1.Механическое движение. Путь. Скорость. Ускорение

Механическим движением называется изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Примеры:

-падающее тело изменяет положение относительно окон здания с течением времени;

-автомобиль изменяет положение относительно зданий, деревьев с течением времени;

-Земля изменяет положение относительно Солнца и планет с течением времени;

-маятник изменяет положение относительно часов, стен с течением времени.

2. Любое тело в физике рассматривается, как материальная точка, если его размерами можно пренебречь по сравнению с расстоянием, которое это тело проходит. При этом материальная точка обладает массой этого тела

Например:

-самолет при полете из Москвы в Париж,

-Земля при движении в течение года по её орбите,

- автомобиль, движущийся по трассе.

3. Для определения положения тела в пространстве, его скорости, ускорения, траектории и др характеристик движения необходимо связать его с системой координат. Система координат - это совокупность тела отсчета, системы координат и способа счета времени

Например: наша школа относительно кинотеатра имеет одни координаты, относительно «Березки» - другие. Пассажир в трамвае относительно трамвая имеет одну скорость, относительно земли - другую.

Траектория движения - воображаемая линия, вдоль которой движется тело. Длина участка траектории, пройденного телом за данный промежуток времени, называется пройденным путем. Пройденный путь измеряется в м, км, см и т д.

Перемещение - вектор, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением

Перемещение измеряют в тех же единицах, что и путь.

Скорость - векторная величина, равная изменению координаты тела в единицу времени.

5. РАВНОМЕРНЫМ ДВИЖЕНИЕМ называется движение, при котором тело за последовательные равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения

При равномерном движении скорость тела остается постоянной.

Перемещение тела S= v t Скорость v= S/ t

Координата тела х= х+ vt

6 РАВНОУСКОРЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ называется движение при котором скорость тела за последовательные равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину

Ускорение - векторная физическая величина, равная отношению изменения скорости за некоторый промежуток времени к величине этого промежутка.

а= (v - v) / t v = v +а t S= v t +а t /2

7. Характеристики движения координата, перемещение, скорость, ускорение, траектория в разных системах отсчета могут иметь разные значения

Например:

Координата тела относительно СО, связанной с деревом и в СО, связанной с телевышкой различны.

Скорость тела относительно дороги и относительно встречного автомобиля различны.

Скорость - векторная величина, равная изменению координаты тела в единицу времени.

5. РАВНОМЕРНЫМ ДВИЖЕНИЕМ называется движение, при котором тело за последовательные равные промежутки времени совершает одинаковые перемещения.

При равномерном движении скорость тела остается постоянной.

Перемещение тела S= v t Скорость v= S/ t

Координата тела х= х+ vt

6. РАВНОУСКОРЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМ называется движение при котором скорость тела за последовательные равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину

Ускорение - векторная физическая величина, равная отношению изменения скорости за некоторый промежуток времени к величине этого промежутка.

t a =( v - v0) / t v = v0 + a t S= v t +а t /2

7. Характеристики движения координата, перемещение, скорость, ускорение, траектория в разных системах отсчета могут иметь разные значения

Например:

Координата тела относительно СО, связанной с деревом и в СО, связанной с телевышкой различны.

Скорость тела относительно дороги и относительно встречного автомобиля различны.

7. Характеристики движения координата, перемещение, скорость, ускорение, траектория в разных системах отсчета могут иметь разные значения

Например:

Координата тела относительно СО, связанной с деревом и в СО, связанной с телевышкой различны.

Скорость тела относительно дороги и относительно встречного автомобиля различны.

2. Явление инерции. Первый закон Ньютона. Сила и сложение сил. Второй закон Ньютона

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называется инерцией. Примеры: Человек, разбежавшись, по инерции движется вперед и не может сразу остановиться, невозможно мгновенно остановить машину, поезд и т. д.

Первый закон Ньютона.

Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела (или действия других тел компенсируются). Этот закон часто называется законом инерции, поскольку движение с постоянной скоростью при компенсации внешних воздействий на тело называется инерцией.

Например:

-тело покоится на столе, оно сохраняет скорость, так как притяжение к Земле уравновешено действием стола;

-самолет летит с постоянной скоростью, если притяжение к Земле уравновешено подъемной силой крыльев, а трение о воздух уравновешено тягой двигателя.

Во всех вышеперечисленных случаях равнодействующая сил, приложенных к телу равна нулю.

Системы отсчета относительно которых тела сохраняют скорость в отсутствие действия на них других тел называются ИНЕРЦИАЛЬНЫМИ системами.

2.Сила- векторная физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое.

В механике рассматривают силу тяжести, упругости, трения и др.

Равнодействующей называют силу, которая оказывает на тело такое же действие как несколько приложенных к нему сил вместе. Прием нахождения равнодействующей силы называется сложением сил.

Чтобы сложить силы, направленные по одной прямой в одну сторону, надо сложить модули сил.

Для сложения сил, направленных в противоположные стороны из большей по модулю силы вычитают меньшую. Если силы направлены под углом друг к другу, используют правило треугольника (многоугольника) или параллелограмма.

Второй закон Ньютона. Сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение

Ускорение прямо пропорционально действующей (или равнодействующей) силе и обратно пропорционально массе тела.
Законы Ньютона позволяют объяснить закономерности движения планет, их естественных и искусственных спутников. Иначе, позволяют предсказывать траектории движения планет, рассчитывать траектории космических кораблей и их координаты в любые заданные моменты времени. В земных условиях они позволяют объяснить течение воды, движение многочисленных и разнообразных транспортных средств (движение автомобилей, кораблей, самолетов, ракет). Для всех этих движений, тел и сил справедливы законы Ньютона.

Законы Ньютона выполняются только в ИСО.

3. Третий закон Ньютона. Импульс . Закон сохранения импульса. Объяснение реактивного движения на основе закона сохранения импульса.

Третий закон Ньютона. Из опытов по взаимодействию тел следует

,

Из второго закона Ньютона

F1 = m1a1 F2 = m2a 2

ПОЭТОМУ

.

Третий закон Ньютона: тела взаимодействуют друг с другом с силами, равными по величине и противоположными по направлению.

Силы взаимодействия между телами:

направлены по одной прямой,

равны по величине, противоположны по направлению,

приложены к разным телам, поэтому друг друга не уравновешивают,

всегда действуют парами

и имеют одну и ту же природу.

Например: лошадь тянет телегу; мяч и Земля; два магнита или два заряженных шарика.

Импульс тела -- векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость

Предположим, что взаимодействуют друг с другом два тела с массами m l и m 2, движущиеся относительно выбранной системы отсчета со скоростями . На тела при их взаимодействии действовали силы

Импульсов обоих тел (тележек) до взаимодействия, в правой -- сумма импульсов тех же тел после взаимодействия. Импульс каждой тележки изменился, сумма же осталась неизменной. Это справедливо для замкнутых систем, к которым относят группы тел, не взаимодействующих с телами, не входящими в эту группу. Отсюда вывод, т. е. закон сохранения импульса: геометрическая сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему у остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Примером проявления закона сохранения импульса является реактивное движение. Реактивное движение происходит за счет того, что от тела отеляется и движется с некоторой скоростью какая-то его часть.

Например, движение космической ракеты. До старта импульс ракеты был равен нулю. Значит суммарный импульс оболочки ракеты и выбрасываемого из него газа по закону сохранения импульса также равен нулю. Пусть М - масса ракеты, v - её скорость, m - масса вытекающей струи газа, u - скорость газа.

0 = Mv + mu 0 = Mv - mu Mv = mu v = mv / M

Скорость ракеты тем больше, чем больше масса выбрасываемого газа и скорость вытекания газов, чем меньше общая масса ракеты.

Реактивное движение наблюдается в природе (движение осьминога) и очень широко применяется в технике (водометный катер, огнестрельное оружие, движение ракет и маневрирование космических кораблей).

4.Сила тяжести. Свободное падение. Ускорение свободного падения. Закон всемирного тяготения

Сила, с которой Земля притягивает к себе тела, называется силой тяжести. Сила тяжести направлена вертикально вниз (к центру Земли) и сообщает телам ускорение, которое называется ускорением свободного падения. Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения равно g = 9,8 м/с за секунду. Согласно 2 закону Ньютона F = gm

Падение тел под действием силы тяжести называется свободным падением. Свободное падение тел - прямолинейное равноускоренное движение с постоянным ускорением 9,8 м/с за секунду. 2

Скорость тела v = v0 + gt Перемещение тела (высота, с которой оно падало)

S = v0t +gt /2

Если тело бросить вертикально вверх с некоторой начальной скоростью, оно под действием силы тяжести будет двигаться с ускорением сводного падения, которое направлено против начальной скорости. Такое движение будет равнозамедленным

v = v0 - gt S = v0t - gt /2

Действие силы тяжести является следствием явления всемирного тяготения: все тела в природе притягиваются друг к другу. Закон всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном в 17 веке.

Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними

5.Сила упругости. Объяснение устройства и принципа действия динамометра. Сила трения. Трение в природе и технике

МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ. ТЕПЛОВОЕ ДВИЖЕНИЕ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ. БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ И ДИФФУЗИЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА

Все вещества, независимо от их агрегатного состояния, состоят из огромного числа частиц (молекул, атомов или ионов), эти частицы непрерывно и хаотически движутся, а также взаимодействуют между собой (притягиваются и отталкиваются) Эти положения имеют опытное подтверждение.

Опытным обоснованием дискретности строения вещества является растворение краски в воде, приготовление чая и многие технологические процессы. Об этом же свидетельствуют фотографии, выполненные с помощью электронного микроскопа.

Непрерывность, хаотичность движения частиц вещества подтверждается существованием ряда явлений: диффузии -- самопроизвольного перемешивания разных веществ вследствие проникновения частиц одного вещества между частицами другого; броуновского движения -- беспорядочного движения взвешенных в жидкостях мелких частиц под действием ударов молекул жидкости. Непрерывное хаотичное движение частиц вещества называется тепловым движением.

О том, что частицы вещества взаимодействуют между собой, говорят опытные факты: притяжение (слипание, смачивание, усилие при растяжении), отталкивание (упругость, несжимаемость твердых и жидких тел). Силы взаимодействия частиц вещества проявляются только на расстояниях, сравнимых с размерами самих частиц.

Вещество может находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Агрегатное состояние вещества зависит от характера движения и взаимодействия частиц. Газообразное состояние (газы легко сжимаются, занимают весь объем, имеют малую плотность) характеризуется большими расстояниями и слабым взаимодействием частиц вещества. Жидкое состояние (жидкости практически не сжимаются, принимают форму сосуда) характеризуется плотной упаковкой и ближним порядком в расположении частиц. Твердое состояние (тела несжимаемы), характеризуется плотной упаковкой и дальним порядком в расположении частиц. Частицы твердых тел расположены упорядоченно и образуют кристаллическую решетку.

6. ДАВЛЕНИЕ. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ. ЗАКОН ПАСКАЛЯ. ЗАКОН АРХИМЕДА

Результат действия силы часто зависит от площади поверхности, на которую действует сила. Например, мальчик на лыжах легко скользит по рыхлому снегу. А рядом мальчик в ботинках проваливается в сугроб.

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

P = F/ S

Давление измеряется в Н/м или в Па (паскалях)

Газы оказывают давление на стенки сосуда. Причина - удары молекул о стенки сосуда, в результате которых на стенки действует сила давления. Давление газа зависит от занимаемого объема ( чем меньше объем, тем больше давление)

Основной причиной давления жидкостей на дно, стенки сосуда и погруженные в них тела является вес жидкостей. Жидкости и газы передают оказываемое на них давление в каждую точку жидкости или газа (закон Паскаля).

Для расчета давления жидкостей применяют формулу

p = g ph

где p -плотность жидкости, g -ускорение свободного падения, h -высота столба жидкости от свободной поверхности до уровня, на котором определяется давление.

Атмосфера -воздушная оболочка Земли. В результате того, что верхние слои атмосферы давят на нижние с силой веса, поверхность Земли испытывает давление 101300 Па -нормальное атмосферное давление. С высотой давление уменьшается. Для измерения атмосферного давления используют приборы - барометры. Жидкостный манометр позволяет сравнить атмосферное давление с давлением столба ртути. Нормальное атмосферное давление - 760 мм. рт. ст.

В жидкостях и газах на погруженные в них тела действует выталкивающая сила. Эта сила направлена против силы тяжести и равна

F= g p v

p- плотность жидкости или газа, g - ускорение свободного падения, v -объем погруженной в жидкость или газ части тела.

7. Работа силы. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии

Физическая величина, равная произведению модуля силы на модуль перемещения и косинус угла между ними (рис. 8), называется механической работой: А = Fs cos а. Работа -- величина скалярная. Единица работы -- джоуль (Дж). 1 Дж -- это работа, совершаемая силой в 1 Н при перемещении на 1 м.

В зависимости от направлений векторов силы и перемещения механическая работа может быть положительной, отрицательной или равной нулю. Например, если векторы F и s сонаправлены, то cos 0° = 1 и А > 0 . Если векторы F и s направлены в противоположные стороны, то cos 180° = -1 и А < 0. Если же F и s перпендикулярны, то cos 90° = 0 и А = 0.

Энергией называется физическая величина, измеряемая работой, которую может совершить тело или система тел. Энергия, как и работа, измеряется в джоулях.

К механической энергии относятся: потенциальная энергия тяготения

Потенциальная энергия деформированных тел

Кинетическая энергия движущихся тел

Переход механической энергии из одного вида в другой подчиняется закону сохранения механической энергии: в изолированной системе тел, между которыми действуют лишь силы тяготения и упругости, механическая энергия остается неизменной.

Справедливость этого закона подтверждает следующий пример. С высоты Н на упругую плиту падает шар (рис. 9). Система тел «шар -- земля» изолированная (сопротивление воздуха не учитывается).

Поэтому механическая энергия тела в процессе его движения не меняется. По мере падения тела его потенциальная энергия будет уменьшаться, но зато будет возрастать кинетическая энергия.

Если в положении I механическую энергию составляет потенциальная энергия тяготения, то в положении II тело обладает потенциальной и кинетической энергией. Когда шар подлетает к плите (см. положение III), он обладает только кинетической энергией. В момент соударения шара с плитой он теряет потенциальную энергию тяготения и кинетическую энергию движения и на первый взгляд механическая энергия исчезает. Однако это не так -- поскольку шар и плита деформируются при ударе. Возникает потенциальная энергия взаимодействующих тел (шар и плита), которая и составляет механическую энергию системы в этот момент.



8. Механические колебания. Механические волны. Звук. Колебания в природе и технике

Механическими колебаниями называют движения тел, которые точно (или приблизительно) повторяются через равные промежутки времени. Примерами механических колебаний являются колебания математического (рис. 11) или пружинного (рис. 12) маятников.

Колеблются ветви деревьев, маятник в часах, игла швейной машины, поршень в двигателе.

Величины, которые являются характеристикой колебательного движения:

- А - амплитуда колебаний, модуль наибольшего отклонения тела от положения равновесия, измеряется в метрах;

- Т - период колебаний, время одного полного колебания, измеряется в секундах;

- - частота колебаний, число колебаний в единицу времени, измеряется в герцах.

Т = 1/ = 1/Т

Системы тел, которые способны совершать свободные колебания, называются колебательными системами. Например: шарик, нить, Земля.. пружина, груз, Земля.

Свободные (собственные) колебания совершаются под действием внутренних сил колебательной системы, а вынужденные -- под действием внешней переменной силы.

Частота свободных колебаний определяется характеристиками самой системы (длина нити маятника, масса груза и др) Частота вынужденных колебаний определяется частотой внешней силы..

Колебательные движения происходят по закону синуса (косинуса), если: 1) сила, действующая на тело в любой точке траектории, направлена к положению равновесия, а в самой точке равновесия равна нулю; 2) сила пропорциональна отклонению тела от положения равновесия.

Механические волны -- это распространение возмущений в упругой среде. Если колебания частиц и распространение волны происходят в одном направлении, волну называют продольной (волна в пружине, звуковая волна), а если эти движения происходят в перпендикулярных направлениях, поперечной (в шнуре).

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, называется скоростью волны. Она определяется упругими свойствами среды. Расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней (Г), называется длиной волны (ламбда).

Звуковые волны -- это продольные волны, в которых колебания частиц происходят с частотой от 20 до 20 000 Гц Эти волны вызывают у человека звуковые ощущения. Скорость звука в различных средах разная, в твердых телах и жидкостях она значительно больше, чем в воздухе. Источниками звука являются колеблющиеся в звуковом диапазоне тела.

10.Тепловое равновесие. Температура. Измерение температуры. Связь температуры со скоростью хаотического движения частиц

В окружающем нас мире многие явления связаны с нагреванием или охлаждением тел.

Степень нагретости тел характеризует физическая величина - температура. Температура тел измеряется с помощью термометров и выражается в градусах.

При более высокой температуре быстрее происходят такие явления, как диффузия, испарение. Тела при нагревании расширяются. Это объясняется тем, что скорость молекул вещества при повышении температуры увеличивается, а при понижении уменьшается. Беспорядочное движение частиц вещества называют тепловым движением.

Если опустить в горячую воду холодную ложку, то более быстрые молекулы воды при контакте с медленными молекулами металла передадут им часть своей кинетической энергии. Частицы ложки начинают двигаться быстрее, температура ложки вырастет. Изменение температуры обоих тел прекратится, когда температура воды и ложки сравняется. Такое состояние называется тепловым равновесием. Тела, находящиеся в тепловом равновесии имеют одинаковую температуру. Теплообмен между ними отсутствует.

При измерении температуры тела мы приводим его в контакт с термометром и ждем, пока наступит тепловое равновесие. Измеряемая температура становится равной температуре жидкости в термометре, и по шкале прибора мы её измеряем.

11. Внутренняя энергия тел. Работа и теплопередача, как способы изменения внутренней энергии тела. Закон сохранения энергии в тепловых процессах

Молекулы и атомы вещества участвуют в непрерывном хаотическом тепловом движении. Следовательно они обладают кинетической энергией. При этом частицы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются), то есть обладают потенциальной энергией

Внутренняя энергия -- это суммарная кинетическая энергия движения и потенциальная энергия взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело.

Внутренняя энергия зависит от температуры тела (с увеличением скорости молекул увеличивается температура тел), его агрегатного состояния (изменяется потенциальная энергия частиц), от химических, атомных и ядерных реакций. Она не зависит ни от механического движения тела, ни от положения этого тела относительно других тел.

Внутреннюю энергию можно изменить путем совершения работы и теплопередачи:

- если над телом совершается работа, то внутренняя энергия тела увеличивается; если же это тело совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается (газ поднимает поршень и его энергия уменьшается);

- если телу передать некоторое количество теплоты, его внутренняя энергия увеличивается (температура растет). Если же само тело отдает количество теплоты, его энергия уменьшается (тело остывает).

В тепловых процессах, как и во всех явлениях природы, выполняется закон сохранения энергии.

При свершении работы над телом механическая энергия переходит во внутреннюю, а при теплопередаче более нагретое тело передает часть своей внутренней энергии менее нагретому телу.

 При падении тел на землю потенциальная энергия (Еп= mgh) превращается в кинетическую

При ударе тел о землю механическая энергия превращается во внутреннюю.

Во всех этих явлениях энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно. Она только переходит из одного вида в другой или передается от одного тела к другому. При этом её величина сохраняется.

12. Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике

Различают три способа передача тепла от одной части тела к другой - теплопроводности, конвекция, излучение.

Теплопроводность -- это перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым участкам в результате теплового движения и взаимодействия частиц. Частицы более нагретого участка движутся быстрее и при столкновении передают часть своей энергии менее быстрым частицам холодного участка. Скорость частиц и их энергия растет, участок тела нагревается. Хорошую теплопроводность имеют металлы , у жидкостей теплопроводность невелика, и малую теплопроводность имеют газы. Различная теплопроводность объясняется особенностями строения твердых тел, жидкостей и газов.

Степень теплопроводности тел учитывается при конструировании машин, в строительном деле. Если необходима теплоизоляция, применяют пористые материалы, вещества с низкой теплопроводностью. Нагревательные поверхности изготовляют из металлов.

Конвекция -- это процесс передачи тепла путем переноса энергии потоками жидкости или газа. Нагретые струйки жидкости или газа имеют меньшую плотность и становятся легче окружающего вещества. Под действием силы Архимеда они поднимаются вверх. На их место приходят более холодные струи потоки вещества. земледелии (парники и теплицы).

Явление конвекции проявляется при отоплении и охлаждении жилых помещений, при образовании тяги в печных и заводских трубах, а также ветров в атмосфере.

Излучение -- это процесс переноса энергии от одного тела к другому с помощью тепловых (инфракрасных), видимых и других лучей. При одной и той же температуре тела с темной поверхностью сильнее излучают (поглощают) энергию, чем со светлой. Это явление учитывается человеком в быту (светлые тона одежды в теплые периоды года), в технике (окраска холодильников, кораблей, самолетов, газохранилищ).

13. Количество теплоты. Удельная теплоёмкость. Плавление и кристаллизация

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты.

Количество теплоты, необходимое для нагревания или выделенное при остывании вещества зависит: от материала вещества, его массы и изменения температуры тела. Зависимость от материала учитывает физическая величина, которая называется удельной теплоёмкостью вещества .

Удельная теплоёмкость - физическая величина, которая показывает, какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1 С. Такое же количество теплоты выделяется при остывании 1 кг этого вещества на 1 С.

Q =cm (t - t )

Q- количество теплоты (Дж)

С - удельная теплоемкость (Дж/ кг С)

t - начальная температура ( С)

t - конечная температура (С)

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называется плавлением. Обратный процесс называется отвердеванием или кристаллизацией.. Температура, при которой вещество плавится (отвердевает), называется температурой плавления (отвердевания) вещества. Температура плавления и отвердевания для данного вещества при одинаковых условиях одинакова.

При плавлении (отвердевании) температура вещества не меняется. Однако это не значит, что в процессе плавления к телу не надо подводить энергию. Опыт показывает, что если подача энергии путем теплообмена прекращается, то прекращается и процесс плавления.

При плавлении подводимая к телу теплота идет на уменьшение связей между частицами вещества, т. е. на разрушение кристаллической решетки. При этом уменьшается энергия взаимодействия между частицами. Небольшая же часть теплоты при плавлении расходуется на совершение работы по изменению объема тела, так как у большинства веществ при плавлении объем возрастает. В процессе плавления к телу подводится некоторое количество теплоты, которая называется теплотой плавления. Теплота плавления пропорциональна массе расплавившегося вещества.

Q = m

Величина (ламбда) называется удельной теплотой плавления вещества. Удельная теплота плавления показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы расплавить 1 кг данного вещества при температуре плавления. Она измеряется в Дж/кг.

В процесс кристаллизации уменьшается скорость и кинетическая энергия молекул, силы притяжения начинают постепенно удерживать движущиеся молекулы друг около друга, происходит восстановление кристаллической решетки вещества. Выделяемая при этом энергия идет на поддержание температуры охлаждаемого вещества.

График плавления и отвердевания вещества.

14. Испарение и конденсация. Кипение. Влажность

Испарение -- это парообразование, происходящее с поверхности жидкости. Молекулы жидкости при одной и той же температуре движутся с разными скоростями. Если достаточно быстрая молекула окажется у поверхности жидкости, то она может преодолеть притяжение соседних молекул и вылететь из жидкости. Вылетевшие с поверхности жидкости молекулы образуют пар. Одновременно с испарением происходит перенос молекул из пара в жидкость. Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.

Если нет притока энергии к жидкости извне, то испаряющаяся жидкость охлаждается. Конденсация пара сопровождается выделением энергии.

Скорость испарения жидкости зависит от рода жидкости и от ее температуры, от площади ее поверхности, от движения воздушных масс (ветра) над поверхностью жидкости.

Кипение -- это испарение изнутри и с поверхности жидкости. При нагревании жидкости пузырьки воздуха (он растворен в ней) внутри нее постепенно растут. Архимедова сила, действующая на пузырьки, увеличивается, они всплывают и лопаются. Эти пузырьки содержат не только воздух, но и водяной пар, так как жидкость испаряется внутрь этих пузырьков.

Температура кипения -- это температура, при которой жидкость кипит . В процессе кипения при t = const к жидкости следует подводить некоторое количество теплоты

Теплота парообразования пропорциональна массе вещества, превратившегося в пар.

Q = Lm

Величина L - удельная теплота парообразования и конденсации (Дж/кг)

Она показывает, какое количество теплоты необходимо для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения. Ее единица-- Дж/кг.

Наибольшая часть теплоты парообразования расходуется на разрыв связей между частицами, некоторая ее часть идет на работу, совершаемую при расширении пара.

С ростом атмосферного давления температура кипения жидкости повышается, а удельная теплота парообразования уменьшается.

Вследствие непрерывного испарения воды с поверхности водоёмов и растительных покровов в земной атмосфере содержится водяной пар.

- абсолютная влажность воздуха, показывает, сколько граммов водяного пара содержится в 1 м воздуха при данных условиях. Чтобы судить о степени влажности воздуха, необходимо знать, близок или далек водяной пар от состоянии насыщения.

Пар, находящийся в динамическом состоянии со своей жидкостью называется насыщенным паром.

Отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре называется относительной влажностью воздуха.

- абсолютная влажность (кг/м )

- плотность насыщенного пара при данной температуре (кг/м )

Для определения влажности воздуха используют приборы - гигрометры и психрометр.

15.Электризация тел. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие зарядов. Закон сохранения электрического заряда

Тела, способные после натирания притягивать легкие предметы, называют наэлектризованными. Степень электризации тел в результате взаимного трения характеризуется величиной и знаком электрического заряда, полученного телом. Например, эбонитовая палочка, потертая о мех, электризуется отрицательно, а стеклянная палочка, потертая о шелк, электризуется положительно.

Знак заряда тел в результате электризации определяется тем, что одни вещества при трении отдают электроны, а другие их присоединяют.

В атомах тех веществ, где электрон находится далеко от ядра и слабо с ним связан (например, в стекле), энергия связи электрона с атомом мала. Электрон может легко оторваться от атома. Атом при этом превращается в положительный ион, а вещество (стеклянная палочка) заряжается положительно.

В других веществах (например, в шелке) ядро атома сильно удерживает электрон. Атом этого вещества может присоединить к себе дополнительный электрон, образуя отрицательный ион. Вещество (шелк) при этом заряжается отрицательно. В результате трения стекло заряжается положительно, а шелк отрицательно. Иными словами, электрические заряды не создаются и не исчезают, они лишь перераспределяются между контактирующими телами.

Многочисленные опыты показывают, что тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, взаимно отталкиваются, а тела, имеющие заряды противоположного знака, взаимно притягиваются.

Система тел, которая не взаимодействует с окружающими телами, называется замкнутой или изолированной системой тел.

Явление электризации тел подчиняется закону сохранения электрического заряда: во всех явлениях электризации тел в замкнутой системе суммарный электрический заряд сохраняется.

На основе взаимодействия зарядов одинакового знака работают приборы: электроскоп и электрометр, с помощью которых можно обнаружить наличие заряда и определить его знак.

16. Постоянный электрический ток. Электрическая цепь Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи

Если в проводнике создать электрическое поле, то свободные электроны под действием электрических сил начнут двигаться упорядоченно, т. е. преимущественно в одном направлении. Такое движение электронов называется электрическим током. Скорость движения электронов -- до нескольких миллиметров в секунду, а скорость распространения электрического поля 300 000 км/с. Поэтому при создании электрического тока в проводнике все свободные электроны практически одновременно придут в упорядоченное движение.

Если число электронов, проходящих через поперечное сечение проводника, не изменяется со временем, то такой ток называют постоянным. Электрический ток возникает не только при упорядоченном движении свободных электронов в металле, но и при упорядоченном движении положительных и отрицательных ионов в растворах электролитов, ионов в газах и т. д.

Для создания постоянного тока в проводнике необходимо в нем все время поддерживать электрическое поле. Электрическое поле в проводниках замкнутой электрической цепи создается и поддерживается с помощью источников постоянного тока. Наиболее широкое применение в практике получили гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы, солнечные батареи.

Условия существования электрического тока таковы: наличие свободных зарядов, источника тока, создающего электрическое поле.

Электрическая цепь - это источник тока, потребитель и соединительные провода.

Напряжение, сила тока и сопротивление -- физические величины, характеризующие явления, происходящие в электрических цепях. Эти величины связаны между собой. Эту связь впервые изучил немецкий физик Георг Ом.

Закон Ома звучит так: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению участка

Из формулы следует, что . Так как сопротивление данного проводника не зависит ни от напряжения, ни от силы тока, то последнюю формулу надо читать так: сопротивление данного проводника равно отношению напряжения на его концах к силе протекающего по нему тока.

Причиной сопротивления металлического проводника является взаимодействие электронов при их движении с ионами кристаллической решетки. Отсюда предположение: сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от металла, из которого изготовлен проводник.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества выражают формулой:



17. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Использование теплового действия тока в технике

Электрическое поле в проводнике совершает работу по упорядоченному перемещению электрических зарядов. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

Чтобы определить работу электрического тока, необходимо напряжение на концах участка цепи умножить на электрический заряд, прошедший по проводнику А = U q

Зная, что заряд равен q= I t можно записать формулу для работы тока

A= UIt

Работа эл тока равна произведению напряжения на концах участка цепи на силу тока и время, в течение которого совершается работа.

Работа измеряется в джоулях, значит 1 Дж=1В 1А 1с

Из закона Ома известно, что U= IR , следовательно работу можно определить по формуле A= I Rt Этой формулой удобно пользоваться при расчете участков цепи с последовательным соединение проводников

I= U/ R A= U /( R) t

Данная формула справедлива для параллельного соединения проводников.

Работа, которую совершает эл ток в единицу времени, называется мощностью тока.

P= A/ t P= UI P= I R P= U / R

Мощность тока измеряется в ваттах . 1Вт=1В 1А

Внесистемные единицы мощности 1Вт ч=3600 Дж 1кВт ч= 3 600 000Дж

Электрический ток при прохождении по проводнику нагревает его. Количество теплоты, выделенное проводником с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению и времени прохождения тока. Q= I R t Этот закон был открыт в 19 веке двумя учеными и носит их имя Закон Джоуля - Ленца.

Тепловое действие тока широко используется в технике:

Электронагревательные приборы, лампы накаливания, печи для сушки, плавильные печи.

18. Электрическое поле. Действие электрического поля на электрические заряды

Пространство, окружающее наэлектризованное тело, отличается от пространства, находящегося вокруг ненаэлектризованных тел. Иначе говоря, с каждым зарядом обязательно связано электрическое поле, которое непосредственно действует с некоторой силой на все остальные заряды. Электрическое поле материально. Оно может быть обнаружено по воздействию на заряженные тела. Это подтверждается следующим (одним из многочисленных) опытом. Если заряженной палочкой прикоснуться к подвешенной на нити гильзе (из металлической фольги), то она оттолкнется. Чем ближе гильза к палочке, тем с большей силой действует на нее электрическое поле палочки. Следовательно, вблизи заряженных тел действие поля сильнее, а при удалении от них поле ослабевает. Электрическое поле исследуют с помощью пробного заряда, находящегося на шарике малых размеров.

Сила, с которой электрическое поле действует на внесенный электрический заряд направлена вдоль прямой, соединяющей заряды. Её величина прямо пропорциональна величинам зарядов, (образующего поле и внесенного в поле) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между заряженными телами.

19. Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током

В 1820 году датский ученый Эрстед на опыте обнаружил существование магнитного поля вокруг проводника с током. Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц, следовательно магнитное поле существует вокруг движущихся заряженных частиц.

Магнитное поле проявляется около постоянных магнитов. Согласно гипотезе Ампера в постоянных магнитах существуют элементарные замкнутые токи, вокруг которых существует магнитное поле.

Магнитное поле можно обнаружить по действию на проводник с током, а так же на магнитную стрелку.

Обнаружить магнитное поле тока в плоскости, перпендикулярной проводнику, помогают железные опилки и магнитные стрелки. Пространственная ориентация опилок и стрелок изменяется на противоположную (на 180°) при изменении направления тока в проводнике. Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называются магнитными линиями или линиями индукции магнитного поля Линии магнитной индукции для прямого проводника с током являются концентрическими окружностями с центром на оси проводника. Они замкнуты, т. е. не имеют начала и конца. Магнитное поле с замкнутыми линиями магнитной индукции называется вихревым.( рис 36)

Тела, длительное время сохраняющие магнитные свойства, называются постоянными магнитами. Области наибольшей намагниченности называются полюсами магнита. У постоянного магнита два полюса: северный (синий) и южный (красный). Одноименные полюса магнита отталкиваются, разноименные - притягиваются.

Многочисленные опыты свидетельствуют о том, что магнитное поле действует на проводник с током, с силой, направление которой можно определить по правилу левой руки:

Если левую руку расположить так, что линии магнитной индукции будут входить в ладонь, четыре пальца будут направлены по току в проводнике, то отставленный на 90 большой палец покажет направление силы.

Магнитное поле действует на упорядоченно движущиеся электрические заряды. На неподвижные заряды магнитное поле не действует.

20. Явление электромагнитной индукции. Индукционный ток. Опыты Фарадея. Переменный ток

Произведение индукции магнитного поля, пронизывающего замкнутый контур, площади контура и косинуса угла между вектором индукции и нормалью к поверхности называется потоком магнитной индукции

Ф = ВSсоs

Единицы измерения - 1 Вб(вебер) Поток магнитной индукции изменяется при изменении индукции магнитного поля ( изменение силы тока, магнитных свойств среды, расстояния), площади контура или при вращении контура.

Явление электромагнитной индукции заключается в том, что при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего замкнутый проводящий контр, в контуре возникает индукционный ток.

Явление электромагнитной индукции было открыто в 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем. Явление можно показать на опытах:

- вносим (и выносим) магнит внутрь катушки, замкнутой на гальванометр;

- две катушки надеваем на один сердечник, одну из катушек замыкаем на гальванометр, ток во второй катушке изменяем;

- на той же установке перемещаем верхнюю катушку с током относительно нижней.

Во всех опытах гальванометр показывает прохождение индукционного тока.

Причина появления тока - изменение магнитного потока.

Явление электромагнитной индукции лежит в основе получения переменного тока.

Переменный ток - эл ток, периодически изменяющийся по модулю и направлению

Устройство для получения переменного тока называется индукционным генератором. В основе его устройства вращающиеся в магнитном поле замкнутые витки. Уложенные в пазы неподвижного стального цилиндра витки из медной проволоки образуют статор (неподвижную часть). Вращающийся электромагнит - ротор создает переменный магнитный поток.

Переменный ток используется в быту, на транспорте, в промышленности.

21. Закон прямолинейного распространения света Закон отражения света. Плоское зеркало. Явление преломления света

Свет - видимое излучение. Источники света делятся на естественные (Солнце, звезды, молния, полярное сияние) и искусственные ( лампы, пламя, экраны, газоразрядные трубки)

Закон прямолинейного распространения света. В прозрачной однородной среде свет распространяется по прямым линиям. Этот закон позволяет объяснить, как возникают солнечные и лунные затмения, образуется тень и полутень.

Падая на поверхность, световые лучи отражаются от неё. Различают зеркальное отражение и рассеянное диффузное отражение. При зеркальном отражении выполняется закон отражения:

Угол падения равен углу отражения

Падающий луч АО, отраженный луч ОВ и перпендикуляр ОС, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

Диффузную поверхность можно представить в виде целого ряда малых плоских поверхностей, расположенных под малыми углами друг к другу. Падающий на них свет отражается по разным направлениям.

Законы отражения света учитываются при построении изображения предмета в зеркалах (плоском, вогнутом и выпуклом) и проявляются в зеркальном отражении в перископах, в прожекторах, автомобильных фарах и во многих других технических устройствах.

При падении света на границу раздела двух сред часть света отражается в первую среду, а часть проходит во вторую среду, если она прозрачна, изменяя при этом направление своего распространения, т. е. преломляется.

При этом выполняется закон преломления света

Луч падающий АО и преломленный ОВ лежат в одной плоскости с перпендикуляром CО, проведенным в точке падения луча к плоскости раздела двух сред. Отношение синусов угла падения а и угла преломления постоянно для данных двух сред и называется показателем преломления второй среды по отношению к первой:

Законы преломления света учитываются при построении изображения во всевозможных линзах, призмах и их совокупности (микроскоп, телескоп), а также в оптических приборах (бинокли, спектральные аппараты, фотоаппараты и проекционные аппараты).

22.Линза. Фокусное расстояние линзы. Построение изображения в собирающей линзе. Глаз, как оптическая система

Линзами называются прозрачные тела, ограниченные двумя сферическими поверхностями. Линзы бывают выпуклыми (края толще, чем середина) и вогнутыми (середина толще).

Прямая, проходящая через центры сферических поверхностей, называется оптической осью. Оптическая ось, проходящая через центр линзы главная оптическая ось.

Если на собирающую линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то все лучи пересекутся в точке, лежащей на главной оптической оси - главном фокусе линзы.

У рассеивающей линзы фокус - точка пересечения мнимого продолжения лучей и называется мнимым фокусом.

Для построения изображения в линзе используется два основных луча:

1.Луч, идущий через оптический центр линзы без преломления;

2.Луч, параллельный главной оптической оси, который после преломления пойдет через главный фокус линзы.

Построение изображения в собирающей линзе.

Предмет за двойным фокусом Предмет между фокусом и двойным фокусом

Действительное, уменьшенное, Действительное, увеличенное, обратное обратное Предмет между фокусом и линзой

Мнимое, прямое увеличенное.

Глаз человека и многих животных - оптическая система. Он имеет почти шарообразную форму, защищен сверху склерой. Передняя часть склеры - роговица является прозрачной. За роговицей расположена радужная оболочка (окрашена).между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость. В радужной оболочке есть отверстие - зрачок. За ним прозрачное тело по форме напоминающее собирающую линзу - хрусталик. Остальную часть глаза заполняет прозрачное стекловидное тело. Задняя часть склеры покрыта сетчатой оболочкой - сетчаткой. На ней находятся окончания зрительного нерва.

Свет, падающий на глаз, преломляется на роговице, хрусталике и стекловидном теле. На сетчатке образуется действительное, уменьшенное, обратное изображение предмета. Свет раздражает окончания зрительного нерва, которое передается по нервным окончаниям в головной мозг.

23. Радиоактивность.Альфа-,бета- и гамма -излучение

В конце XIX в. французский физик А. Беккерель открыл явление радиоактивного излучения. Английский физик Э. Резерфорд исследовал природу этого излучения. Оказалось, что пучок радиоактивного излучения в сильном магнитном поле разделился на три части: а-, b- и у-излучения.

а-лучи -- ядро атома гелия, их масса равна 4 аем, заряд +2 элементарным зарядам;

b-лучи представляют собой поток быстро движущихся электронов, их масса ничтожно мала по сравнению с массой а-частиц, отрицательный заряд равен одному элементарному заряду - 1,6 10 Кл .

у-лучи -- коротковолновое электромагнитное излучение.

Э Резерфорд поместил радиоактивное излучение в магнитное поле. Под действием силы Лоренца а- и b-лучи отклонились в противоположные стороны, а гамма лучи не отклонились магнитным полем, что свидетельствует о том, что они не имеют заряда.

Явление естественной радиоактивности указывает на сложное строение атома. При радиоактивном распаде происходит самопроизвольное превращение ядер одного химического элемента в ядра другого.

При альфа распаде образуется химический элемент, который в таблице Менделеева находится на 2 клетки ближе к началу, при бета-распаде новый элемент находится на 1 клетку дальше от начала таблицы.

24. Опыт Резерфорда. Планетарная модель атома. Состав атомного ядра. Ядерные реакции

В экспериментах Резерфорда по изучению внутренней структуры атома золотая фольга облучалась а-частицами, проходящими через щели в свинцовых экранах со скоростью 107 м/с. а-частицы, испускаемые радиоактивным источником, представляют собой ядра атома гелия. После взаимодействия с атомами фольги а-частицы попадали на экраны, покрытые слоем сернистого цинка. Ударяясь об экраны, а-частицы вызывали слабые вспышки света . По количеству вспышек определялось число частиц, рассеянных фольгой на определенные углы. Подсчет показал, что большинство частиц проходит фольгу беспрепятственно. Однако некоторые а-частицы (одна из 20 000) резко отклонялись от первоначального направления . Столкновение частицы с электроном не может так существенно изменить ее траекторию, так как масса электрона в 7350 раз меньше массы а-частицы.

Резерфорд предположил, что отражение а-частиц обусловлено их отталкиванием положительно заряженными частицами, обладающими массами, соизмеримыми с массой а-частицы. На основании результатов подобного рода опытов Резерфорд предложил модель атома: в центре атома расположено положительно заряженное атомное ядро, вокруг которого (подобно планетам, обращающимся вокруг Солнца) вращаются под действием электрических сил притяжения отрицательно заряженные электроны. Атом электронейтрален: заряд ядра равен суммарному заряду электронов. Линейный размер ядра по крайней мере в 10 000 раз меньше размера атома. Такова планетарная модель атома по Резерфорду

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Протоны- элементарные частицы, масса которых равна 1 аем, а заряд + 1 заряду электрона, нейтроны имеют массу 1 аем и не имеют заряда.

Общее число протонов и нейтронов в ядре называется массовым числом. Это число стоит в таблице Менделеева сверху над значком химического элемента.

Число протонов в ядре называется зарядовым числом и ставится внизу перед буквенным обозначением элемента А Х Z

Протоны и нейтроны вместе называются нуклонами. Между нуклонами действуют ядерные силы. Ядерные силы короткодействующие ( 10 м), они действуют на расстояниях, соизмеримых с размерами самого ядра, не зависят от знака заряда частиц. Ядерные силы в 100 раз превосходят электромагнитные силы.

Для того, чтобы разбить ядро на отдельные нуклоны, необходимо произвести работу по преодолению ядерных сил, то есть сообщить ядру определенную энергию. Минимальная энергия, необходимая для расщепления ядра на отдельные нуклоны, называется энергией связи ядер

При соединении свободных нуклонов в ядро энергия наоборот выделяется Эта энергия по закону сохранения энергии равна энергии , необходимой для расщепления ядра, то есть энергии связи.

Ядерными реакциями называют превращения ядер одного химического элемента в ядра другого при их взаимодействии с элементарными частицами или друг с другом.

Например

N + He -- O + H

Al + n -- Na + He

В процессе ядерных реакций выполняются закон сохранения массы и закон сохранения заряда.

25. Роль физики в формировании научной картины мира. Наблюдение и описание физических явлений. Физический эксперимент. Измерение физических величин

Физика - наука о природе. Она знакомит нас с наиболее общими законами природы, которые объясняют явления окружающего мира, природы. Цель физики заключается в отыскании общих законов природы, их изучении и применении в практической деятельности человека.

Явлениями природы называются изменения, которые происходят в окружающем мире (механические, электрические, магнитные, тепловые, световые и др).

Источником физического познания является наблюдение. Но часто одних наблюдений недостаточно. Ученые проводят опыты, многократно воспроизводят явление в условиях лаборатории, всесторонне его изучают, производят измерения, расчеты.

К физическим величинам относят скорость, время, массу, силу, работу, энергию и др. Измерить физическую величину - это значит сравнить её с однородной величиной, принятой за единицу.