Закон сохранения импульса для реактивного движения определения. Импульс тела
Закон сохранения импульса
В подразделе (5.8) было введено понятие импульса произвольного тела и получено уравнение (5.19), описывающее изменение импульса под действием внешних сил. Так как изменение импульса обусловлено только внешними силами, то уравнение (5.19) удобно применять для описания взаимодействий нескольких тел. При этом взаимодействующие тела рассматривают как одно сложное тело (систему тел). Можно показать, что импульс сложного тела (системы тел) равен векторной сумме импульсов его частей:
p = p 1 +p 2 +…(9.13)
Для системы тел уравнение вида (5.13) записывается без всяких изменений:
dp = F·dt. (9.14)
Изменение импульса системы тел равно импульсу действующих на нее внешних сил.
Рассмотрим некоторые примеры, иллюстрирующие действие этого закона.
На рис. 9.10, а спортсменка стоит, опираясь правой ногой на скейтборд, а левой отталкивается от земли. Достигнутая при толчке скорость зависит от силы толчка и от времени, в течение которого эта сила действует.
На рис. 9.10, б изображен метатель копья. Скорость, которую приобретет копье данной массы, зависит от силы, приложенной рукой спортсмена и от времени, в течение которого она приложена.
Рис. 9.10. а) Спортсменка на скейтборде; б) метатель копья
Рис. 9.11.
Толкание ядра
Поэтому перед броском копья спортсмен заносит руку далеко назад. Более детально подобный процесс разобран ни примере спортсмена, толкающего ядро, рис. 9.11.
Из равенства (9.14) вытекает одно важное для практического применения следствие, называемое законом сохранения импульса. Рассмотрим систему тел, на которую не действуют внешние силы. Такую систему называют замкнутой.
Система тел, которые взаимодействуют только между собой и не взаимодействуют с другими телами, называется замкнутой.
Для такой системы внешних сил нет (F = 0 и dp = 0). Поэтому имеет место закон сохранения импульса.
Векторная сумма импульсов тел, входящих в замкнутую систему, остается неизменной (сохраняется).
Иными словами, для любых двух моментов времени импульсы замкнутой системы одинаковы:
p 1 =p 2 (9.15)
Закон сохранения импульса - это фундаментальный закон природы, не знающий никаких исключений. Он абсолютно точно соблюдается и в макромире и в микромире.
Конечно, замкнутая система - это абстракция, так как практически во всех случаях внешние силы есть. Однако для некоторых типов взаимодействий с очень малой длительностью наличием внешних сил можно пренебречь, так как при малом интервале действия импульс силы можно считать равным нулю:
F·dt 0→dp 0.
К процессам малой длительности относятся
Соударения движущихся тел
Распад тела на части (взрыв, выстрел, бросок).
Примеры
В боевиках часто присутствуют сцены, в которых после попадания пули человека отбрасывает по ходу выстрела. На экране это выглядит довольно эффектно. Проверим, возможно ли это? Пусть масса человек М =70 кг и он в момент попадания пули находится в состоянии покоя. Массу пули примем равной т = 9 г, а ее скорость v = 750 м/с. Если считать, что после попадания пули человек приходит в движение (в действительности этому может помешать сила трения между подошвами и полом), то для системы человек- пуля можно записать закон сохранения импульса: р 1 = р 2. Перед попаданием пули человек не движется и в соответствии с (9.9) импульс системы р 1 = m∙v +0. Будем считать, что пуля застревает в теле. Тогда конечный импульс системы р 2 = (М + т)∙и, где и - скорость, которую получил человек при попадании пули. Подставив эти выражения в закон сохранения импульса, получим:
Полученный результат показывает, что ни о каком отлетании человека на несколько метров не может быть и речи (кстати, тело, брошенное вверх со скоростью 0,1 м/с, поднимется на высоту всего 0,5 мм!).
2) Столкновение хоккеистов.
Два хоккеиста массой М 1 и М 2 двигаются навстречу друг другу со скоростями, соответственно, v 1, v 2 (рис. 9.12). Определить общую скорость их движения, считая столкновение абсолютно неупругим (при абсолютно неупругом ударе тела «сцепляются» и двигаются далее как одно целое).
Рис. 9.12. Абсолютно неупругое столкновение хоккеистов
Применим закон сохранения импульса к системе, состоящей из двух хоккеистов. Импульс системы перед столкновением p 1 =M 1 ∙v 1 - M 2 v 2. В этой формуле стоит знак «-» потому, что скорости v 1 и v 2 направлены навстречу друг другу. Направление скорости v 1 считается положительным, а направление скорости v 2 - отрицательным. После неупругого столкновения тела движутся с общей скоростью v и импульс системы р 2 = (M l + M 2)∙v. Запишем закон сохранения импульса и найдем скорость v:
Направление скорости v определяется ее знаком.
Обратим внимание на одно важное обстоятельство: закон сохранения импульса можно применять только к свободным телам. Если движение одного из тел ограничено внешними связями, то общий импульс сохраняться не будет.
Реактивное движение
На использовании закона сохранения импульса основано реактивное движение. Так называют движение тела, возникающее при отделении от тела с какой-то скоростью некоторой его части. Рассмотрим реактивное движение ракеты. Пусть ракета и ее масса вместе с топливом М покоится. Первоначальный импульс ракеты с топливом равен нулю. При сгорании порции топлива массы т образуются газы, которые выбрасываются через сопло со скоростью и. По закону сохранения импульса общий импульс ракеты и топлива сохраняется: р 2 = p 1 → т∙и +(М - m)∙v = 0, где v - скорость, полученная ракетой. Из этого уравнения находим: v = ─т∙и /(М ─ т). Мы видим, что ракета приобретает скорость, направленную в сторону противоположную направлению выброса газа. По мере сгорания топлива скорость ракеты непрерывно возрастает.
Примером реактивного движения является и отдача при выстреле из винтовки. Пусть винтовка, масса которой m 1 = 4,5 кг, стреляет пулей массой т 2 = 11 г, вылетающей со скоростью v 1 = 800 м/с. Из закона сохранения импульса можно высчитать скорость отдачи:
Такая значительная скорость отдачи возникнет, если винтовка не прижата к плечу. В этом случае стрелок получит сильный удар прикладом. При правильной технике выстрела стрелок прижимает винтовку к плечу и отдачу воспринимает все тело стрелка. При массе стрелка 70 кг скорость отдачи в этом случае будет равна 11,8 см/с, что вполне допустимо.
Его движения , т.е. величина .
Импульс — величина векторная, совпадающая по направлению с вектором скорости .
Единица измерения импульса в системе СИ: кг м/с .
Импульс системы тел равен векторной сумме импульсов всех тел, входящих в систему:
Закон сохранения импульса
Если на систему взаимодействующих тел действуют дополнительно внешние силы, например, то в этом случае справедливо соотношение, которое иногда называют законом изменения импульса:
Для замкнутой системы (при отсутствии внешних сил) справедлив закон сохранения импульса:
Действием закона сохранения импульса можно объяснить явление отдачи при стрельбе из винтовки или при артиллерийской стрельбе. Также действие закона сохранения импульса лежит в основе принципа работы всех реактивных двигателей.
При решении физических задач законом сохранения импульса пользуются, когда знание всех деталей движения не требуется, а важен результат взаимодействия тел. Такими задачами, к примеру, являются задачи о соударении или столкновении тел. Законом сохранения импульса пользуются при рассмотрении движения тел переменной массы таких, как ракеты-носители. Большую часть массы такой ракеты составляет топливо. На активном участке полета это топливо выгорает, и масса ракеты на этом участке траектории быстро уменьшается. Также закон сохранения импульса необходим в случаях, когда неприменимо понятие . Трудно себе представить ситуацию, когда неподвижное тело приобретает некоторую скорость мгновенно. В обычной практике тела всегда разгоняются и набирают скорость постепенно. Однако при движении электронов и других субатомных частиц изменение их состояния происходит скачком без пребывания в промежуточных состояниях. В таких случаях классическое понятие «ускорения» применять нельзя.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Снаряд массой 100 кг, летящий горизонтально вдоль железнодорожного пути со скоростью 500 м/с, попадает в вагон с песком массой 10 т и застревает в нем. Какую скорость получит вагон, если он двигался со скоростью 36 км/ч в направлении, противоположном движению снаряда? |
| Решение | Система вагон+снаряд является замкнутой, поэтому в данном случае можно применить закон сохранения импульса.
Выполним рисунок, указав состояние тел до и после взаимодействия.
При взаимодействии снаряда и вагона имеет место неупругий удар. Закон сохранения импульса в этом случае запишется в виде: Выбирая направление оси совпадающим с направлением движения вагона, запишем проекцию этого уравнения на координатную ось: откуда скорость вагона после попадания в него снаряда:
Переводим единицы в систему СИ: т кг. Вычислим: |
| Ответ | После попадания снаряда вагон будет двигаться со скоростью 5 м/с. |
ПРИМЕР 2
| Задание | Снаряд массой m=10 кг обладал скоростью v=200 м/с в верхней точке . В этой точке он разорвался на две части. Меньшая часть массой m 1 =3 кг получила скорость v 1 =400 м/с в прежнем направлении под углом к горизонту. С какой скоростью и в каком направлении полетит большая часть снаряда? |
| Решение | Траектория движения снаряда – парабола. Скорость тела всегда направлена по касательной к траектории. В верхней точке траектории скорость снаряда параллельна оси .
Запишем закон сохранения импульса: Перейдем от векторов к скалярным величинам. Для этого возведем обе части векторного равенства в квадрат и воспользуемся формулами для : Учитывая, что , а также что , находим скорость второго осколка: Подставив в полученную формулу численные значения физических величин, вычислим: Направление полета большей части снаряда определим, воспользовавшись :
Подставив в формулу численные значения, получим: |
| Ответ | Большая часть снаряда полетит со скоростью 249 м/с вниз под углом к горизонтальному направлению. |
ПРИМЕР 3
| Задание | Масса поезда 3000 т. Коэффициент трения 0,02. Какова должна быть паровоза, чтобы поезд набрал скорость 60 км/ч через 2 мин после начала движения. |
| Решение | Так как на поезд действует (внешняя сила), систему нельзя считать замкнутой, и закон сохранения импульса в данном случае не выполняется.
Воспользуемся законом изменения импульса: Так как сила трения всегда направлена в сторону, противоположную движению тела, в проекцию уравнения на ось координат (направление оси совпадает с направлением движения поезда) импульс силы трения войдет со знаком «минус»: |
Занятие № 14
Тема. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
Цель: cформировать знания учащихся о физических величинах - импульсе тела и импульсе силы, и связи между ними; помочь осознать закон сохранения импульса; cформировать знания о реактивном движении.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Оборудование: стальной шарик, магнит, стакан с водой, лист бумаги, одинаковые шары (2 или 4) на нитях, воздушный шарик, поддон, детская машинка, стакан с водой и краном.
^
План-схема урока
| Этапы урока | Время, мин | Методы и формы работы с классом |
| I. Организационный этап | 2 | |
| II. Актуализация опорных знаний | 5 | Фронтальный опрос |
| III. Сообщение темы, цели и задач урока | 2 | Определение цели урока по плану изучения темы |
| IV. Мотивация учебной деятельности | 2 | Аргументированное объяснение |
| V. Восприятие и первоначальное осмысление нового материала | 20 | Объяснение учителя с элементами эвристической беседы |
| VI. Закрепление нового материала | 10 | Тест для самопроверки |
| VII. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания | 4 | Объяснение учителя, инструктаж |
^ Ход урока
Организационный этап
Актуализация и коррекция опорных знаний
Вопросы классу
Сформулируйте первый закон динамики Ньютона.
Сформулируйте второй закон динамики Ньютона.
Сформулируйте третий закон динамики Ньютона.
Какая система тел называется изолированной или замкнутой?
Сообщение темы, цели и задач урока
План изучения темы
Импульс силы.
Импульс тела.
Изолированная система тел. Закон сохранения импульса.
Реактивное движение. Движение ракеты как реактивное движение.
Мотивация учебной деятельности
Как и законы Ньютона, законы сохранения являются результатом теоретического обобщения исследовательских фактов. Это - фундаментальные законы физики, которые имеют исключительно важное значение, поскольку применяются не только в механике, но и в других разделах физики.
Восприятие и первоначальное осмысление нового материала
Под термином «импульс» (от лат. « impulsus » - толчок) в механике понимают импульс силы и импульс тела.
Вопрос классу. Как вы считаете, зависит ли результат взаимодействия от времени или он определяется только силой взаимодействия?
Демонстрация 1. На горизонтальную поверхность положить стальной шарик и быстро пронести над ним магнит. Шарик едва сдвинется с места (рис. 1, а). Повторить опыт, пронося магнит медленно. Шарик будет двигаться за магнитом (рис. 1, б).
Демонстрация 2. На край стола положить лист бумаги и поставить на него стакан с водой. Если лист тянуть медленно, то стакан движется вместе с ним (рис. 2, а), а если лист дернуть, он выдернется из-под стакана, а стакан останется на месте (рис. 2, б).
^ Вопрос классу. О чем свидетельствуют эти опыты?
Взаимодействие тел зависит не только от силы, но и от времени ее действия, поэтому для характеристики действия силы ввели специальную характеристику - импульс силы.
^
Импульс силы
- физическая величина, являющаяся мерой действия силы за определенный интервал времени и численно
равная произведению силы на время е
ё
действия:
.
Единицей в СИ является ньютон-секунда (Н ∙ с). Импульс силы - векторная величина: направление импульса силы совпадает с направлением силы, действующей на тело.
^ 2. Импульс тела
Представим себе, что шар массой 40 г бросили со скоростью 5 м/с. Такой шар можно остановить, подставив лист плотного картона или толстую ткань. Но если шар выстрелить из винтовки со скоростью 800 м/с, то даже с помощью тр ё х толстых досок остановить его почти невозможно.
^ Вопрос классу. Какой вывод можно сделать из этого примера?
Для характеристики движения недостаточно знать только массу тела и скорость. Поэтому как одна из мер механического движения введен импульс тела (или количество движения).
^
Импульс тела
- физическая величина, которая является мерой механического движения и численно определяется произведением массы тела на скорость его движения:
.
Единицей в СИ является килограмм-метр в секунду (кг ∙м/с) . Импульс тела - векторная величина, его направление совпадает с направлением скорости движения тела.
Если тело массой m движется со скоростью υ, а потом в течение времени взаимодействует с другим телом с силой F , то в процессе этого взаимодействия тело будет двигаться с ускорением а:
, 
.
Последняя формула демонстрирует связь между импульсом силы и изменением импульса тела.
Таким образом, изменение импульса тела равно импульсу силы взаимодействия.
^ 3. Изолированная система тел. Закон сохранения импульса
Изолированная (или замкнутая) система тел - это система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с телами, не входящими в эту систему.
Изолированных систем тел в полном смысле этого слова не существует, это идеализация. Все тела в мире взаимодействуют. Но в ряде случаев реальные системы можно рассматривать как изолированные, исключая из рассмотрения те взаимодействия, которые в данном случае являются несущественными.
Демонстрация 3. Упругий удар двух шаров одинаковой массы, подвешенных на нитях (рис. 3).
Так, изучая упругий удар двух одинаковых шаров, систему.шаров можно рассматривать как изолированную, так как в момент удара силы тяжести шаров уравновешены силами реакции нитей, силы сопротивления.воздуха шаров малы, ими можно пренебречь.
Приведите примеры других систем, которые можно считать изолированными.
Если снова обратиться к системе шаров массами
т
1
и
т
2
,
которые в начальный момент времени в выбранной инерциальной системе отсчета имеют скорости 
и
, то через момент времени
t
можно увидеть, что их скорости в результате взаимодействия изменились до 
и
.
Согласно второму закону Ньютона:
Поскольку согласно третьему закону Ньютона
Из полученного выражения видно, что векторная сумма импульсов тел, входящих в замкнутую систему, остается постоянной. Это и есть закон сохранения импульса.
^ 4. Реактивное движение. Движение ракеты как реактивное движение
Законом сохранения импульса объясняется реактивное движение.
^ Реактивное движение - это движение тела, возникающее в результате отделения от него части или выброса им вещества с некоторой скоростью относительно тела.
Демонстрация 4 . Надуть воздушный шарик, а затем отпустить. Шарик будет двигаться за счет газов, которые из него «вытекают».
Демонстрация 5. В поддон поставить детскую машинку и установить на нее стакан с водой, имеющий кран. Если открыть кран, из стакана начнет вытекать вода, и машинка поедет.
^ Задание классу. Приведите примеры реактивного движения. (Реактивное движение осуществляют самолеты, летящие со скоростями в несколько тысяч километров в час, снаряды всем известных «катюш», космические ракеты. Реактивное движение присуще, например, кальмарам, каракатицам, осьминогам.)
Рассмотрим рис. 4. Любая ракета состоит из трубчатого корпуса 1, закрытого с одного конца. На втором конце расположено сопло 2. Каждая ракета имеет топливо 3. Когда ракета стоит, ее суммарный импульс равен нулю: топливо и корпус неподвижны. Будем считать, что топливо ракеты сгорает мгновенно. Ра с каленные газы 4 под большим давлением вырываются наружу.
При этом корпус ракеты движется в сторону, противоположную движению раскаленных газов.
Пусть m г υ г - проекция импульса газов на ось Оу, а m к υ к - проекция импульса корпуса ракеты. Согласно закону сохранения импульса сумма импульсов корпуса ракеты и вытекающих газов равна суммарному импульсу ракеты на старте, который, как известно, равен нулю. Соответственно 0 = m r υ r + m к υ к
m к υ к = - m г υ г
Отсюда следует, что корпус ракеты получает такой же по модулю импульс, как и газы, вылетевшие из сопла. Следовательно,
Здесь знак «-» указывает на то, что направление скорости корпуса ракеты противоположно направлению скорости вылетающих газов. Поэтому для перемещения ракеты в заданном направлении струю газов, выбрасываемых ракетой, надо направить противоположно заданному направлению движения. Как видим, ракета движется, не взаимодействуя с другими телами, и поэтому может двигаться в космосе.
^ Задание классу. Проанализировав последнюю формулу, ответьте на вопрос: как можно увеличить скорость ракеты?
Скорость ракеты можно увеличить двумя способами:
увеличить скорость газов, вытекающих из сопла ракеты;
увеличить массу сгорающего топлива.
VI. Закрепление нового материала
^ Тест для самопроверки
Отметьте правильный, по вашему мнению, ответ.
Импульсом тела называется:
Б произведение массы тела и его скорости
В произведение силы, действующей на тело, и скорости тела
Г произведение силы, действующей на тело, и времени ее действия
Укажите единицу импульса тела.
Укажите единицу импульса силы.
Изменение импульса тела равно:
Б разности начальной и конечной скорости тела
В импульсу силы
Г изменению массы тела за единицу времени
Реактивное движение возникает:
Б движении различных частей тела относительно центра массы тела
^ В разделении тела на части
Г отделении от тела части его массы с определенной скоростью движения относительно остальной части
Определите, в каких системах отсчета выполняется закон сохранения импульса.
Б Неинерциальных Г Любых
Выберите пример, демонстрирующий реактивное движение.
Б Колебание маятника
В Полет мотылька
Г Падение листьев с деревьев
Ракета поднимается равномерно вертикально вверх. Определите, как и почему изменяется импульс ракеты.
Б Не изменяется, поскольку масса уменьшается, а скорость движения увеличивается
В Возрастает, поскольку ракета поднимается все выше над землей
Г Не изменяется, поскольку скорость движения постоянная
Укажите правильную запись закона сохранения импульса.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Б | В | Г | В | Г | В | А | А | А |
VII. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания
Учитель подводит итоги урока, оценивает деятельность учащихся.
Домашнее задание
Выучить теоретический материал по учебнику.
Охарактеризовать реактивное движение как физическое явление по обобщенному плану хар актеристики физического явления.
Продумать демонстрацию реактивного движения, описать и объяснить ее.
Импульсом тела называется величина, равная произведению массы тела на его скорость.
Импульс обозначается буквой и имеет такое же направление, как и скорость.
Единица измерения импульса:
Импульс тела вычисляется по формуле: , где
Изменение импульса тела равно импульсу силы, действующей на него:
Для замкнутой системы тел выполняется закон сохранения импульса :
в замкнутой системе векторная сумма импульсов тел до взаимодействия равна векторной сумме импульсов тел после взаимодействия.
Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения.
Реактивное движение – это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.
Для вычисления скорости ракеты записывают закон сохранения импульса
и получают формулу скорости ракеты: =, где М – масса ракеты,
10.Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц. Ядерная модель атома. Квантовые постулаты Бора.
Первая модель атома была предложена английским физиком Томсоном. По Томсону, атом представляет собой положительно заряженный шар, внутри которого находятся отрицательно заряженные электроны.
Модель атома Томсона была неверной, что подтвердилось в опытах английского физика Резерфорда в 1906 г.
В этих опытах узкий пучок α-частиц, испускаемых радиоактивным веществом, направлялся на тонкую золотую фольгу. За фольгой помещался экран, способный светиться под ударами быстрых частиц.
Было обнаружено, что большинство α-частиц отклоняется от прямолинейного распространения после прохождения фольги, т.е. рассеиваются. А некоторые α-частицы вообще отбрасываются назад.
Рассеяние α-частиц Резерфорд объяснил тем, что положительный заряд не распределён равномерно по шару, как предполагал Томсон, а сосредоточен в центральной части атома – атомном ядре . При прохождении около ядра α-частица, имеющая положительный заряд, отталкивается от него, а при попадании в ядро – отбрасывается назад.
Резерфорд предположил, что атом устроен подобно планетарной системе.
Но Резерфорд не мог объяснить устойчивости (почему электроны не излучают волны и не падают к положительно заряженному ядру).
Новые представления об особых свойствах атома сформулировал датский физик Бор в двух постулатах.
1-й постулат. Атомная система может находиться только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует соя энергия; в стационарном состоянии атом не излучает.
2-й постулат. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается квант электромагнитного излучения.
Энергия излученного фотона равна разности энергий атома в двух состояниях:
постоянная Планка.
космических исследований. Полупроводниковый диод, р-п – переход и его свойства. Применение полупроводниковых приборов. Задача на применение 1 закона термодинамики.
Импульс тела
– это произведение массы тела на его скорость р = mv (кг * м/с) Импульс тела – количество движения. Изменение импульса тела равно изменению импульса силы. ∆p = F∆t
Сумма импульсов тел до взаимодействия равно сумме импульсов после взаимодействия ИЛИ: Геометрическая сумма импульсов тел в замкнутой системе остается постоянной. m1v1 + m2v2 = const
Закон сохранение импульса лежит в основе реактивного движения – это движение, при котором часть тела отделяется, а другая получает дополнительное ускорение.
Реактивное движение в технике: НАПРИМЕР (в самолетах и в ракетах)
Реактивное движение в природе: НАПРИМЕР(моллюски, осьминоги). Большое значение имеет космическая информация для дальнейшего развития науки и техники. Космические исследования, по-видимому, приведут в ближайшем будущем и к революционным преобразованиям во многих областях техники и технологии, а также в медицине. Результаты разработок в области космической техники найдут применение при проведении промышленных и сельскохозяйственных работ, при исследовании глубин Мирового океана и при полярных исследованиях, в спортивных состязаниях, при изготовлении геологического оборудования и в других областях. Полупроводниковый диод - полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами).Электронно-дырочный переход - это область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной n-области к дырочной p-области). Применяют полупроводниковые приборы: в автотранспортном комплексе. электронное зажигание. электронный блок управления. светодиоды: датчики, фары, светофоры и т.п. глобальная система позиционирования. сотовые телефоны
6 Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Свободное падение тел. Вес тела. Невесомость. Магнитное поле. Магнитная индукция, линии магнитной индукции. Сила Ампера и её применение. Задача на применение формул работы или мощности постоянного тока.
Закон всемирного тяготения
Ньютона - закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Этот закон был открыт Ньютоном около 1666 года. Он гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы и, разделёнными расстоянием, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила тяжести
- сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности Земли или другого астрономического тела. Свободное падение
- равнопеременное движение под действием силы тяжести, когда другие силы, действующие на тело, отсутствуют или пренебрежимо малы. Вес
- сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести P=mg. Невесомость
- состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой (вес тела), возникающая в связи с гравитационным притяжением, действием других массовых сил, в частности силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела, отсутствует. Магнитное поле
- силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Магнитная индукция
- векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой магнитное поле действует на заряд, движущийся со скоростью.
Линии магнитной индукции
- линии, касательные к которым направлены также как и вектор магнитной индукции в данной точке поля.
7 Явление электромагнитной индукции, использование этого явления. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Работа. Мех. энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения мех. энергии. Э.З: Измерение общего сопротивления электрической цепи при последовательном соединении. Электромагнитная индукция -явление возникновения электрического тора в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него. Она была открыта Майклом Фараделем. Явление эл. Мак. индукции используется в электро и радиотехнических устройствах: генераторах, трансформаторах, дросселях и др. Закон электромагнитной индукции Фарадея является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов. Закон гласит : для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур, взятой со знаком минус. Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит: индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей ток.. Мех. работа - это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек), тела или системы В физике мех. энергия описывает сумму потенциальной и кинетической энергий, имеющихся в компонентах механической системы. Мех. энергия - это энергия, связанная с движением объекта или его положением, способность совершать механическую работу. Закон сохранения мех. энергии утверждает, что если тело или система подвергается действию только консервативных сил (как внешних, так и внутренних), то полная механическая энергия этого тела или системы остаётся постоянной. В изолированной системе, где действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется. Потенциальная это потенциал тела, она олицетворяет то какую работу МОЖЕТ совершить тело! А кинетическая это та сила которая уже совершает работу.Закон сохранения энергии - закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда, закономерность, то его можно именовать не законом, а принципом сохранения энергии. Потенциальная энергия - энергия которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Кинетическая энергия - случае, когда тело движется под влиянием силы, оно уже не только может, но и совершает какую-то работу
8 Механические колебания, характеристики мех. колебаний: амплитуда, период, частота. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля катушки. Задача на применение закона сохранения импульса Механическим колебанием называют точно или приближенно повторяющееся движение, при котором тело смещается то в одну, то в другую сторону от положения равновесия. Если система способна совершать колебательные движения, то она называется колебательной. Свойства колебательной системы: Система имеет положение устойчивого равновесия. При выведении системы из положения равновесия, в ней возникает внутренняя возвращающая сила. Система обладает инертностью. Поэтому она не останавливается в положении равновесия, а проходит его. Колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил, называются свободными . Все свободные колебания затухают.(например: колебание струны, после удара )Колебания, совершаемые телами под действием внешних периодически изменяющихся сил, называются вынужденными (например: колебание металлической заготовки при работе кузнеца молотом ). Резонанс - явление, при котором амплитуда вынужденных колебаний имеет максимум при некотором значении частоты вынуждающей силы. Часто это значение близко к частоте собственных колебаний, фактически может совпадать, но это не всегда так и не является причиной резонанса. Самоиндукция - это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС(самоиндукциея). Индуктивность - коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур Вокруг проводника с током существует магнитное поле, которое обладает энергией.
9 Мех. волны. Длина волны, скорость распространения волны и соотношения между ними. Термоядерная реакция. Применение атомной энергии. Перспективы и проблемы развития ядерной энергетики. Э.З: определение показателя преломления стеклянной пластины. Мех. волны - это распространяющиеся в упругой среде возмущения (отклонения частиц среды от положения равновесия). Если колебания частиц и распространение волны происходят в одном направлении, волну называют продольной, а если эти движения происходят в перпендикулярных направлениях, - поперечной. Продольные волны, сопровождаемые деформациями растяжения и сжатия, могут распространяться в любых упругих средах: газах, жидкостях и твердых телах. Поперечные волны распространяются в тех средах, где появляются силы упругости при деформации сдвига, т. е. в твердых телах. При распространении волны происходит перенос энергии без переноса вещества. Скорость, с которой распространяется возмущение в упругой среде, называют скоростью волны. Она определяется упругими свойствами среды. Расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней, называется длиной волны (ламбда). Длина волны - расстояние, которое волна успевает преодолеть двигаясь в пространстве со скоростью света за один период, который в свою очередь - величина, обратная частоте. Чем выше частота - тем короче длина волны. Термоядерная реакция - разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые за счет кинетической энергии их теплового движения. Развитие индустриального общества опирается на постоянно растущий уровень производства и потребления различных видов энергии.(Резко сокращает использование природных ресурсов
10 Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее экспериментальные доказательства: диффузия, броуновское движение. Основные положения МКТ. Масса, размеры молекул. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Задача на применение формулы мех. работы
Диффузия - это явление распространения частиц одного вещества между частицами другого
Броуновское движение - это движение нерастворимы в жидкости частиц под действиям молекул жидкости Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения: .Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов. .Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало. m 0 - масса молекулы (кг). Размер молекулы очень мал. Электродвижущая сила сил , то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока.
Закон Ома для полной цепи - сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.
11 Электромагнитные волны и из свойства. Принцип радиосвязи. Изобретение радио, современные средства связи. Температура и ее измерение Абсолютная температура. Температура – мера средней кинетической энергии движение молекул. Э.З: Измерение оптической силы собирающей линзы.
Электродвижущая сила - скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил , то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока. Устройство общих схем организации радиосвязи. Характеристика радиосистемы передачи информации, в которой сигналы электросвязи передаются посредством радиоволн в открытом пространстве. Радио - разновидность беспроводной передачи информации, при которой в качестве носителя информации используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве. 7 мая 1895 года русский физик Александр Степанович Попов (1859 - 1905/06) продемонстрировал первый в мире радиоприемник. Современные средства связи -это телефон, рация и тд. Температура - физическая величина, характеризующая тепловое состояние тел. Температура измеряется в градусах.
Абсолютная температура - это безусловная мера температуры и одна из главных характеристики
термодинамики. Температура - мера средней кинетической энергии молекул, энергия
пропорциональна температуре.
12 Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый и второй законы термодинамики. Генератор переменного тока. Трансформатор. Производство и передача электроэнергии, энергосбережение в быту и на производстве. Э.З: Измерение ускорения свободного падения в данной точке земли.
В термодинамике движение тела как целого не рассматривается, речь идет о перемещении частей макроскопического тела друг относительно друга. В результате может меняться объем тела, а его скорость остается равной нулю. Работа в термодинамике определяется так же, как и в механике, но она равна не
изменению кинетической энергии тела, а изменению его внутренней энергии. Внутренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) - полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил. Следовательно, внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия между ними и внутримолекулярной энергии. Первый закон термодинамики Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.
Второй закон термодинамики . Невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.генератор переменного тока это прибор производящий переменный ток
Трансформатор- это Устройство, служащее для понижения или повышения тока или напряжения. Энергосбережение – создание новых технологий которые потребляют меньше энергии(новые лампы и пр.)
Тепловые двигатели. КПД тепловых двигателей. Тепловые двигатели и экология. Радиолокация, применение радиолокации. Экспериментальное задание: измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.
Тепловой двигатель - устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры.
Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы A´, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя:
Непрерывное развитие энергетики, автомобильного и других видов транспорта, возрастание потребления угля, нефти и газа в промышленности и на бытовые нужды увеличивает возможности удовлетворения жизненных потребностей человека. Однако в настоящее время количество ежегодно сжигаемого в различных тепловых машинах химического топлива настолько велико, что все более сложной проблемой становится охрана природы от вредного влияния продуктов сгорания. Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду“связано с действием различных факторов.
Радиолока́ция - область науки и техники, объединяющая методы и средства локации (обнаружения и измерения координат) и определения свойств различных объектов с помощью радиоволн.
Ракеты с радиолокационным наведением оснащаются для выполнения боевых задач специальными автономными устройствами. Океанские суда используют радиолокационные системы для навигации. На самолетах радиолокаторы используют для решения ряда задач, в том числе для определения высоты полета относительно земли.
