Fysik för gymnasieskolor föreläsningsanteckningar. Föreläsningskurs om allmän fysik i MIPT (15 videoföreläsningar)

Vi uppmärksammar dig på en kurs med föreläsningar om allmän fysik som hålls vid Moskvainstitutet för fysik och teknologi ( State University). MIPT är ett av de ledande ryska universiteten som utbildar specialister inom teoretisk och tillämpad fysik och matematik. MIPT ligger i staden Dolgoprudny (Moskvaregionen), medan en del av universitetsbyggnaderna är geografiskt belägna i Moskva och Zjukovskij. Ett av 29 nationella forskningsuniversitet.

signum utbildningsprocess MIPT har det så kallade "Phystech-systemet", som syftar till att utbilda forskare och ingenjörer att arbeta inom de senaste vetenskapsområdena. De flesta studenter studerar i riktning mot "Tillämpad matematik och fysik"

Föreläsning 1. Grundläggande begrepp inom mekanik

I den här föreläsningen kommer vi att prata om de grundläggande begreppen kinematik, samt kurvlinjär rörelse.

Föreläsning 2. Newtons lagar. Jetdrift. Arbete och energi

Newtons lagar. Vikt. Tvinga. Puls. Jetdrift. Meshcherskys ekvation. Tsiolkovskys ekvation. arbete och energi. Kraftfält.

Föreläsning 3. Rörelse inom centrala kraftfält. vinkelmoment

Kraftfält (fortsättning på föregående föreläsning). Rörelse inom centrala krafters område. Rörelse i området för potentiella krafter. Potential. Potentiell energi. Ändlig och oändlig rörelse. Stel kropp (början). tröghetscentrum. Maktens ögonblick. impulsögonblick.

Föreläsning 4. Koenigs sats. Kollisioner. Grundläggande begrepp om speciell relativitet

Königs sats. tröghetscentrum. Minskad massa. Absolut spänstig träff. Oelastisk påverkan. tröskelenergi. Särskild relativitetsteori (början). Grunderna i den speciella relativitetsteorin. Händelse. Intervall. Intervallinvarians.

Föreläsning 5. Relativistiska effekter. Relativistisk mekanik

Special Relativity (fortsättning). Lorentz förvandlingar. Relativistisk mekanik. Rörelseekvation i det relativistiska fallet.

Föreläsning 6. Einsteins relativitetsprincip.

Special Relativity (fortsättning). Princip. rotationsrörelse fast kropp. Gravitationsfält (början). Gauss teorem i ett gravitationsfält.

Föreläsning 7. Keplers lagar. Tröghetsmoment kring axeln

Gravitationsfält (fortsättning). Centralt symmetriskt fält. Problemet med två kroppar. Keplers lagar. Ändlig och oändlig rörelse. Stel kropp (fortsättning). Tröghetsmoment kring axeln.

Föreläsning 8

Stel kropp (fortsättning). Tröghetsmoment. Eulers teorem om den allmänna rörelsen hos en stel kropp. Huygens-Steiners sats. Rotation av en stel kropp kring en fast axel. Vinkelhastighet. rullande.

Föreläsning 9. Tensor och tröghetsellipsoid. Gyroskop

Stel kropp (fortsättning). Rullande kroppar. Tröghetstensor. Tröghetsellipsoid. Huvudsakliga tröghetsaxlar. Gyroskop (början). Trestegs gyroskop. Toppa med en fast punkt. Grundförhållandet för gyroskopi.

Föreläsning 10. Grundförhållande för gyroskopi. fysisk pendel

Gyroskop (fortsättning). Nutation. Fluktuationer (början). fysisk pendel. fasplan. Logaritmisk dämpningsminskning. kvalitetsfaktor

Föreläsning 11

Fluktuationer (forts.). dämpade vibrationer. Torr friktion. Forcerade vibrationer. Oscillerande system. Resonans. Parametriska vibrationer.

Föreläsning 12. Dämpade och odämpade svängningar. Icke-tröghetsreferensramar

Fluktuationer (forts.). Odämpade vibrationer. dämpade vibrationer. Fas porträtt. Vågbeskrivning. Icke-tröghetsreferenssystem (början). Tröghetskrafter. Roterande referenssystem.

Föreläsning 13 Teori om elasticitet

Icke-tröghetsreferensramar (fortsättning). Uttryck för den absoluta accelerationen av ett system som rör sig godtyckligt. Foucault pendel. Teori om elasticitet (början). Hookes lag. Youngs modul. Energi av elastisk deformation av staven. Poissons förhållande.

Föreläsning 14. Elasticitetsteori (forts.). Hydrodynamik hos en ideal vätska

Teori om elasticitet (forts.). Allround stretch. Allround kompression. Ensidig kompression. Ljudspridningshastighet. Hydrodynamik (början). Bernoullis ekvation för en idealisk vätska. Viskositet.

Föreläsning 15. Rörelse av en trögflytande vätska. Magnus effekt

Hydrodynamik (fortsättning). Rörelse av en viskös vätska. Kraft av viskös friktion. Vätska strömmar in runt rör. Flödeskraft. Kriterium för laminärt flöde. Reynolds nummer. Stokes formel. Vingluftflöde. Magnus effekt.

Vi hoppas att du uppskattade föreläsningarna av Vladimir Aleksandrovich Ovchinkin, kandidat för tekniska vetenskaper, docent vid institutionen för allmän fysik vid Moskvainstitutet för fysik och teknik.

Som referens, i maj 2016 inkluderades MIPT bland de 100 mest prestigefyllda universiteten i världen av den brittiska tidskriften Times Higher Education.

PROGRAM

en innovativ kurs i allmän fysik för studenter vid Fysiska fakulteten (1 termin, avsnittet "MEKANIK")

Kommentarer till enskilda ämnen för kursen ges i pdf-format - för läsning och utskrift av en papperskopia med hjälp av programmet Acrobat Reader. Datormodellering(Java-applets) körs direkt i webbläsaren.

Ämne 1: Introduktion. Principer för klassisk fysik

Introduktion. Fysikens plats bland naturvetenskap. Korrelation mellan experiment och teori i fysik. Erfarenhet som en kunskapskälla och ett sanningskriterium. Heuristisk kraft hos fysikaliska teorier. Tillämpningsgränser för fysikaliska teorier. Principen om överensstämmelse. Abstraktioner av klassisk mekanik. Absolutisering fysisk process(oberoende av observationsmedel) och möjligheten till obegränsad detaljering av dess beskrivning. Osäkerhetsrelationer och gränser för tillämplighet klassisk beskrivning. Matematikens roll i fysiken. Skillnaden mellan de begrepp som ren matematik och experimentell vetenskap sysslar med. Fysiska modeller och abstraktioner.

Kommentar till ämnet ”Introduktion. Principer för klassisk fysik” (7 sidor)

Ämne 2: Rum och tid. Referenssystem och koordinatsystem

Mätningar av tidsintervall och rumsliga avstånd. Moderna normer för tid och längd. Klassiska (icke-relativistiska) idéer om rum och tid är antaganden om den absoluta naturen hos händelsernas samtidighet, tidsintervall och rumsliga avstånd. egenskaper hos rum och tid. tidens enhetlighet. Homogenitet och isotropi av rymden. Korrelation av euklidisk geometri och geometri av verkligt fysiskt rum. Referenssystem.

(5 sidor)

Koordinatsystem. Anslutning av cylindriska och sfäriska koordinater med kartesiska. Längdelement i kurvlinjära koordinater. Enhetsvektorer (orter) för kartesiska, cylindriska och sfäriska koordinater. Transformation av punktkoordinater vid förflyttning från ett koordinatsystem till ett annat.

Ämne 3: Kinematik för en materiell punkt.

fysiska modeller. Exempel på idealiserade objekt och abstraktioner som används inom fysiken. Materialpunkt som fysisk modell. Mekanisk rörelse och dess beskrivning. Ämnet kinematik. Grundläggande begrepp om kinematik för en materiell punkt. Radie vektor. Flytta. Bana. Sätt. medelhastighet. Hastighet. Hastighetsvektorn som en derivata av radievektorn. Hastighetsvektorns och banans riktning. Hastighet vektor hodograph. Acceleration. Acceleration under kurvlinjär rörelse. Krökningscentrum och banans krökningsradie. Nedbrytning av acceleration till normala och tangentiella komponenter.

Kommentar till ämnet ”Rymd och tid. Kinematics of a material point” (5 sidor)

Koordinera form av rörelsebeskrivning. Bestämning av hastighet och acceleration enligt det givna tidsberoendet av koordinater. Bestämning av koordinater enligt det givna hastighetsberoendet på tid. Rörelse i närvaro av anslutningar. en-dimensionell kurvlinjär rörelse. Antalet frihetsgrader för ett mekaniskt system.

Ämne 4: Grunderna i en materiell punkts klassiska dynamik

Grunderna för dynamik. Newtons första lag och dess fysiska innehåll. Dynamisk ekvivalens av vila och rörelse med konstant hastighet. Koppling av tröghetslagen med relativitetsprincipen. Newtons andra lag. styrka och mekanisk rörelse. Den fysiska essensen av kraftbegreppet inom mekanik. Krafter av olika fysisk natur och grundläggande växelverkan i fysiken. Kraftegenskaper och metoder för att mäta krafter. Begreppet tröghetsmassa. Metoder för att mäta massa. Det fysiska innehållet i Newtons andra lag. Samtidig verkan av flera krafter och principen om överlagring. Interaktion mellan kroppar och Newtons tredje lag. Det logiska schemat för Newtons lagar och de olika möjligheterna för dess konstruktion.

Kommentar till ämnet "Fundamentals of classical dynamics" (7 sidor)

Ämne 5: Direkta och omvända dynamikproblem. Integration av rörelseekvationerna

Newtons andra lag som den grundläggande ekvationen för dynamiken i en materiell punkt. Begreppet mekaniskt tillstånd. Dynamikens direkta uppgift är att bestämma krafter från en känd rörelse. Att hitta tyngdlagen från Keplers lagar. Det omvända problemet med dynamik är bestämningen av rörelse av kända krafter och initialtillståndet. Exempel på att integrera rörelseekvationerna (partikelrörelse i ett konstant och tidsberoende homogent fält, rörelse i ett trögflytande medium, rörelse hos en laddad partikel i ett enhetligt magnetfält och i korsade elektriska och magnetiska fält, rörelse under inverkan av krafter beroende på partikelns position - en rumslig oscillator och ett Coulomb-fält).

Algoritmer för numerisk integration av rörelseekvationer. Förflyttning av en materialpunkt i närvaro av anslutningar. Reaktionskrafter av ideala förbindelser.

Ämne 6: Fysiska kvantiteter och system av enheter. Dimensionell analys

Mätningar i fysik. Standardkrav fysisk kvantitet. Enheter av fysiska storheter. System av enheter inom mekanik. Principer för att konstruera system av enheter. Grundläggande och härledda enheter. Standarder. Dimensionen av en fysisk storhet. En metod för dimensionsanalys och dess tillämpning i fysiska problem.

Kommentar till ämnet ”Fysiska kvantiteter och system av enheter. Dimensionsanalys” (8 sidor)

Ämne 7: Ämne: Förutsättningar och postulat privat teori relativitet

Tröghetsreferenssystem. Fysisk ekvivalens tröghetssystem referens (relativitetsprincipen). Galileiska transformationer och hastighetstransformationer. Den begränsade karaktären hos klassiska idéer om rum och tid. Relativitetsprincipen och elektrodynamik. Experimentella fakta som vittnar om den universella karaktären av ljusets hastighet i vakuum. Särskild relativitet är en fysisk teori om rum och tid. Postulat av relativitetsteorin och deras fysiska innehåll.

Kommentar till ämnet "Förutsättningar och postulat för den privata relativitetsteorin" (4 sidor)

Ämne 8: Relativistisk kinematik

Mätning av tidsintervall och rumsliga avstånd utifrån relativitetsteorin. Konceptet med en händelse. Relativiteten för händelsernas samtidighet. Klocksynkronisering. Transformation av tidsintervall mellan händelser under övergången till en annan referensram. Egen tid. Experimentell bekräftelse av den relativistiska lagen för transformation av tidsintervall. Relativiteten för rumsliga avstånd mellan händelser. egen längd. Lorentz sammandragning som en konsekvens av relativitetsteorins postulat. Relativistisk dopplereffekt.

Kommentar till ämnet "Relativistisk kinematik" (8 sidor)

Ämne 9: Lorentz transformationer och konsekvenser av dem

Lorentz förvandlingar. Relativistisk lag för hastighetstransformation. Relativ hastighet och inflygningshastighet. aberration av ljus. Kinematiska konsekvenser av Lorentz-transformationer.

Kommentar till ämnet "Lorentz-transformationer och konsekvenser av dem" (7 sidor)

Ämne 10: Geometri av rum-tid

Intervall mellan händelser. Geometrisk tolkning av Lorentz-transformationerna. Fyrdimensionell Minkowski rum-tid. Ljuskon. världslinjer. Tidsliknande och rumsliknande intervall mellan händelser. Kausalitet och klassificering av intervall. Absolut förflutna, absolut framtid och absolut avlägsen. Tolkning av relativiteten för händelsernas samtidighet, relativiteten för tidsintervall och avstånd med hjälp av Minkowski-diagram. Fyra vektorer i Minkowski rymden. Händelsens 4D-radievektor för händelsen.

Kommentar till ämnet "Rymd-tidsgeometri" (11 sidor)

Ämne 11: Grunderna i relativistisk dynamik

Relativistisk rörelsemängd för en partikel. relativistisk energi. Kinetisk energi och viloenergi. Massa och energi. Ekvivalens mellan energi och relativistisk massa. Bondenergi atomkärnor. Omvandlingen av viloenergi till kärnreaktioner. Reaktioner av fission av tunga kärnor och syntes av lätta kärnor. Förhållandet mellan energi och rörelsemängd hos en partikel. Transformation av en partikels energi och rörelsemängd vid övergång till en annan referensram. Fyrvektors energimomentum för en partikel. Enkla uppgifter relativistisk dynamik. En partikels rörelse i ett enhetligt konstant fält, en laddad partikels rörelse i ett enhetligt magnetfält.

Kommentar till ämnet "Fundamentals of relativistic dynamics" (10 sidor)

Ämne 12: Momentum, vinkelmomentum, energi. Bevarandelagar

Impuls av en materiell punkt och lagen för dess förändring. Tvinga impuls. Vinkelmoment för en materialpunkt. Maktens ögonblick. Lagen för förändring av rörelsemängden. Bevarande av rörelsemängd när en partikel rör sig i ett centralt kraftfält. Sektoriell hastighet och områdeslag (Keplers andra lag).

Kommentar till ämnet "Vinkelmomentum och sektoriell hastighet" (2 sidor)

Begreppet kraftarbete inom mekanik. Arbetets egenskaper som fysisk storhet. Styrkans kraft. Kinetisk energi hos en partikel. Den totala kraftens arbete och förändringen i partikelns kinetiska energi. Potentiellt kraftfält. Potentiell energi hos en partikel. Kraftlinjer och ekvipotentialytor. Samband mellan kraft och potentiell energi. Exempel på potentiella kraftfält.

Mekanisk energi för en materialpunkt. Lagen för förändring av en partikels mekaniska energi när den rör sig i ett potentiellt kraftfält. Dissipativa och konservativa mekaniska system. Arbetet med reaktionskrafterna för ideala bindningar. Förhållandet mellan bevarandet av mekanisk energi i ett konservativt system och reversibiliteten av dess rörelse i tid och med tidens homogenitet. Exempel på tillämpning av lagen om bevarande av mekanisk energi i fysikaliska problem.

Ämne 13: Dynamik i systemet av materialpunkter

Systemets masscentrum. Momentum av partikelsystemet. Förhållandet mellan systemets rörelsemängd och massacentrums hastighet. Extern och inre krafter. Lagen om förändring av momentum av systemet. Bevarande av momentum i ett slutet system av interagerande kroppar. Masscentrums rörelselag. Rörelse av en kropp med variabel massa. Meshcherskys ekvation. Jetdrift. Tsiolkovsky formel. Idén med flerstegsraketer. Problemet med två kroppar. Minskad massa.

Systemets rörelsemängd tel. Förhållandet mellan systemets rörelsemängd i olika referensramar och relativt olika punkter. Lagen om förändring av rörelsemängden i systemet av interagerande kroppar. Moment av inre och yttre krafter. Momentekvationen i förhållande till en rörlig pol. Bevarande av rörelsemängd i ett slutet system.

Bevarandelagar och symmetriprinciper i fysik. Koppling av bevarandelagar för ett slutet system av kroppar med det fysiska rummets symmetriegenskaper. Bevarande av momentum och homogenitet i utrymmet. Bevarande av rörelsemängd och isotropi av rymden.

Ämne 14: Energi i ett mekaniskt system. Partikelkollisioner

Kinetisk energi hos ett system av partiklar. Nedbrytning av systemets kinetiska energi till summan av hela systemets kinetiska energi och rörelseenergin i förhållande till masscentrum. Oelastiska kollisioner och kinetisk energi av relativ rörelse. Förändringen i systemets kinetiska energi och arbetet hos alla krafter som verkar på partiklarna som ingår i det.

Potentiella krafter för växelverkan mellan systemets partiklar. Arbetet med externa och interna potentiella krafter vid ändring av systemets konfiguration. Potentiell energi för partiklar i ett externt fält och potentiell energi för interaktion mellan partiklar i systemet. Mekanisk energi hos ett system av interagerande kroppar och lagen för dess förändring. Konservativa och dissipativa system av interagerande kroppar. Bevarande av energi och reversibilitet av rörelse.

Datorsimulering ("Anmärkningsvärda rörelser i trekroppssystem")

Elastiska kollisioner av partiklar. Tillämpning av lagarna för bevarande av energi och momentum på kollisionsprocesser. Kollisioner av makroskopiska kroppar och atomkollisioner. Laboratoriereferenssystem och masscentrumsystem. Den begränsande spridningsvinkeln för en infallande partikel på en lättare stationär partikel. Spridningsvinkel och spridningsvinkel för partiklar efter kollision. Energiöverföring vid elastiska kollisioner. Neutronavmattning. Rollen av kollisioner i processerna för avslappning och upprättande av termisk jämvikt. Begränsningar av möjligheten till energiöverföring med stor skillnad i massor av kolliderande partiklar.

Ämne 15: Gravity. Rörelse under handlingen gravitationskrafter. Rymddynamik

Gravitationsinteraktion. Lag allvar. gravitationsmassa. Gravitationsfältets intensitet. Superpositionsprincipen. Kraftlinjer och flöde av gravitationsfältets intensitet. Kontinuitet kraftlinjer. Gauss teorem. Gravitationsfältet för ett sfäriskt skal och en solid boll. Gravitationssamverkan mellan sfäriska kroppar. Experimentell definition gravitationskonstant. Cavendish upplevelse. Potentiell energi för en punkt i ett gravitationsfält. Gravitationsenergin hos en sfärisk kropp.

Rörelse i ett gravitationsfält. Rörelselagar för planeter, kometer och konstgjorda satelliter. Keplers lagar. Hastighet vektor hodograph. Tillämpning av lagarna för bevarande av energi och rörelsemängd vid studiet av Keplers rörelse. rymdhastigheter. cirkulär hastighet. släpphastighet.

Kommentar till ämnet ”Rörelse i gravitationsfältet. Space Dynamics” (13 sidor)

Störde keplerska rörelser. Inverkan av atmosfärisk bromsning och planetens form på omloppsbanan artificiell satellit. precession av ekvatorialbanan.

Trekroppsproblem – exakta specifika lösningar och ungefärliga lösningar (konjugerade koniska sektioner). Planetens gravitationsverkans sfär. Grunderna i rymddynamiken. Tredje och fjärde kosmiska hastigheterna.

Datorsimulering ("Anmärkningsvärda rörelser i trekroppssystem")

Ämne 16: Kinematik för en perfekt stel kropp

Antalet frihetsgrader för en stel kropp. Parallell translation och rotation. Eulers teorem. Euler vinklar. Särskilda typer av rörelse hos en stel kropp. Progressiv rörelse. Rotation runt en fast axel. Skruvrörelse. Plan rörelse av en stel kropp. Nedbrytning av planrörelse till translationell rörelse och rotation. Vinkelhastighetsvektor. Momentan rotationsaxel. Uttryck av den linjära hastigheten för punkterna i en stel kropp i termer av radievektorn och vektorn för vinkelhastigheten. Acceleration av punkter i en stel kropp. Rotation runt en fast punkt. Tillägg av rotationer. Nedbrytning av vinkelhastigheten till komponenter. Allmänt fall av rörelse hos en stel kropp.

Ämne 17: Fundamentals of Rigid Body Dynamics

Moment av yttre krafter och jämviktsförhållanden (statik). Hitta reaktionskrafter och statiskt obestämda system. Principen för virtuella rörelser.

Rotationsdynamik kring en fast axel. Tröghetsmoment. Tröghetsmoment hos homogena kroppar (stav, skiva, kula, kon, stång, etc.). Tröghetsmoment kring parallella axlar (Huygens-Steiners sats). Kinetisk energi hos en roterande stel kropp. fysisk pendel. Minskad längd och svängcentrum. reversibilitetsegenskap.

Dynamik av plan rörelse av en stel kropp. Tillämpning av momentekvationen med avseende på en rörlig pol. Rullar en cylinder nerför ett lutande plan. Maxwells pendel. Kinetisk energi hos en stel kropp i plan rörelse.

Ämne 18: Fri rotation av en symmetrisk topp

Momentum för en absolut stel kropp och dess förbindelse med vinkelhastighetsvektorn. Tröghetstensor. Huvudtröghetsaxlar. Fri rotation runt huvudtröghetsaxlarna. Stabilitet av fri rotation runt huvudtröghetsaxlarna. Fri rotation av en symmetrisk topp. Regelbunden precession (nutation). Geometrisk tolkning av fri precession för en prolat och tillplattad symmetrisk topp. Rörliga och orörliga axoider.

Rörelselagar i icke-tröghetsreferensramar. Tröghetskrafter i progressivt rörliga icke-tröghetssystem. Relativitetsprincipen, Newtons första lag och uppkomsten av tröghetskrafterna. Referenssystem som faller fritt i ett gravitationsfält. Tyngdlöshet. Likvärdighetsprincipen. Proportionalitet av tröghets- och gravitationsmassor. Erfarenheter av Galileo, Newton, Bessel, Eötvös och Dicke. Ekvivalensprincipens lokal karaktär. Tidvattenkrafter i ett inhomogent gravitationsfält.

Kommentar till ämnet "Tröghetskrafter och gravitation. Likvärdighetsprincipen. (6 s.)

Ämne 21: Roterande referensramar

Rörelselagar i roterande referensramar. Aggressiva och Coriolisaccelerationer. Centrifugala och Coriolis tröghetskrafter. Avvikelse för ett lod från riktningen till jordens centrum. Rörelsedynamik för en materiell punkt nära jordens yta, med hänsyn till jordens rotation. Integration av ekvationer fri rörelse metod för successiva approximationer. Avvikelse för en fritt fallande kropp från vertikalen. Foucault pendel. Svängplanets rotationshastighet vid polen och vid en godtycklig punkt på jorden.

Ämne 22: Grunderna i mekaniken för deformerbara kroppar

Deformationer av ett kontinuum. Homogen och inhomogen deformation. Elastisk och plastisk deformation. Elastisk gräns och kvarvarande deformation. Deformationer och mekaniska spänningar. Elastiska konstanter. Hookes lag.

Typer av elastiska deformationer. Enaxlig spänning och kompression. Youngs modul och Poissons förhållande. böjningsdeformation. Energi av elastiskt deformerad kropp. Överlagring av deformationer. Skjuvdeformation. Förhållandet mellan materialskjuvmodulen och Youngs modul och Poissons förhållande.

Torsionsdeformation av en cylindrisk stång (elastisk gänga). Torsionsmodul. Deformation av all-round (hydrostatisk) kompression. Uttryck av kompressionsmodulen i termer av Youngs modul och Poissons förhållande.

Ämne 23: Mekanik för vätskor och gaser

Hydrostatikens lagar. Tryck i vätska och gas. Massa och ytkrafter. Hydrostatik av en inkompressibel vätska. Jämvikt mellan vätska och gas i ett gravitationsfält. barometrisk formel. En kropps jämvikt i vätska och gas. Balansstabilitet. Simning tel. Simstabilitet. Metacenter.

Stationärt vätskeflöde. Hastighetsfält för en rörlig vätska. Strömledningar och rör. Kontinuitetsekvation. Idealisk vätska. Bernoullis lag. dynamiskt tryck. Vätska som rinner ut ur ett hål. Torricelli formel. Viskositet hos en vätska. Stationärt laminärt flöde av en viskös vätska genom ett rör. Poiseuille formel. Laminärt och turbulent flöde. Reynolds nummer. hydrodynamisk likhet. Flöda runt kroppar med vätska och gas. Dra och lyft kraft. d'Alemberts paradox. Flödesseparation och virvelbildning. Flygplansvinglyft. Magnus effekt.

Ämne 24: Grunderna i vibrationernas fysik

Fluktuationer. Ämnet för teorin om oscillationer. Klassificering av svängningar enligt kinematiska egenskaper. Klassificering enligt processernas fysiska karaktär. Klassificering enligt excitationsmetoden (naturliga, forcerade, parametriska och självsvängningar). Kinematik för harmonisk svängning. Vektordiagram. Förhållandet mellan harmonisk svängning och enhetlig rörelse runt omkretsen. Tillägg harmoniska vibrationer. takter. Lissajous siffror.

Naturliga vibrationer av en harmonisk oscillator. Energiomvandlingar under vibrationer. Fasporträtt av en linjär oscillator. Isokronism av en linjär oscillator. Dämpning av vibrationer under viskös friktion. Minskad dämpning. Q-faktor. Kritisk dämpning. aperiodiskt läge. Dämpning av svängningar i torr friktion. Stagnationszon. Fel på pekarmätinstrument.

Federal State Budgetary Education Institute

högre yrkesutbildning

"Rostov State Construction University"

Godkänd

Huvud Institutionen för fysik

__________________/N.N. Kharabaev/

Läromedel

SAMMANFATTNING AV FÖRELÄSNINGAR i fysik

(för alla specialiteter)

Rostov-on-Don

Läromedel. Sammanfattning av föreläsningar om fysik (för alla specialiteter). – Rostov n/a: Rost. stat bygger. un-t, 2012. - 103 sid.

Innehåller föreläsningsanteckningar i fysik baserade på studiehandledningen T.I. Trofimova "Kurs i fysik" (Vysshaya Shkola Publishing House).

Består av fyra delar:

I. Mekanik.

II. Molekylär fysik och termodynamik.

III. elektricitet och magnetism.

IV. Våg- och kvantoptik.

Den är avsedd för lärare och studenter som ett teoretiskt stöd för föreläsningar, praktiska och laborationer för att uppnå en djupare assimilering av fysikens grundläggande begrepp och lagar.

Sammanställare: prof. N.N.Kharabaev

Assoc. E.V. Chebanova

prof. EN. Pavlov

Redaktör N.E. Gladkikh

Templan 2012, pos. Signerad för tryck

Format 60x84 1/16. Skrivpapper. Risograf. Uch.-ed.l. 4.0.

Upplaga 100 ex. Beställa

_________________________________________________________

Redaktions- och publiceringscenter

Rostov State Construction University

334022, Rostov-on-Don, st. Socialist, 162

byggnadsuniversitet, 2012

Del I. Mekanik

Ämne 1. Kinematik för translationell och roterande rörelse. Kinematik för translationell rörelse

Placering av en materialpunkt MEN i det kartesiska koordinatsystemet vid en given tidpunkt bestäms av tre koordinater x, y och z eller radie vektor- en vektor ritad från ursprunget för koordinatsystemet till en given punkt (fig. 1).

En materialpunkts rörelse bestäms i skalär form av kinematiska ekvationer: x = x(t),y = y(t),z = z(t),

eller i vektorform genom ekvationen: .

Bana rörelse av en materialpunkt - en linje som beskrivs av denna punkt när den rör sig i rymden. Beroende på banans form kan rörelsen vara rätlinjig eller krökt.

En materiell punkt som rör sig längs en godtycklig bana under en kort tidsperiod D t flytta sig ur position MEN på plats PÅ, som passerar längs vägen D s, lika med längden på banasektionen AB(Fig. 2).

Ris. 1 Fig. 2

Vektorn ritad från startpositionen för den rörliga punkten vid tidpunkten t till punktens slutposition vid tidpunkten (t+ D t), kallas rör på sig, dvs.

Medelhastighetsvektor kallas förhållandet mellan förskjutning och tidsintervallet D t , för vilken denna rörelse inträffade:

Riktningen för medelhastighetsvektorn sammanfaller med riktningen för förskjutningsvektorn.

momentan hastighet(rörelsehastighet vid tidpunkten t) kallas gränsen för förhållandet mellan förskjutning och tidsintervall D t, för vilken denna rörelse inträffade, när D t till noll: = ℓim Δt →0 Δ/Δt = d/dt =

Den momentana hastighetsvektorn riktas längs en tangent ritad vid en given punkt till banan i rörelseriktningen. När man strävar efter ett tidsintervall D t till noll tenderar modulen för förskjutningsvektorn till värdet av vägen D s, så modulen för vektorn v kan bestämmas via vägen D s: v = ℓim Δt →0 Δs/Δt = ds/dt =

Om hastigheten för en punkt ändras över tiden, kännetecknas förändringshastigheten i en punkts hastighet av acceleration.

Genomsnittlig acceleration‹a› i tidsintervallet från t innan ( t+ D t) är en vektorkvantitet lika med förhållandet mellan hastighetsändringen () och tidsintervallet D t, för vilken denna förändring inträffade: =Δ/Δt

Omedelbar acceleration eller acceleration rörelse av en punkt i taget t kallas gränsen för förhållandet mellan hastighetsändringen och tidsintervallet D t, för vilken denna förändring inträffade, eftersom D t till noll: