczenie jest równe obszarowi zacienionemu na ryc. paski. Dzieląc przedział czasu od 0 do pewnego momentu t na małe przedziały Δt, możemy uzyskać, że przemieszczenie s dla danego czasu t podczas jednostajnie przyspieszonego ruchu prostoliniowego jest równe powierzchni trapezu ODEF. Odpowiednie konstrukcje są wykonane na ryc. dla harmonogramu II. Czas t wynosi 5,5 s.

(3) - otrzymany wzór pozwala na wyznaczenie przemieszczenia ruchem jednostajnie przyspieszonym, jeśli przyspieszenie nie jest znane.

Jeśli zamienimy wyrażenie na prędkość (2) do równania (3), to otrzymamy (4) - ten wzór służy do zapisania równania ruchu ciała: (5).

Jeśli z równania (2) wyrażmy czas ruchu (6) i podstawimy do równości (3), to

Ta formuła pozwala określić ruch w nieznanym czasie ruchu.

A czas ruchu, możesz znaleźć przebytą odległość:

Podstawiając do tego wzoru wyrażenie V cf = V/2, znajdziemy drogę przebytą podczas ruchu jednostajnie przyspieszonego od spoczynku:

Jeśli jednak podstawimy do wzoru (4.1) wyrażenie V cf = V 0 /2, to otrzymujemy drogę przebytą podczas hamowania:

Dwie ostatnie formuły obejmują prędkości V 0 i V. Podstawianie wyrażenia V=w do wzoru (4.2), a wyrażenie V 0 =at - we wzorze (4.3), otrzymujemy

Otrzymany wzór obowiązuje zarówno dla ruchu jednostajnie przyspieszonego ze stanu spoczynku, jak i dla ruchu z malejącą prędkością, gdy ciało zatrzymuje się na końcu ścieżki. W obu tych przypadkach przebyta odległość jest proporcjonalna do kwadratu czasu ruchu (a nie tylko czasu, jak miało to miejsce w przypadku ruchu jednostajnego). Pierwszym, który ustalił ten wzór, był G. Galileo.

W tabeli 2 podano podstawowe wzory opisujące jednostajnie przyspieszone ruch prostoliniowy.


Galileusz nigdy nie widział swojej książki, która przedstawiała teorię ruchu jednostajnie przyspieszonego (wraz z wieloma innymi jego odkryciami). kiedy został opublikowany. 74-letni naukowiec był już niewidomy. Galileusz bardzo mocno zniósł utratę wzroku. „Możesz sobie wyobrazić”, napisał, „jak bardzo się smucę, gdy zdaję sobie sprawę, że to jest niebo, ten świat i Wszechświat, które dzięki moim obserwacjom i jasnym dowodom zostały rozszerzone sto i tysiąc razy w porównaniu z tym, co myśleli ludzie tak było”.

Pięć lat wcześniej Galileusz został postawiony przed sądem przez Inkwizycję. Jego poglądy na strukturę świata (i trzymał się systemu kopernikańskiego, w którym centralne miejsce zajmowało Słońce, a nie Ziemia) od dawna nie podobały się duchownym Kościoła. W 1614 r. dominikański ksiądz Caccini ogłosił Galileusza heretykiem, a matematykę wymysłem diabła. A w 1616 roku Inkwizycja oficjalnie ogłosiła, że ​​„doktryna przypisywana Kopernikowi, że Ziemia porusza się wokół Słońca, podczas gdy Słońce stoi w centrum Wszechświata, nie poruszając się ze wschodu na zachód, jest sprzeczna z Pismem Świętym, a zatem nie można ich bronić ani przyjąć za prawdę”. Księga Kopernika, przedstawiająca jego system świata, została zakazana, a Galileusz został ostrzeżony, że jeśli „nie uspokoi się, to trafi do więzienia”.

Ale Galileusz „nie uspokoił się”. „Nie ma na świecie większej nienawiści – napisał naukowiec – niż ignorancja wiedzy”. A w 1632 roku ukazała się jego słynna książka „Dialog o dwóch głównych systemach świata – ptolemejskim i kopernikańskim”, w której podał liczne argumenty na rzecz systemu kopernikańskiego. Sprzedano jednak tylko 500 egzemplarzy tego dzieła, gdyż kilka miesięcy później na polecenie papieża
Rzymski wydawca księgi otrzymał nakaz wstrzymania sprzedaży tego dzieła.

Jesienią tego samego roku Galileusz otrzymuje od Inkwizycji rozkaz przybycia do Rzymu, a po pewnym czasie chory 69-letni naukowiec zostaje przewieziony na noszach do stolicy.Tutaj, w więzieniu Inkwizycji Galileusz zmuszony jest wyrzec się swoich poglądów na strukturę świata, a 22 czerwca 1633 r. w rzymskim klasztorze Minerwa Galileusz odczytuje i podpisuje przygotowany tekst wyrzeczenia

„Ja, Galileo Galilei, syn zmarłego Vincenzo Galilei z Florencji, 70 lat, osobiście postawiony przed sądem i klękając przed Waszymi Eminencjami, czcigodni panowie kardynałowie, generalni inkwizytorzy przeciwko herezji w całym chrześcijańskim świecie, mając przed sobą sacrum Ewangelię i kładąc na niego ręce, przysięgam, że zawsze wierzyłem, wierzę teraz i z Bożą pomocą będę nadal wierzył we wszystko, co święty katolicki i apostolski Kościół Rzymski uznaje, definiuje i głosi”

Zgodnie z decyzją sądu księga Galileusza została zakazana, a on sam został skazany na karę pozbawienia wolności na czas nieokreślony. Papież ułaskawił Galileusza i zastąpił jego więzienie wygnaniem. Galileusz przeniósł się do Arcetri i tutaj, w areszcie domowym, pisał książkę „Rozmowy i dowody matematyczne dotyczące dwóch nowych dziedzin nauki związanych z mechaniką i ruchem lokalnym” W 1636 r. rękopis książki został wysłany do Holandii, gdzie został opublikowany w 1638 r. Tą książką Galileusz podsumował swoje wieloletnie badania fizyczne W tym samym roku Galileusz całkowicie stracił wzrok.Mówiąc o nieszczęściu, które spotkało wielkiego naukowca, Viviani (uczeń Galileusza) napisał: „Miał silne wydzieliny z oczu, tak że po kilku miesiącach został całkowicie pozbawiony oczu – tak , mówię, bez jego oczu, które za nim krótki czas widziały więcej na tym świecie niż wszystkie ludzkie oczy we wszystkich minionych stuleciach były w stanie zobaczyć i obserwować"

Inkwizytor florencki, który odwiedził Galileusza w swoim liście do Rzymu, powiedział, że zastał go w bardzo ciężkim stanie Na podstawie tego listu Papież pozwolił Galileuszowi wrócić do domu we Florencji. Tu natychmiast wręczono mu rozkaz „Pod bólem dożywotniego więzienia w prawdziwym więzieniu i ekskomuniki, aby nie wychodzić do miasta i nikomu, kimkolwiek by on nie był, nie mówić o przeklętej opinii o dwojakim ruchu Ziemi”

Galileusz nie pozostał długo w domu, kilka miesięcy później ponownie kazano mu przybyć do Arcetri. Zostały mu jeszcze cztery lata życia. 8 stycznia 1642 r. o czwartej rano Galileusz zmarł.

1. Jaka jest różnica między ruchem jednostajnie przyspieszonym a ruchem jednostajnym? 2. Jaka jest różnica między wzorem toru dla ruchu jednostajnie przyspieszonego a wzorem toru dla ruch jednostajny? 3. Co wiesz o życiu i twórczości G. Galileo? W którym roku się urodził?

Zgłoszone przez czytelników z witryn internetowych

Materiały z fizyki klasy 8, zadanie i odpowiedzi z fizyki według ocen, notatki dotyczące przygotowania do lekcji fizyki, plany streszczenia lekcji fizyki klasy 8

Treść lekcji podsumowanie lekcji wsparcie ramka prezentacja lekcji metody akceleracyjne technologie interaktywne Ćwiczyć zadania i ćwiczenia samokontrola warsztaty, szkolenia, case'y, questy praca domowa pytania do dyskusji pytania retoryczne od studentów Ilustracje audio, wideoklipy i multimedia fotografie, obrazki grafika, tabele, schematy humor, anegdoty, dowcipy, komiksy przypowieści, powiedzenia, krzyżówki, cytaty Dodatki streszczenia artykuły chipy dla dociekliwych ściągawki podręczniki podstawowe i dodatkowe słowniczek pojęć inne Doskonalenie podręczników i lekcjipoprawianie błędów w podręczniku aktualizacja fragmentu w podręczniku elementów innowacji na lekcji zastępując przestarzałą wiedzę nową Tylko dla nauczycieli doskonałe lekcje plan kalendarza przez rok wytyczne programy dyskusyjne Zintegrowane lekcje

wykres zależności V(t) w tym przypadku pokazano na rys. 1.2.1. Przedział czasowy t we wzorze (1.4) można wziąć dowolne. Postawa V/∆t nie zależy od tego. Następnie ΔV=аΔt. Stosując tę ​​formułę do przedziału od t około= 0 do pewnego momentu t, możesz napisać wyrażenie określające prędkość:

V(t)=V0 + o godz. (1.5)

Tutaj V0– wartość prędkości przy t około= 0. Jeśli kierunki prędkości i przyspieszenia są przeciwne, to mówią o równie wolnym ruchu (rys. 1.2.2).

Dla ruchu jednostajnie zwolnionego otrzymujemy podobnie

V(t) = V0 – o godz.

Przeanalizujmy wyprowadzenie wzoru na przemieszczenie ciała podczas ruchu jednostajnie przyspieszonego. Zauważ, że w tym przypadku przemieszczenie i przebyta odległość mają tę samą liczbę.

Rozważ krótki okres czasu t. Z definicji średniej prędkości Vcp = ∆S/∆t możesz znaleźć ścieżkę ∆S = V cp ∆t. Rysunek pokazuje, że ścieżka S liczebnie równa powierzchni prostokąt o szerokości t i wzrost Vcp. Jeśli przedział czasu t wybierz wystarczająco małą, średnią prędkość na interwale t zbiega się z chwilową prędkością w środkowy punkt. S ≈ V∆t. Ten stosunek jest dokładniejszy, tym mniej t. Załamanie pełny etat ruchy dla tak małych interwałów i biorąc pod uwagę, że pełna ścieżka S to suma przebytych dróg w tych interwałach, możesz upewnić się, że na wykresie prędkości jest ona liczbowo równa powierzchni trapezu:

S= ½ (V 0 + V)t,

zastępując (1.5), otrzymujemy dla ruchu jednostajnie przyspieszonego:

S \u003d V 0 t + (przy 2 / 2)(1.6)

Dla jednostajnie zwolnionego tempa L obliczone w ten sposób:

L= V 0 t–(przy 2 /2).

Przeanalizujmy zadanie 1.3.

Niech wykres prędkości ma postać pokazaną na ryc. 1.2.4. Narysuj jakościowo synchroniczne wykresy ścieżki i przyspieszenia w funkcji czasu.

Student:- Nigdy nie spotkałem się z pojęciem „grafiki synchronicznej”, nie bardzo też rozumiem, co to znaczy „rysować z wysoką jakością”.

– Wykresy synchroniczne mają te same skale wzdłuż osi odciętej, na której nanoszony jest czas. Wykresy są ułożone jeden pod drugim. Wykresy synchroniczne są wygodne do porównywania kilku parametrów jednocześnie w jednym momencie. W tym zadaniu ruch przedstawimy jakościowo, czyli bez uwzględnienia konkretnych wartości liczbowych. Dla nas wystarczy ustalić, czy funkcja maleje, czy rośnie, jaką ma postać, czy ma przerwy, załamania itp. Myślę, że na początek powinniśmy wspólnie rozumować.


Podziel cały czas ruchu na trzy interwały OW, BD, DE. Powiedz mi, jaka jest natura ruchu na każdym z nich i jakim wzorem obliczymy przebytą odległość?

Student:- Lokalizacja włączona OW ciało poruszało się jednostajnie z zerową prędkością początkową, więc wzór na tor to:

S 1 (t) = o2/2.

Przyspieszenie można znaleźć dzieląc zmianę prędkości, tj. długość AB, przez okres czasu OW.

Student:- Lokalizacja włączona BD ciało porusza się równomiernie z prędkością V 0 uzyskaną na końcu odcinka OW. Formuła ścieżki — S=Vt. Nie ma przyspieszenia.

S 2 (t) = przy 1 2 /2 + V 0 (t–t1).

Mając to wyjaśnienie, napisz wzór ścieżki na stronie DE.

Student:- W ostatniej części ruch jest równomiernie powolny. Będę się tak kłócił. Aż do punktu w czasie t 2 ciało przebyło już pewną odległość S 2 \u003d przy 1 2 / 2 + V (t 2 - t 1).

Do tego należy dodać wyrażenie na równie powolny przypadek, biorąc pod uwagę, że czas liczony jest od wartości t2 otrzymujemy przebytą odległość, w czasie t - t 2:

S 3 \u003d V 0 (t–t 2)–/2.

Przewiduję pytanie, jak znaleźć przyspieszenie a jeden . to równa się CD/DE. W rezultacie otrzymujemy drogę przebytą w czasie t>t 2

S (t)= przy 1 2 /2+V 0 (t–t 1)– /2.

Student:- W pierwszym odcinku mamy parabolę z gałęziami skierowanymi do góry. Na drugim - linia prosta, na ostatnim - również parabola, ale z rozgałęzieniami w dół.

Twój rysunek jest niedokładny. Wykres ścieżki nie ma załamań, tj. parabole powinny być gładko połączone z linią prostą. Powiedzieliśmy już, że prędkość jest określona przez styczną nachylenia stycznej. Zgodnie z Twoim rysunkiem okazuje się, że w chwili t 1 prędkość ma dwie wartości naraz. Jeśli zbudujesz styczną po lewej stronie, prędkość będzie liczbowo równa tgα, a jeśli zbliżysz się do punktu po prawej stronie, to prędkość jest równa tgβ. Ale w naszym przypadku prędkość jest funkcją ciągłą. Sprzeczność jest usuwana, jeśli wykres jest skonstruowany w ten sposób.

Istnieje jeszcze jedna użyteczna relacja między S, a, V oraz V 0 . Założymy, że ruch odbywa się w jednym kierunku. W tym przypadku ruch ciała od punktu początkowego zbiega się z przebytą drogą. Używając (1.5), wyraź czas t i wykluczyć go z równości (1.6). W ten sposób otrzymujesz tę formułę.

Student:V(t) = V0 + w, znaczy,

t = (V–V 0)/a,

S = V 0 t + przy 2 /2 = V 0 (V– V 0)/a + a[(V– V 0)/a] 2 = .

Wreszcie mamy:

S= . (1.6a)

Fabuła.

Kiedyś, podczas studiów w Getyndze, Niels Bohr był słabo przygotowany do kolokwium, a jego występ okazał się słaby. Bor jednak nie stracił serca i zakończył z uśmiechem:

„Słyszałem tutaj tak wiele złych przemówień, że proszę, abyście uznali moje za zemstę.

Część mechaniki, w której bada się ruch bez uwzględniania przyczyn, które powodują ten lub inny charakter ruchu, nazywa się kinematyka.
Ruch mechaniczny nazwana zmianą pozycji ciała w stosunku do innych ciał
System odniesienia wywołaj ciało odniesienia, skojarzony z nim układ współrzędnych i zegar.
Organ referencyjny zwane ciałem, względem którego rozpatruje się pozycję innych ciał.
punkt materialny nazywa się ciałem, którego wymiary w tym problemie można pominąć.
trajektoria zwana linią mentalną, która podczas ruchu opisuje punkt materialny.

Zgodnie z kształtem trajektorii ruch dzieli się na:
a) prostoliniowy- trajektoria jest odcinkiem linii prostej;
b) krzywolinijny- trajektoria to odcinek łuku.

Sposób- jest to długość trajektorii, którą opisuje punkt materialny dla danego okresu czasu. To jest wartość skalarna.
poruszający jest wektorem łączącym położenie początkowe punktu materialnego z jego położeniem końcowym (patrz rys.).

Bardzo ważne jest zrozumienie, czym ścieżka różni się od ruchu. Najważniejsza różnica polega na tym, że ruch jest wektorem, którego początek znajduje się w punkcie wyjścia, a koniec w miejscu docelowym (nie ma w ogóle znaczenia, jaką trasą obrał ten ruch). Wręcz przeciwnie, ścieżka jest wartością skalarną, która odzwierciedla długość przebytej trajektorii.

Jednostajny ruch prostoliniowy nazywany ruchem, w którym materialny punkt wykonuje te same ruchy w równych odstępach czasu
Prędkość ruchu jednostajnego prostoliniowego nazwany stosunkiem ruchu do czasu, w którym ten ruch wystąpił:


Do nierówny ruch użyj pojęcia Średnia prędkość. Często wstrzykiwany Średnia prędkość jak wartość skalarna. Jest to prędkość takiego ruchu jednostajnego, w którym ciało porusza się tą samą drogą w tym samym czasie, co przy ruchu nierównomiernym:


chwilowa prędkość zwana prędkością ciała w danym punkcie trajektorii lub in ten moment czas.
Ruch prostoliniowy jednostajnie przyspieszony- jest to ruch prostoliniowy, w którym prędkość chwilowa dla dowolnych równych przedziałów czasu zmienia się o tę samą wartość

przyśpieszenie nazwany stosunkiem zmiany prędkości chwilowej ciała do czasu, w którym nastąpiła ta zmiana:

Zależność współrzędnej ciała od czasu w jednostajnym ruchu prostoliniowym ma postać: x = x 0 + V x t, gdzie x 0 to początkowa współrzędna ciała, V x to prędkość ruchu.
swobodny spadek zwany ruchem jednostajnie przyspieszonym ze stałym przyspieszeniem g \u003d 9,8 m / s 2 niezależnie od masy spadającego ciała. Występuje tylko pod wpływem grawitacji.

Prędkość swobodnego spadania oblicza się ze wzoru:

Przemieszczenie pionowe oblicza się według wzoru:

Jednym z rodzajów ruchu punktu materialnego jest ruch po okręgu. Przy takim ruchu prędkość ciała jest kierowana po stycznej narysowanej do okręgu w punkcie, w którym znajduje się ciało (prędkość liniowa). Pozycję ciała na okręgu można opisać za pomocą promienia narysowanego od środka okręgu do ciała. Ruch ciała podczas poruszania się po okręgu opisuje obrócenie promienia okręgu łączącego środek okręgu z ciałem. Stosunek kąta obrotu promienia do przedziału czasu, w którym nastąpił ten obrót, charakteryzuje prędkość ruchu ciała po okręgu i nazywa się prędkość kątowa ω:

Prędkość kątowa jest powiązana z prędkością liniową zależnością

gdzie r jest promieniem okręgu.
Czas potrzebny ciału na wykonanie jednego obrotu nazywa się okres obiegu. Odwrotność okresu - częstotliwość obiegu - ν

Ponieważ przy ruchu jednostajnym po okręgu moduł prędkości się nie zmienia, ale kierunek prędkości zmienia się, przy takim ruchu następuje przyspieszenie. Nazywa się przyspieszenie dośrodkowe , jest skierowany wzdłuż promienia do środka okręgu:

Podstawowe pojęcia i prawa dynamiki

Część mechaniki zajmująca się badaniem przyczyn, które spowodowały przyspieszenie ciał, nazywa się dynamika

Pierwsze prawo Newtona:
Istnieją takie układy odniesienia, w stosunku do których ciało utrzymuje stałą prędkość lub pozostaje w spoczynku, jeśli żadne inne ciała na nie nie działają lub działanie innych ciał jest kompensowane.
Właściwość ciała do utrzymywania stanu spoczynku lub jednostajnego ruchu prostoliniowego przy działaniu zrównoważonych sił zewnętrznych nazywa się bezwładność. Zjawisko utrzymywania prędkości ciała przy zrównoważonych siłach zewnętrznych nazywamy bezwładnością. inercyjne układy odniesienia zwane systemami, w których spełnione jest pierwsze prawo Newtona.

Zasada względności Galileusza:
we wszystkim układy inercyjne odniesienia w tych samych warunkach początkowych wszystkie zjawiska mechaniczne przebiegają w ten sam sposób, tj. przestrzegać tych samych praw
Waga jest miarą bezwładności ciała
Siła jest ilościową miarą interakcji ciał.

Drugie prawo Newtona:
Siła działająca na ciało jest równa iloczynowi masy ciała i przyspieszenia nadanego przez tę siłę:
$F↖(→) = m⋅a↖(→)$

Dodawanie sił polega na znalezieniu wypadkowej kilku sił, która daje taki sam efekt, jak kilka działających jednocześnie sił.

Trzecie prawo Newtona:
Siły, z którymi działają na siebie dwa ciała, znajdują się na tej samej linii prostej, są równe co do wielkości i przeciwne w kierunku:
$F_1↖(→) = -F_2↖(→) $

III prawo Newtona podkreśla, że ​​wzajemne oddziaływanie ciał ma charakter interakcji. Jeżeli ciało A działa na ciało B, to ciało B działa również na ciało A (patrz rysunek).


Krótko mówiąc, siła działania jest równa sile reakcji. Często pojawia się pytanie: dlaczego koń ciągnie sanie, jeśli te ciała wchodzą w interakcję? równe siły? Jest to możliwe tylko poprzez interakcję z trzecim ciałem – Ziemią. Siła z jaką kopyta spoczywają na ziemi musi być większa niż siła tarcia sanek o ziemię. W przeciwnym razie kopyta się ześlizgną, a koń się nie ruszy.
Jeśli ciało jest poddawane deformacji, powstają siły, które zapobiegają tej deformacji. Takie siły nazywają się siły sprężyste.

Prawo Hooke'a napisane w formie

gdzie k jest sztywnością sprężyny, x odkształceniem ciała. Znak „−” wskazuje, że siła i odkształcenie skierowane są w różnych kierunkach.

Kiedy ciała poruszają się względem siebie, powstają siły, które utrudniają ruch. Te siły nazywają się siły tarcia. Rozróżnij tarcie statyczne i tarcie ślizgowe. ślizgowa siła tarcia obliczona według wzoru

gdzie N jest siłą reakcji podpory, µ jest współczynnikiem tarcia.
Siła ta nie zależy od powierzchni ciał trących. Współczynnik tarcia zależy od materiału, z którego wykonane są korpusy oraz jakości ich obróbki powierzchni.

Tarcie spoczynku występuje, gdy ciała nie poruszają się względem siebie. Siła tarcia statycznego może wahać się od zera do pewnej maksymalnej wartości

Siły grawitacyjne zwane siłami, z którymi dowolne dwa ciała przyciągają się do siebie.

Prawo powaga:
dowolne dwa ciała przyciągają się z siłą wprost proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi.

Tutaj R jest odległością między ciałami. Prawo powszechnego ciążenia w tej formie dotyczy zarówno punktów materialnych, jak i ciał kulistych.

masy ciała nazywana siłą, z jaką ciało naciska na poziomą podporę lub rozciąga zawieszenie.

Powaga to siła, z jaką wszystkie ciała przyciągane są do Ziemi:

Przy stałym wsporniku ciężar ciała jest równy w wartości bezwzględnej sile grawitacji:

Jeśli ciało porusza się pionowo z przyspieszeniem, jego waga się zmieni.
Kiedy ciało porusza się z przyspieszeniem do góry, jego ciężar

Widać, że ciężar ciała jest większy niż ciężar ciała w spoczynku.

Kiedy ciało porusza się z przyspieszeniem w dół, jego ciężar

W tym przypadku masa ciała mniej wagi odpoczywające ciało.

nieważkość nazywa się takim ruchem ciała, w którym jego przyspieszenie jest równe przyspieszeniu swobodnego spadania, tj. a = g. Jest to możliwe, jeśli na ciało działa tylko jedna siła - siła grawitacji.
sztuczny satelita ziemi jest ciałem o prędkości V1 wystarczającej do poruszania się po okręgu wokół Ziemi
Na satelitę Ziemi działa tylko jedna siła - grawitacja skierowana w stronę środka Ziemi
pierwsza kosmiczna prędkość- jest to prędkość, którą należy zgłosić ciału, aby krążyło wokół planety po orbicie kołowej.

gdzie R jest odległością od środka planety do satelity.
Dla Ziemi, w pobliżu jej powierzchni, pierwsza prędkość ucieczki wynosi

1.3. Podstawowe pojęcia i prawa statyki i hydrostatyki

Ciało (punkt materialny) jest w stanie równowagi, jeśli suma wektorów działających na nie sił jest równa zero. Istnieją 3 rodzaje sald: stabilny, niestabilny i obojętny. Jeśli, gdy ciało jest wytrącone z równowagi, powstają siły, które mają tendencję do przywracania tego ciała, to… stabilna równowaga. Jeśli pojawią się siły, które mają tendencję do dalszego oddalania ciała od położenia równowagi, to niepewna pozycja; jeśli nie pojawią się żadne siły - obojętny(Patrz rys. 3).


Kiedy mówimy nie o punkcie materialnym, ale o ciele, które może mieć oś obrotu, to do osiągnięcia położenia równowagi, oprócz równości do zera sumy sił działających na ciało, konieczne jest aby suma algebraiczna momentów wszystkich sił działających na ciało była równa zeru.

Tutaj d jest ramieniem siły. Ramię siły d jest odległością od osi obrotu do linii działania siły.

Stan równowagi dźwigni:
suma algebraiczna momentów wszystkich sił obracających ciało jest równa zeru.
Pod presją nazywają wielkość fizyczną równą stosunkowi siły działającej na teren prostopadły do ​​tej siły do ​​powierzchni terenu:

W przypadku cieczy i gazów obowiązuje Prawo Pascala:
ciśnienie rozkłada się we wszystkich kierunkach bez zmian.
Jeżeli w polu grawitacji znajduje się ciecz lub gaz, to każda wyższa warstwa naciska na niższe, a wraz z zanurzeniem cieczy lub gazu ciśnienie wzrasta. Do płynów

gdzie ρ jest gęstością cieczy, h jest głębokością wnikania w ciecz.

Jednorodna ciecz w naczyniach połączonych jest ustawiona na tym samym poziomie. Jeżeli do kolan naczyń połączonych wlewa się ciecz o różnej gęstości, to ciecz o większej gęstości umieszczana jest na niższej wysokości. W tym przypadku

Wysokości kolumn cieczy są odwrotnie proporcjonalne do gęstości:

Prasa hydrauliczna to naczynie wypełnione olejem lub inną cieczą, w którym wycinane są dwa otwory, zamykane tłokami. Tłoki mają inny obszar. Jeśli na jeden tłok zostanie przyłożona pewna siła, to siła przyłożona do drugiego tłoka okazuje się inna.
Zatem, Prasa hydrauliczna służy do konwersji wielkości siły. Skoro ciśnienie pod tłokami musi być takie samo, to

Następnie A1 = A2.
Ciało zanurzone w cieczy lub gazie jest poddawane działaniu skierowanej w górę siły wyporu od strony tej cieczy lub gazu, która nazywa się moc Archimedesa
Wartość siły wyporu jest ustawiona prawo Archimedesa: na ciało zanurzone w cieczy lub gazie działa siła wyporu skierowana pionowo w górę i równa ciężarowi cieczy lub gazu wypartego przez ciało:

gdzie ρ ciecz jest gęstością cieczy, w której zanurzone jest ciało; V zanurzony - objętość zanurzonej części ciała.

Stan unoszenia się ciała- ciało unosi się w cieczy lub gazie, gdy siła wyporu działająca na ciało jest równa sile grawitacji działającej na ciało.

1.4. Prawa konserwatorskie

pęd ciała nazywana wielkością fizyczną równą iloczynowi masy ciała i jego prędkości:

Pęd jest wielkością wektorową. [p] = kg m/s. Wraz z pędem ciała często używają impuls siły. Jest to iloczyn siły pomnożony przez czas jej trwania.
Zmiana pędu ciała jest równa pędowi siły działającej na to ciało. O izolowany układ ciał (układ, którego ciała oddziałują tylko ze sobą), prawo zachowania pędu: suma impulsów ciał układu izolowanego przed interakcją jest równa sumie impulsów tych samych ciał po interakcji.
Praca mechaniczna nazywamy wielkością fizyczną równą iloczynowi siły działającej na ciało, przemieszczeniu ciała i cosinusowi kąta między kierunkiem siły a przemieszczeniem:

Moc to praca wykonana w jednostce czasu.

Zdolność organizmu do wykonywania pracy charakteryzuje się wielkością zwaną energia. Energia mechaniczna dzieli się na kinetyczny i potencjał. Jeśli ciało może działać dzięki swojemu ruchowi, mówi się, że ma energia kinetyczna. Energia kinetyczna ruchu postępowego punktu materialnego jest obliczana ze wzoru

Jeśli ciało może wykonywać pracę, zmieniając swoje położenie względem innych ciał lub zmieniając położenie części ciała, to musi: energia potencjalna. Przykład energii potencjalnej: ciało uniesione nad ziemią, jego energię oblicza się według wzoru

gdzie h to wysokość windy

Energia sprężonej sprężyny:

gdzie k jest stałą sprężyny, x jest bezwzględnym odkształceniem sprężyny.

Suma energii potencjalnej i kinetycznej wynosi energia mechaniczna. O wyizolowany układ ciał w mechanice, prawo zachowania energii mechanicznej: jeśli siły tarcia (lub inne siły prowadzące do rozproszenia energii) nie działają między ciałami układu izolowanego, to suma energii mechanicznych ciał tego układu nie ulega zmianie (prawo zachowania energii w mechanice) . Jeżeli między ciałami izolowanego układu występują siły tarcia, to podczas interakcji część energii mechanicznej ciał jest zamieniana na energię wewnętrzną.

1.5. Wibracje mechaniczne i fale

wahania nazywane są ruchami, które mają taki lub inny stopień powtórzeń w czasie. Oscylacje nazywane są okresowymi, jeśli wartości wielkości fizycznych, które zmieniają się w procesie oscylacji, są powtarzane w regularnych odstępach czasu.
Wibracje harmoniczne takie oscylacje nazywa się, w których oscylująca wielkość fizyczna x zmienia się zgodnie z prawem sinusa lub cosinusa, tj.

Wartość A, równa największej wartości bezwzględnej oscylującej wielkości fizycznej x, nazywa się amplituda oscylacji. Wyrażenie α = ωt + ϕ określa wartość x w określonym czasie i nazywa się fazą oscylacji. Koniec dyskusji jest to czas potrzebny ciału oscylującemu na wykonanie jednej pełnej oscylacji. Częstotliwość okresowych oscylacji nazwany liczbą pełnych oscylacji na jednostkę czasu:

Częstotliwość jest mierzona w s -1 . Ta jednostka nazywa się herc (Hz).

Wahadło matematyczne jest punktem materialnym o masie m zawieszonym na nieważkości, nierozciągliwej nici i oscylującym w płaszczyźnie pionowej.
Jeżeli jeden koniec sprężyny jest nieruchomy, a do drugiego końca przyczepiony jest jakiś korpus o masie m, to po wyprowadzeniu ciała z równowagi sprężyna rozciągnie się i ciało będzie oscylować na sprężynie w poziomie lub pionie. samolot. Takie wahadło nazywa się wahadłem sprężynowym.

Okres drgań wahadła matematycznego określa wzór

gdzie l jest długością wahadła.

Okres oscylacji obciążenia sprężyny określa wzór

gdzie k jest sztywnością sprężyny, m masą ładunku.

Propagacja oscylacji w ośrodkach sprężystych.
Ośrodek nazywa się elastycznym, jeśli między jego cząstkami występują siły oddziaływania. Fale to proces propagacji oscylacji w ośrodkach elastycznych.
Fala nazywa się poprzeczny, jeśli cząstki ośrodka oscylują w kierunkach prostopadłych do kierunku propagacji fali. Fala nazywa się wzdłużny, jeśli oscylacje cząstek ośrodka zachodzą zgodnie z kierunkiem propagacji fali.
Długość fali odległość pomiędzy dwoma najbliższymi punktami oscylującymi w tej samej fazie nazywamy:

gdzie v jest prędkością propagacji fali.

fale dźwiękowe zwane falami, w których oscylacje występują z częstotliwościami od 20 do 20 000 Hz.
Prędkość dźwięku jest różna w różnych środowiskach. Prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s.
fale ultradźwiękowe zwane falami, których częstotliwość drgań przekracza 20 000 Hz. Fale ultradźwiękowe nie są odbierane przez ludzkie ucho.

Ładowanie...Ładowanie...