Билет № 1
Механическое движение тела- изменение его положения в пространстве
относительно других тел. Основная задача механики- определять положение
тела в любой момент времени. Для этого надо найти математическое описание
движения и установить связь между величинами, характеризующими движение.
Движение тела, при котором все его точки движутся одинаково (то есть тело
не вращается и не поворачивается), называется поступательным. . S=?t
Относительность механического движения.
Каждое тело в любой момент времени занимает определенное положение в
пространстве относительно других тел. Если движение происходит относительно
двух систем координат (неподвижной и подвижной), то скорость тела
относительно неподвижной системы координат равна геометрической сумме
скорости тела относительно подвижной системы координат и скорости подвижной
системы координат относительно неподвижной
Материальная точка.
Материальная точка- тело, размерами которого в данных условиях движения
можно пренебречь.
Система отсчета.
Положение тела можно задать только относительно какого-нибудь другого тела,
которое называют телом отсчета. Его можно выбирать произвольно. Когда тело
отсчета уже выбрано, через какую-нибудь его точку проводят оси координат, и
положение любого объекта в пространстве описывают ее координатами. Система
отсчета: тело отсчета, система координат, связанная с ним, и прибор для
измерения времени.
Траектория.
Траектория- линия, описываемая телом при движении.
Вектор перемещения.
Перемещение- направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение
тела с его последующим. Проекции вектора перемещения на оси координат равны
изменениям координат тела.
Путь.
Путь- скалярная величина, равная расстоянию от начального пункта движения
до конечного, измеренному вдоль траектории.
Закон сложения скоростей скорость лодки V относительно неподвижной системы
координат мы получим, разделив перемещение S на время t: v=s/t=s1/t+s2/t
или v=v1+v2, где V2=S2/t – скорость плота относительно берега(скорость
берега) формула сложения скоростей. Скорость тела относительно
неподвижной системы координат равна геометрической сумме скорости тела
относительно подвижной системы координат и скорости подвижной системы
относительно неподвижной. Сложение скоростей.
Скорость- векторная величина, и над ней можно производить действия
сложения. Если движение происходит относительно двух систем координат
(неподвижной и подвижной), то скорость тела относительно неподвижной
системы координат равна геометрической сумме скорости тела относительно
подвижной системы координат и скорости подвижной системы координат
относительно неподвижной. Ускорение- это скорость изменения скорости. Оно
равно отношению изменения скорости тела к промежутку времени, за которое
это перемещение произошло.
Прямолинейное равномерное и равнопеременное движение.
Равномерное прямолинейное движение - движение, при котором тело (точка) за
любые равные промежутки времени совершает одинаковое перемещение. При таком
движении не изменяется ни модуль ни направление скорости. (X =(x-x0)/t;
x=x0+(Xt. Равнопеременное движение- движение с равномерно изменяющейся
скоростью, то есть с постоянным по модулю ускорением. Ускорение- векторная
величина, равная отношению изменения скорости тела к промежутку времени, за
который это перемещение произошло. Движение с возрастающей по модулю
скоростью называют равноускоренным, с убывающей- равнозамедленным. a=((-
(0)/t; (=(0+at.
Зависимости скорости, координат и пути от времени.
Равномерное прямолинейное движение: (=(x-x0)/t; x=x0+(t; S=x-x0.
Прямолинейное равнопеременное движение: (=(0+at; x=x0+(0t+at2/2; S=((2-
(02)/2a, S=(0t+at2/2.
2Магнитное поле.
Магнитное поле- неразрывно связанная с током материальная среда, через
которую осуществляется взаимодействие на расстоянии проводников с током.
Магнитное поле обладает энергией, которая непрерывно распределена в
пространстве. Магнитное поле создается либо движущимися электрическими
зарядами, либо переменным электрическим полем и действует только на
движущиеся заряды. Магнитные поля токов одинакового направления усиливают
друг друга, а токов противоположного направления ослабляют друг друга.
Магнитные свойства вещества.
Вещества бывают парамагнитными, ферромагнитные и диамагнитные.
Парамагнитные- вещества, магнитная проницаемость которых немного больше,
чем у вакуума. Попадая в магнитное поле, они немного усиливают его у конца
стержня за счет своего магнетизма, и ослабляют его рядом со стержнем.
Ферромагнитные- вещества, магнитная проницаемость которых во много раз
больше, чем у вакуума. Попадая в магнитное поле, они намагничиваются и
значительно усиливают его за счет своего магнетизма у полюсов. Диамагнитные- вещества, магнитная проницаемость которых меньше, чем у вакуума. Они
ослабляют у концов магнитное поле, в которое попали. Магнитное поле внутри
диамагнитного вещества меньше, чем снаружи.
Ферромагнетики.
Ферромагнетики- вещества, магнитная проницаемость которых во много раз
больше, чем у вакуума. Их применяют для получения сильного магнитного поля.
Попадая в магнитное поле, они намагничиваются и значительно усиливают его
за счет своего магнетизма у полюсов. В их атомах есть электроны, которые,
двигаясь по орбитам вокруг ядер, совершают вращение вокруг своей оси.
Магнитные поля таких электронов очень сильные и так расположены в
пространстве, что при наложении усиливают друг друга. Внешнее магнитное
поле у полюсов ферромагнетиков велико, так как велико и внутреннее
Температура Кюри при температуре, большей некоторой определённой для
данного ферромагнетика, ферромагнитные св-ва его исчезают. Эту температуру
назыв. Температурой Кюри по имени открывшего это явление фран. Учёного.
Если сильно нагреть намагниченный гвоздь, то он потеряет способность
притягивать к себе железные предметы. Для железа-7530С, никель 3630С,
кобальт 1000 0С. сущ-т ферромагнитные сплавы, у которых темп-а Кюри меньше
100 0C
Билет № 2
Зависимости скорости, координат и пути от времени.
Равномерное прямолинейное движение: (=(x-x0)/t; x=x0+(t; S=x-x0.
Прямолинейное равнопеременное движение: (=(0+at; x=x0+(0t+at2/2; S=((2-
(02)/2a, S=(0t+at2/2. Неравномерное движение, при котором скорость тела за
каждую единицу времени и вообще за любые равные промежутки времени
изменяется одинаково – называется равноускоренным. Если в некоторый
начальный момент времени скорость тела V0, а через промежуток времени t она
оказывается равной V, то, для того чтобы узнать, на сколько скорость
изменилась за единицу времени, нужно взять отношение изменения скорости V –
V0 к промежутку времени t. Это отношение V – V0/t и есть быстрота изменения
скорости. Её называют ускорением. Ускорение- это скорость изменения
скорости. Так как ускорение равно произведению векторной величины V-V0 на
скалярную величину 1/t, то ускорение величина векторная. Если скорость тела
по модулю велико, это значит, что тело быстро набирает скорость (когда оно
разгоняется) или быстро теряет скорость(при торможении). Зная начальную
скорость V0 и его ускорение a, можно найти скорость тела V в любой момент
времени. V=V0+at. Единица ускорения. Так как a=V-V0/t, то модуль ускорения
равен единице, если равен единице модуль изменения скорости V-V0 и равен
единице промежуток времени t. Поэтому за единицу ускорения в СИ принимается
ускорение такого равноускоренного движения, при котором за 1 с скорость
тела изменяется на 1 м/с. следовательно, в СИ ускорение выражается в метрах
в секунду за секунду или в метрах на секунду в квадрате(м/с2). Vx=V0x+axl..
Vx2=2axSx.
2 Действие магнитного поля на рамку с током.
Магнитное поле оказывает ориентирующее действие на рамку с током. В
качестве направления мы выбираем направление нормали рамки с током,
свободно установленной в поле. Направление вектора В определяется правилом
правого винта.
Индукция магнитного поля (магнитная индукция).
Магнитная индукция- вектор, величина его равна отношению силы F ,
приходящейся на единичный элемент тока (силовая характеристика поля в
данной его точке). Она не зависит от вносимого в данную точку поля элемента
тока. B=F/I2(l. 1 Тесла- такая магнитная индукция, которая возникает при
действии на единичный элемент тока силой в 1 Ньютон. Направление магнитной
индукции совпадает по направлению с силой, действующий на проводник.
Опыты Фарадея.
Электромагнитная индукция- явление возникновения в замкнутом проводнике
электрического тока, обусловленного изменением магнитного поля. Явление
электромагнитной индукции состоит в появлении ЭДС в контуре при
изменении:1)магнитного потока через площадку, ограниченную контуром;
2)площади замкнутого контура, находящимся в магнитном поле; 3)угла наклона
плоскости контура к нормали.
Явление электромагнитной индукции.
Электромагнитная индукция- явление возникновения в замкнутом проводнике
электрического тока, обусловленного изменением магнитного поля. Создаваемый
при этом источник тока стали называть ЭДС индукции, а возникающий ток-
индукционным. Направление тока можно определить по правилу правой руки: В-
входит в ладонь, ( (направление движения проводника)- большой палец, I-
другие пальцы.
Закон электромагнитной индукции.
Индукционный ток создает собственное магнитное поле. Поле, вызвавшее
появление тока, и поле, появившееся, взаимодействуют между собой.
Правило Ленца.
Правило Ленца: ЭДС индукции вызывает в замкнутом проводнике такой
индукционный ток, который своим магнитным полем противодействует причине,
возбуждающей ЭДС. Величина ЭДС индукции прямо пропорциональна скорости
изменения магнитного потока, проходящего внутри рамки. (ин=-(Ф/(t.
Самоиндукция.
При замыкании цепи: самоиндукция- явление, при котором переменное магнитное
поле, созданное током в какой-либо цепи, возбуждает ЭДС индукции в той же
самой цепи. Ток направлен противоположно первичному току. При размыкании
цепи: запасенная в магнитном поле этой цепи энергия превращается в энергию
самоиндукции. Ток направлен одинаково с первичным током.
ЭДС самоиндукции. I(R+r)+UC=EL=-LI(=-L(I/(t; R+r(0 ( I(R+r)(0; -LI(=UC=q/C;
I(=q/LC.
Это явления не прекращения тока в замкнутых контурах не мгновенно при
отключении источника.
Индуктивность.
L- коэффициент, зависящий только от свойств контура. Ф=LI. Индуктивность
контура численно равна потоку напряженности магнитного поля, пронизывающему
этот контур и созданному током силой в 1 А, протекающим по этому контуру.
Единица индуктивности- Генри. (Гн(=(Вб А(. 1 Генри- такая индуктивность
контура, при которой при силе тока в нем в 1 Ампер возникает магнитный
поток в 1 Вебер.
Энергия магнитного поля катушки с током для создания тока необходимо
затратить энергию, т.е. необходимо совершить работу. Объясняется это тем,
что при замыкании цепи, когда ток начинает нарастать, в проводнике
появляется вихревое электрическое поле, действующее против того
электрического поля, которое создаётся в проводнике благодаря источнику
тока. Для того, чтобы сила тока стала равной I, источник тока должен
совершить работу против сил вихревого поля. Эта работа идёт на увеличение
энергии магнитного поля тока. При размыкании цепи ток исчезает и вихревое
поле совершает положительную работу. Запасённая током энергия выделяется.
Это обнаруживается по мощной искре, возникающей при размыкании цепи с
большой индуктивностью.W=LI2/2.
Билет № 3
1Равномерное движение по окружности.
Движение тела по окружности- криволинейное, при нем изменяется две
координаты и направление движения. Мгновенная скорость тела в любой точке
криволинейной траектории направлена по касательной к траектории в этой
точке. Движение по любой криволинейной траектории можно представить как
движение по дугам некоторых окружностей. Равномерное движение по окружности- движение с ускорением, хотя по модулю скорость не изменяется. Равномерное
движение по окружности- периодическое движение.
Линейная и угловая скорости.
Линейная скорость- величина, измеряемая отношением длины дуги окружности ко
времени, за которое эта дуга пройдена. Она направлена в любой момент
времени по касательной к окружности, в данной ее точке. (=2(R/T. Угловая
скорость- величина, измеряемая отношением угла поворота тела ко времени, за
которое произошел этот поворот. (=2(/R ( (=(R.
Период и частота обращения.
Период обращения- величина, равная промежутку времени, за который тело
совершило полный оборот при равномерном движении по окружности. v=2(R/T.
Частота обращения- число оборотов по окружности в единицу времени. n=1/T.
v=2(Rn. a=4(2n2R.
Ускорение при равномерном движении тела по окружности.
Ускорение тела центростремительно, то есть направлено по радиусу окружности
к ее центру. Модуль ускорения зависит от квадрата скорости тела и от
радиуса соответствующей окружности. a=(2/r. T=(r; (=1/T ( v=2(r/T=2(r( (
a=4(2r2/T2=4(2r2(2
2 Электрический ток в металлах.
Электрический ток- упорядоченное движение свободных электронов. Если внутри
металла нет электрического поля, то движение электронов хаотично и в каждый
момент скорости различных электронов имеют разную величину и направление.
Как только оно появляется, на каждый электрон начинает действовать сила,
направленная в сторону, противоположную полю. Двигаясь под действием сил
электрического поля, электроны приобретают некоторую кинетическую энергию.
При соударениях она частично передается атомам и ионам решетки. Из-за этого
происходит более интенсивное выделение тепла. При наличии тока происходит
переход энергии упорядоченного движения электронов в энергию хаотического
движения атомов, ионов и электронов (то есть во внутреннюю энергию тела).
При наличии тока внутренняя энергия тока увеличивается.
Сверхпроводимость- явление исчезновения сопротивления некоторых веществ
(металлов, растворов солей) при понижении температуры почти до абсолютного
нуля. Сверхпроводимость
В 1911 г. нидерландский ученый Камерлинг-Оннес обнаружил, что при
понижении температуры ртути до 4,1 К ее удельное сопротивление скачком
уменьшается до нуля. Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при
температуре, отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью.
Материалы, обнаруживающие способность переходить при некоторых
температурах, отличных от абсолютного нуля, в сверхпроводящее состояние,
называются сверхпроводниками.
Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому
однажды возбужденный в сверхпроводящем кольце электрический ток может
существовать неограниченно долго без изменения.
Сверхпроводящие вещества уже используются в электромагнитах. Однако
получить сколь угодно сильное магнитное поле с помощью сверхпроводящего
магнита нельзя, т. к. очень сильное магнитное поле разрушает
сверхпроводящее состояние. Поэтому для каждого проводника в сверхпроводящем
состоянии существует критическое значение силы тока, превзойти которое, не
нарушая сверхпроводящего состояния, нельзя.
Объяснение сверхпроводимости возможно только на основе квантовой теории.
Оно было дано лишь в 1957 г.
В 1986 г. была открыта высокотемпературная сверхпроводимость керамик –
соединений лантана, бария, меди и кислорода. Сверхпроводимость таких
керамик сохраняется до температур около 100 К.
Закон Ома для участка цепи
Рассмотрим простейшую электрическую цепь постоянного тока, составленную из
одного гальванического элемента и проводника. На внешнем участке цепи
электрические заряды движутся под действием сил электрического поля.
Перемещение зарядов внутри проводника не приводит к выравниванию
потенциалов всех точек проводника, т. к. в каждый момент времени источник
тока доставляет к одному концу цепи точно такое же количество заряженных
частиц, какое из него перешло к другому концу внешней электрической цепи.
Поэтому сохраняется неизменным напряжение между началом и концом внешнего
участка электрической цепи; напряженность электрического поля внутри
проводников такой цепи отлична от нуля и постоянна во времени.
Немецкий физик Георг Ом в 1826 г. обнаружил, что отношение напряжение между
концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи,
к силе тока в цепи есть величина постоянная. Эту величину называют
электрическим сопротивлением проводника.
Экспериментально установленную зависимость силы тока от напряжения и
электрического сопротивления участка цепи называют законом Ома для участка
цепи:
I=?q/?t ;I=[S под I(t)]Сила тока прямо пропорциональна напряжению и
обратно пропорциональна электрическому сопротивлению участка цепи.
Зависимость сопротивления проводника от температуры.
Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, то амперметр
покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с сопротивлением
температуры сопротивление проводника меняется.
Если при температуре, равной 0(С, сопротивление проводника равно R0, а при
температуре t оно равно R, то относительное изменение сопротивления, как
показывает опыт, прямо пропорционально изменению температуры t: (1)
Коэффициент называется температурным коэффициентом сопротивления. Он
характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры.
Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному
изменению сопротивления проводника при повышении температура на 1 К.
Для всех металлов >0 и незначительно меняется с изменением
температуры. У растворов электролитов сопротивление с ростом температуры не
уменьшается, а увеличивается. Для них