Физическкие законы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Механическое движение - изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени

Ускорение при равноускоренном движении - это векторная величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло. Определяет быстроту изменения скорости по модулю и направлению. Обозначается буквой a или и измеряется в метрах в секунду в квадрате. Рассчитывается по формуле:

Скорость - это векторная величина, равная отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден. Определяет как быстроту движения, так и его направление в данный момент времени. Обозначается буквой ? или и измеряется в метрах в секунду. Рассчитывается по формуле:

Путь - длинна траектории, по которой движется тело в течение некоторого времени. Обозначается буквой s и измеряется в метрах (м). Рассчитывается по формуле:

S=vt

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия других тел называется инерцией.

Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.

Системы отсчета, где закон инерции выполняется, называются инертными.

Системы отсчета, где закон инерции не выполняется - неинертными.

Сила - векторная величина. И она является мерой взаимодействия тел. Обозначается буквой F или и измеряется в ньютонах (Н).

Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

Равнодействующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а ее модуль равен сумме модулей составляющих сил.

Равнодействующая сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а ее модуль равен разности модулей составляющих сил.

Чем больше равнодействующая приложенных к телу сил, тем большее ускорение получит тело. При уменьшении силы в два раза ускорение тоже уменьшается в два раза, т.е.

Значит, ускорение, с которым движется тело постоянной массы, прямо пропорционально приложенной к этому телу силе, в результате которой возникает ускорение.

При увеличении массы тела в два раза, ускорение уменьшается в два раза, т.е. Значит, ускорение, с которым движется тело с постоянной силой, обратно пропорционально массе этого тела.

Количественная взаимосвязь между массой тела, ускорением, и равнодействующей приложенных к телу сил, называется вторым законом Ньютона.

Второй закон Ньютона: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе.

Математически второй закон Ньютона выражается формулой:

Третий закон Ньютона: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.

Математически третий закон Ньютона выражается так:

Импульс тела - векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость. Обозначается буквой р измеряется в килограммах на метрах в секунду. Рассчитывается по формуле:

Закон сохранения импульса: сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме после взаимодействия.

Рассмотрим реактивное движение на основе движения воздушного шарика с выходящей из него струей воздуха.

Согласно закону сохранения импульса суммарный импульс системы, состоящей из двух тел должен остаться таким же, каким был до начала истечения воздуха, т.е. равным нулю.

Поэтому шарик начинает двигаться в противоположную струе воздуха сторону с такой же скоростью, что его импульс равен модулю импульса воздушной струи.



2. Сила тяжести - сила, с которой Земля притягивает к себе тело. Обозначается F_тяж

Свободное падение - движение тел под действием силы тяжести.

В данном месте Земли все тела независимо от их масс и других физических характеристик совершают свободное падение с одинаковым ускорением.

Это ускорение называется ускорением свободного падения и обозначается буквой g.

Закон всемирного тяготения: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

G - Гравитационная постоянная

c*m1*(t-t1)+c*m2*(t-t2)=0; t=(m1*t1+m2*t2)/(m1+m2)

Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение называется, силой упругости. Обозначается F_упр . Находится по формуле:



3. Динамометр - прибор для измерения силы

Основная часть динамометра - стальная пружина, которой придают разную форму в зависимости от назначения прибора. Устройство простейшего динамометра основано на сравнении любой силы с силой упругости пружины.

При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения.

Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, т.к. при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движение. Во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, а между ними вводят смазку. Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники. Магнимтное помле - силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах.

с = m/V

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

Обозначается буквой Р и измеряется в паскалях (Па).

Рассчитывается по формуле:



Атмосферное давление - это давление всей толщи воздуха на земную поверхность и тела, находящиеся на ней. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760мм при температуре, называется нормальным атмосферным давлением. Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях. Закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость (или газ, или плазму), действует выталкивающая сила (называемая силой Архимеда):

Где с - плотность жидкости (газа), - ускорение свободного падения, а V - объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма. Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна.

4. Механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется

Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути. Рассчитывается по формуле:



Энергия - физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело. Измеряется энергия в джоулях (Дж).

Потенциальной энергией называется энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Обозначается буквой или . Рассчитывается по формуле:

Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической энергией. Обозначается буквой или Рассчитывается по формуле:

Закон сохранения механической энергии:

При отсутствии сил типа трения механическая энергия не возникает из ничего и не может никуда исчезнуть.

Колимчество теплотым - энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты является одной из основных термодинамических величин.

Количество теплоты является функцией процесса, а не функцией состояния, то есть количество теплоты, полученное системой, зависит от способа, которым она была приведена в текущее состояние.

Единицы измерения: Джоули Дж:



5. Движение, повторяющееся через определенный промежуток времени, называется колебательным

Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными колебаниями.

Система тел, которые способны совершать свободные колебания, называются колебательными системами.

Общие свойства всех колебательных систем:

Наличие положения устойчивого равновесия.

Наличие силы, возвращающей систему в положение равновесия.

Характеристики колебательного движения:

Амплитуда - наибольшее (по модулю) отклонение тела от положения равновесия.

Период - промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание.

Частота - число колебаний в единицу времени.

Возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения, называются волнами.

Виды волн:

Продольная - волна, в которой колебания происходят вдоль направления распространения волны

Поперечная - волна, в которой колебания происходят перпендикулярно направлению их распространения.

Характеристики волны:

Длина волны - расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Скорость волны - величина численно равная расстоянию, которое за единицу времени проходит любая точка волны. Звуковые волны - это продольные упругие волны. Ухо человека воспринимает в виде звука колебания с частотой от 20 Гц до 20000 Гц.

Источник звука - тело, колеблющееся со звуковой частотой.

Приемник звука - тело способное воспринимать звуковые колебания.

Скорость звука - расстояние, на которое распространяется звуковая волна за 1 секунду.

Скорость звука зависит от:

Среды.

Температуры.

Характеристики звука:

Частота

Высота тона

Амплитуда

Громкость. Зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.

Движущееся тело теряет свою энергию, не только преодолевая сопротивление окружающей среды, но и из-за наличия трения. Сила трения действует на поверхности соприкосновения тел и затрудняет их перемещение относительно друг друга.

Сила трения всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения в сторону, противоположную движению. Она всегда меньше силы нормального давления:

Fтр= м Fнорм

Здесь:

Fтр - сила трения (Ньютон),

м - коэффициент трения,

Fнорм - сила нормального давления, которое прижимает тело к опоре F (Ньютон)



6. Закон Ома для полной цепи

, (2)

где:

- ЭДС источника напряжения(В),

- сила тока в цепи (А),

- сопротивление всех внешних элементов цепи (Ом),

- внутреннее сопротивление источника напряжения (Ом).

Из Закона Ома для полной цепи вытекают следствия.

Молекулы газа, двигаясь во всех направлениях, почти не притягиваются друг к другу и заполняют весь сосуд. В газах расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул. Поскольку в среднем расстояния между молекулами в десятки раз больше размера молекул, то они слабо притягиваются друг к другу. Поэтому газы не имеют собственной формы и постоянного объема.

Молекулы жидкости не расходятся на большие расстояния, и жидкость в обычных условиях сохраняет свой объем. Молекулы жидкости расположены близко друг к другу. Расстояния между каждыми двумя молекулами меньше размеров молекул, поэтому притяжение между ними становится значительным.

В твердых телах притяжение между молекулами (атомами) еще больше, чем у жидкостей. Поэтому в обычных условиях твердые тела сохраняют свою форму и объем. В твердых телах молекулы (атомы) расположены в определенном порядке.

Это лед, соль, металлы и др. Такие тела называются кристаллами. Молекулы или атомы твердых тел колеблются около определенной точки и не могут далеко переместиться от нее. Твердое тело потому сохраняет не только объем, но и форму.

Т.к. со скоростью движения молекул связана его t, то хаотическое движение молекул, из которых состоят тела, называют тепловым движением. Тепловое движение отличается от механического тем, что в нем участвует множество молекул и каждая движется беспорядочно.

Броуновское движение - это беспорядочное движение малых частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. Открыто и впервые исследовано в 1827 г. английским ботаником Р. Брауном как движение цветочной пыльцы в воде, видимое при сильном увеличении. Броуновское движение не прекращается.

Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называют диффузией.

Между молекулами вещества существует взаимное притяжение. Между молекулами вещества в то же время существует отталкивание.

На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул, заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении отталкивание.

7. Рассеивающая линза

Это оптический прибор, преломляющий плоскопараллельный пучок лучей, падающих поверхность следующим образом: лучи, падающие на рассеивающую линзу, по выходе из неё будут преломляться в сторону краёв линзы, то есть рассеиваться. Если эти лучи продолжить в обратном направлении так, как показано на рисунке пунктирной линией, то они сойдутся в одной точке F, которая и будет фокусом этой линзы. Этот фокус будет мнимым.

Вообще, если попытаться построить ход расходящегося из одной точки пучка лучей, то после прохождения через тонкую рассеивающую линзу угол между лучами увеличится. Это означает, например, то, что лучи не пересекутся. Таким образом рассеивающая линза не может формировать действительного изображения. (Этот факт легко получить, проанализировав формулу тонкой линзы: чтобы получить отрицательное фокусное расстояние, необходимо, чтобы расстояние до изображения было отрицательным т.е. изображение было мнимым.) Лучи, от точечного источника после прохождения рассеивающей линзы, таким образом, не могут самостоятельно собраться в одной точке. Для фокусировки расходящегося пучка необходимо воспользоваться собирающей линзой большей по модулю оптической силы.

Кроме этого исходя из построения хода лучей можно показать, что изображение получится прямым и уменьшенным (для проверки попробуйте построить при помощи интерактивной модели какое-нибудь другое изображение. Доказательство этого факта при помощи школьной геометрии может являться отдельной увлекательной задачей).

Таким образом ответ на вопрос: «Какое изображение получается в рассеивающей линзе?» Можно уверенно ответить: «Прямое, уменьшенное и мнимое». Чтобы построить изображение точечного источника в рассеивающей линзе необходимо найти точку S', в которой пересекутся две прямые, содержащие лучи, получаемые после прохождения линзы. Эта точка будет находиться на прямой SO, проходящей через оптический центр линзы O (побочная оптическая ось) и точку источника S. Известно, что луч, вышедший из точки S параллельно главной оптической оси, попав в точку A, преломится таким образом, что его продолжение попадет в фокус.

8. Собирающая линза

Оптический прибор, отличительным свойством которого является способность собирать лучи, падающие от точечного источника S на её поверхность, в одной точке S', расположенной по другую сторону линзы.

Если на линзу будет падать свет от очень удалённого источника, лучи которого можно представить идущими параллельным пучком, то по выходе из неё лучи преломятся под некоторым углом и соберутся в точке F', называемой главным фокусом. Расстояние от центра линзы до главного фокуса называется главным фокусным расстоянием.

Построение изображений в собирающей линзе.

Чтобы построить изображение точечного источника света, необходимо построить два луча, выходящие из этого источника и найти точку, в которой они сойдутся после прохождения линзы. Согласно «принципу работы» собирающей линзы, в этой точке сойдутся и все остальные лучи. Если лучи от точечного источника сходятся с другой стороны от главной оптической плоскости, то такое изображение источника изображение называется действительным.

Однако, лучи от точечного источника не всегда сходятся после прохождения через собирающую линзу. Если точечный источник находится ближе к линзе, чем фокус, то такие лучи разойдутся. В одну точку попадут не сами лучи, а только их продолжения. Наблюдателю, находящемуся с другой стороны от источника будет казаться, что сам источник света находится в другой точке пространства. При этом линейные размеры предметов будут казаться большими, чем на самом деле. Поэтому собирающие линзы иногда называют увеличительными стеклами.

Изображение источника, получаемое при пересечении продолжений лучей называется мнимым изображением.

W_п+ W_к+ W_вр= W_полн=const

W_п - Потенциальная энергия тела, энергия положения (Джоуль)

W_к - Кинетическая энергия тела, энергия движения (Джоуль)

W_вр - Энергия вращения тела (Джоуль),



9. Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней энергией тела

Внутренняя энергия тела не зависит ни от механического движения тела, ни от положения этого тела относительно других тел.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершением механической работы или теплопередачей.

Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается. С понижением температуры внутренняя энергия тела уменьшается. Внутренняя энергия тела увеличивается при совершении над ним работы.

Механическая и внутренняя энергия могут переходить от одного тела к другому.

Этот вывод справедлив для всех тепловых процессов. При теплопередаче, например, тело более нагретое отдает энергию, а тело менее нагретое получает энергию.

При переходе энергии от одного тела к другому или при превращении одного вида энергии в другой энергия сохраняется.

Если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается настолько, насколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.

10. Рычамг

Простейшее механическое устройство, представляющее собой твёрдое тело (перекладину), вращающееся вокруг точки опоры. Стороны перекладины по бокам от точки опоры называются плечами рычага. Рычаг используется для получения большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече). Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.

Частными случаями рычага являются также два других простейших механизма: ворот и блок.

Принцип работы рычага является прямым следствием закона сохранения энергии. Чтобы переместить рычаг на расстояние сила, действующая со стороны груза, должна совершить работу равную:

Если посмотреть с другой стороны, сила, приложенная с другой стороны, должна совершать работу:

Где - это перемещение конца рычага, к которому приложена сила . Чтобы выполнялся закон сохранения энергии для замкнутой системы, работа действующей и противодействующей сил должны быть равны, то есть:

,

.

По закону подобия треугольников, отношение перемещений двух концов рычага будет равно отношению его плеч:



Учитывая, что произведение силы и расстояния является моментом силы, можно сформулировать принцип равновесия для рычага. Рычаг находится в равновесии, если сумма моментов сил (с учётом знака), приложенных к нему, равна нулю.

Для рычагов, как и для других механизмов, вводят характеристику, показывающую механический эффект, который можно получить за счёт рычага. Такой характеристикой является передаточное отношение, оно показывает, как соотносятся нагрузка и приложенная сила:

Примеры теплопередачи в природе и технике:

Ветры. Все ветры в атмосфере представляют собой конвекционные потоки огромного масштаба.

Конвекцией объясняются, например, ветры бризы, возникающие на берегах морей. В летние дни суша прогревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой, его плотность уменьшается и давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем. В результате, как в сообщающихся сосудах, холодный воздух по низу с моря перемещается к берегу - дует ветер. Это и есть дневной бриз. Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Образуется ночной бриз - движение холодного воздуха от суши к морю.

Тяга. Мы знаем, что без притока свежего воздуха горение топлива невозможно. Если в топку, в печь, в трубу самовара не будет поступать воздух, то горение топлива прекратится. Обычно используют естественный приток воздуха - тягу. Для создания тяги над топкой, например в котельных установках фабрик, заводов, электростанций, устанавливают трубу. При горении топлива воздух в ней нагревается. Значит, давление воздуха, находящегося в топке и трубе, становится меньше давления наружного воздуха. Вследствие разницы давлений холодный воздух поступает в топку, а теплый поднимается вверх - образуется тяга.

Чем выше труба, сооруженная над топкой, тем больше разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе. Поэтому тяга усиливается при увеличении высоты трубы.

Отопление и охлаждение жилых помещений. Жители стран, расположенных в умеренных и холодных поясах Земли, вынуждены обогревать свое жилище. В странах, расположенных в тропических и субтропических поясах, температура воздуха даже в январе достигает + 20 и +30оС. Здесь применяют устройства, охлаждающие воздух в помещениях. И нагревание, и охлаждение воздуха в помещениях основано на конвекции.

Охлаждающие устройства целесообразно располагать наверху, ближе к потолку, чтобы осуществлялась естественная конвекция. Ведь холодный воздух имеет плотность большую, чем теплый, и поэтому будет опускаться.

Обогревательные приборы располагают внизу. Во многих современных больших домах устраивают водяное отопление. Циркуляция воды в нем и прогревание воздуха в помещении происходят за счет конвекции.

Если установка для обогревания здания находится в нем самом, то в подвальном этаже устанавливают котел, в котором нагревают воду. По вертикальной трубе, отходящей от котла, горячая вода поднимается в бак, который обычно помещают на чердаке дома. От бака проводят систему распределительных труб, по которым вода проходит в радиаторы, устанавливаемые на всех этажах, она отдает им свое тепло и возвращается в котел, где снова подогревается. Так происходит естественная циркуляция воды - конвекция.

В больших зданиях используются более сложные установки. Горячая вода подается сразу в несколько зданий из котла, установленного в специальном помещении. Воду гонят в. здания при помощи насосов, т. е. создают искусственную конвекцию.

Теплопередача и растительный мир. Температура нижнего слоя воздуха и поверхностного слоя почвы имеет большое значение для развития растений.

В прилегающем к Земле слое воздуха и верхнем слое почвы происходят изменения температуры. Днем почва поглощает энергию и нагревается, ночью, наоборот, охлаждается. На ее нагревание и охлаждение влияет присутствие растительности. Так, темная, вспаханная почва сильнее нагревается излучением, но быстрее и охлаждается, чем почва, покрытая растительностью.

На теплообмен между почвой и воздухом влияет также погода. В ясные, безоблачные ночи почва сильно охлаждается - излучение от почвы беспрепятственно уходит в пространство. В такие ночи ранней весной возможны заморозки на почве. Если же погода облачная, то облака закрывают Землю и играют роль своеобразных экранов, защищающих почву от потери энергии путем излучения.

Одним из средств повышения температуры участка почвы и припочвенного воздуха служат теплицы, которые позволяют полнее использовать излучение Солнца. Участок почвы покрывают стеклянными рамами или прозрачными пленками.

Стекло хорошо пропускает видимое солнечное излучение, которое, попадая на темную почву, нагревает ее, но хуже пропускает невидимое излучение, испускаемое нагретой поверхностью Земли. Кроме того, стекло (или пленка) препятствует движению теплого воздуха вверх, т. е. осуществлению конвекции. Таким образом, стекла теплиц действуют как «ловушка» энергии. Внутри теплиц температура выше, чем на незащищенном грунте, примерно на 10 °С.

Термос. Теплопередача от более нагретого тела к более холодному приводит к выравниванию их температур. Поэтому если в комнату внести, например, горячий чайник, то он остынет. Часть его внутренней энергии перейдет к окружающим телам. Чтобы помешать телу остывать или нагреваться, нужно уменьшить теплопередачу.

При этом стремятся сделать так, чтобы энергия не передавалась ни одним из трех видов теплопередачи: конвекцией, теплопроводностью и излучением.

Чтобы сохранить горячей воду, пищу или предохранить лед или мороженое от таяния, пользуются термосом.

Он состоит из стеклянного сосуда с двойными стенками. Внутренняя поверхность стенок покрыта блестящим металлическим слоем, а из пространства между стенками сосуда выкачан воздух. Лишенное воздуха пространство между стенками не проводит тепло, блестящий слой, вследствие отражения, препятствует передаче энергии излучением. Чтобы защитить стекло от повреждений, термос помещают в картонный или металлический футляр. Сосуд закупоривают пробкой, а сверху футляра навинчивают колпачок.

Где r - сопротивление проводника, ом;

с - удельное сопротивление проводника;

l - длина проводника, м;

S - сечение проводника, мм2.

Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц называется теплопроводностью.

При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.

Излучение - процесс передачи теплоты путем лучеиспускания.

Передача энергии излучением отличается от других видов теплопередачи тем, что она может осуществляться в полном вакууме.

11. Симла упрумгости - сила, возникающая при деформации тела и противодействующая этой деформации

В случае упругих деформаций является потенциальной.

Сила упругости имеет электромагнитную природу, являясь макроскопическим проявлением межмолекулярного взаимодействия.

В простейшем случае растяжения/сжатия тела сила упругости направлена противоположно смещению частиц тела, перпендикулярно поверхности.

Вектор силы противоположен направлению деформации тела (смещению его молекул)

В простейшем случае одномерных малых упругих деформаций формула для силы упругости имеет вид:

,

Где - жёсткость тела, - величина деформации.



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

Обозначается буквой Q и измеряется в джоулях (Дж).

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при остывании), зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры.

Чтобы подсчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, нужно удельную теплоемкость вещества умножить на массу тела и на разность между большей и меньшей его температурами.

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1°С, называется удельной теплоемкостью. Обозначается буквой и измеряется в .

Рассчитывается по формуле:

Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением.

Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.

Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией.

Температуру, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.

Вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся.



13. Пружинный маятник

Механическая система, состоящая из пружины с коэффициентом упругости (жёсткостью) k (закон Гука), один конец которой жёстко закреплён, а на втором находится груз массы m.

Когда на массивное тело действует упругая сила, возвращающая его в положение равновесия, оно совершает колебания около этого положения.Такое тело называют пружинным маятником. Колебания возникают под действием внешней силы. Колебания, которые продолжаются после того, как внешняя сила перестала действовать, называют свободными. Колебания, обусловленные действием внешней силы, называют вынужденными. При этом сама сила называется вынуждающей.

В простейшем случае пружинный маятник представляет собой движущееся по горизонтальной плоскости твердое тело, прикрепленное пружиной к стене. Второй закон Ньютона для такой системы при условии отсутствия внешних сил и сил трения имеет вид:

Если на систему оказывают влияние внешние силы, то уравнение колебаний перепишется так:

Где f(x) - это равнодействующая внешних сил соотнесённая к единице массы груза. В случае наличия затухания, пропорционального скорости колебаний с коэффициентом c:



14. Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием

Существует два способа перехода жидкости в газообразное состояние испарение и кипение. Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением. Скорость испарения зависит от рода жидкости. Испарение должно происходить при любой температуре. Испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости. Скорость испарения жидкости зависит от площади ее поверхности. При ветре испарение жидкости происходит быстрее. Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией. Кипение - это интенсивный переход жидкости в пар вследствие образования и роста пузырьков пара, которые при определенной температуре для каждой жидкости всплывают на ее поверхность и лопаются. Температуру, при которой жидкость кипит, называют температурой кипения. Во время кипения температура жидкости не меняется.

Здесь - сила натяжения стержня, - абсолютное удлинение (сжатие) стержня, а называется коэффициентом упругости (или жёсткости).

15. Наэлектризованность

Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что ему сообщен электрический заряд.

Электризоваться могут тела, сделанные из разных веществ. Электризация тел происходит при соприкосновении и последующем разделении тел. В электризации участвуют два тела. При этом электризуются оба тела. Существует два вида электрических зарядов.

Заряд, полученный на стекле, потертом о шелк, назвали положительным, т.е. приписали знак « + ». А заряд, полученный на янтаре, потертом о шерсть, назвали отрицательным, т.е. приписали знак « - ».

Тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, отталкиваются, а тела, имеющие электрические заряды противоположного знака, взаимно притягиваются. Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается постоянной.

16. Конденсация - процесс превращения пара в жидкость

ИСПАРЕНИЕ - процесс парообразования с поверхности жидкости или твердого тела. КИПЕНИЕ - процесс активного парообразования во всем объеме жидкости. Сопровождается образованием и ростом пузырьков пара внутри жидкости. Пузырьки образуются около центров парообразования. ВЛАЖНОСТЬ. ВЛАЖНОСТЬ. ВОЗДУХА - величина, характеризующая содержание водяных паров в воздухе. АБСОЛЮТНУЮ влажность измеряют плотностью водяного пара в воздухе (r, ,) или его парциальным давлением p (Па). ОТНОСИТЕЛЬНАЯ влажность показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от необходимой для насыщения воздуха при данной температуре:



Где - ускорение тела, - сила, приложенная к телу, а - масса тела, причём - константа.

17. Электрический ток

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. Электрический ток имеет определенное направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Электрическая цепь - совокупность различных устройств и соединяющих их проводников (или элементов электропроводящей среды), по которым может протекать электрический ток. Электрическое сопротивление - величина, обратная электропроводности. Измеряется в Омах.1 Ом - сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу.

Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Закон Архимеда формулируется следующим образом: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа) (называемая силой Архимеда).

Где - плотность жидкости (газа), - ускорение свободного падения, а - объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плавает на поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

Где - нормальное (центростремительное) ускорение, - (мгновенная) линейная скорость движения по траектории, - (мгновенная) угловая скорость этого движения относительно центра кривизны траектории, - радиус кривизны траектории в данной точке. Cвязь между первой формулой и второй очевидна, учитывая:

18. Электрическое поле

Это особая форма материи, существующая независимо от наших представлений о нем. Главное свойство электрического поля - действие его на электрические заряды с некоторой силой.

Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Оно не меняется со временем. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ними связано.

Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

Проводники в этом случае называются обкладками конденсатора.

Энергия конденсатора пропорциональна его электроемкости и квадрату напряжения между пластинами. Вся эта энергия сосредоточена в электрическом поле. Плотность энергии поля пропорциональна квадрату напряженности поля.

19. Опыт Эрстеда

Расположим проводник, включенный в цепь источника тока, над магнитной стрелкой параллельно ее оси. При замыкании цепи магнитная стрелка отклоняется от своего первоначального положения. При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в свое начальное положение. Это означает, что проводник с током и магнитная стрелка взаимодействуют друг с другом. Выполненный опыт наводит на мысль о существовании вокруг проводника с электрическим током магнитного поля. Оно и действует на магнитную стрелку, отклоняя ее.

Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т. е. вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.

Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называют магнитными линиями магнитного поля. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитной линии магнитного поля. Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.

Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.

Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита. У всякого магнита, как и у известной нам магнитной стрелки, обязательно есть два полюса: северный (N) и южный (S). Поднося к полюсам магнитной стрелки магнит, можно заметить, что северный полюс стрелки отталкивается от северного полюса магнита и притягивается к южному полюсу. Южный полюс стрелки отталкивается от южного полюса магнита и притягивается северным полюсом.

На основании описанных опытов можно сделать следующее заключение: разноименные магнитные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются. Это правило относится и к электромагнитам. Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг любого магнита имеется магнитное поле. Магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле второго магнита действует на первый. Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.

20. Явление электромагнитной индукции

Заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Электрический ток, возникающий при явлении электромагнитной индукции, называется индукционным. Опыты Фарадея:

Электрический ток, периодически меняющийся со временим по модулю и направлению, называется переменным.

21. Закон прямолинейного распространения света: свет в прозрачной среде распространяется прямолинейно

Законы отражения света: 1. Лучи, падающий и отраженный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения луча. 2. Угол падения равен углу отражения.

Зеркало, поверхность которого представляет собой плоскость, называется плоским зеркалом.

Изображение предмета в плоском зеркале имеет следующие особенности: это изображение мнимое, прямое, равное по размерам предмету, находится оно на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед зеркалом.

Преломление света - явление изменения направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух спед.

22. Линзы бывают выпуклые и вогнутые

Рассмотрим сначала свойства выпуклой линзы.

Закрепим линзу в оптическом диске и направим на нее пучок лучей, параллельных ее оптической оси (рис. 150). Мы увидим, что лучи дважды преломляются - при переходе из воздуха в линзу и при выходе из нее в воздух. В результате этого они изменят свое направление и пересекутся в одной точке, лежащей на оптической оси линзы; эту точку называют фокусом линзы F. Расстояние от оптического центра линзы до этой точки называют фокусным расстоянием линзы; его также обозначают буквой F.

Выпуклую линзу называют собирающей. Вогнутую линзу называют рассеивающей линзой. Но н у вогнутой (рассеивающей) линзы есть фокус, только он мнимый.

Если расходящийся пучок лучей, выходящих из такой линзы, продолжить в сторону, противоположную их направлению, то продолжения лучей пересекутся в точке F, лежащей на оптической оси с той же стороны, с какой падает свет на линзу. Эта точка называется мнимым фокусом рассеивающей линзы. Если предмет находится между линзой и ее фокусом, то его изображение - увеличенное, мнимое, прямое, и расположено оно по ту же сторону от линзы, что и предмет, и дальше, чем предмет.

Если предмет находится между фокусом и двойным фокусом линзы, то линза дает его увеличенное, перевернутое, действительное изображение; оно расположено по другую сторону от линзы по отношению к предмету, за двойным фокусным расстоянием.

Если предмет находится за двойным фокусом линзы, то линза дает его уменьшенное, перевернутое, действительное изображение предмета, лежащее по другую сторону линзы между ее фокусом и двойным фокусом.

Глаз человека имеет почтя шарообразную, он защищен плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя часть склеры - роговая оболочка прозрачна. За роговой оболочкой расположена радужная оболочка, которая у разных людей может иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость.

В радужной оболочке есть отверстие - зрачок, диаметр которого в зависимости от освещения может изменяться примерно от 2 до 8 мм. Меняется он потому, что радужная оболочка способна раздвигаться.

За зрачком расположено прозрачное тело, по форме похожее на собирающую линзу,- это хрусталик, он окружен мышцами, прикрепляющими его к склере.

За хрусталиком расположено стекловидное тело. Оно прозрачно и заполняет всю остальную часть глаза. Задняя часть склеры - глазное дно - покрыто сетчатой оболочкой. Сетчатка состоит из тончайших волокон, которые как ворсинки устилают глазное дно. Они представляют собой разветвленные окончания зрительного нерва, чувствительные к свету.

Свет, падающий в глаз, преломляется на передней поверхности глаза, в роговице, хрусталике и стекловидном теле, благодаря чему на сетчатке образуется действительное, уменьшенное, перевернутое изображение рассматриваемых предметов.

Свет, падая на окончания зрительного нерва, из которых состоит сетчатка, раздражает эти окончания. Раздражения по нервным волокнам передаются в мозг, и человек получает зрительное впечатление, видит предметы. Процесс зрения корректируется мозгом, поэтому предмет мы воспринимаем прямым.

В оптической системе глаза в результате его эволюции выработалось замечательное свойство, обеспечивающее получение изображения на сетчатке при разных положениях предмета.

Кривизна хрусталика, а значит, и его оптическая сила могут изменяться. Когда мы смотрим на дальние предметы, то кривизна хрусталика сравнительно невелика, потому что мышцы, окружающие его расслаблены. При переводе взгляда на близлежащие предметы мышцы сжимают хрусталик, его кривизна, а следовательно, и оптическая сила увеличиваются.

Способность глаза приспосабливаться к видению как на близком, так и на далеком расстоянии называется аккомодацией глаза. Предел аккомодации наступает, когда предмет находится на расстоянии 12 см от глаза. Расстояние наилучшего видения для нормального глаза равно 25 см.

23. Радиоактивность

Способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц. Альфа-лучи состоят из положительно заряженных частиц (альфа-частиц - полностью ионизированный атом гелия).

Бета-лучи - из отрицательно заряженных частиц (электронов).

Гамма-лучи - никаким зарядом не обладают (электромагнитное излучение)



Где - мощность выделения тепла в единице объёма, - плотность электрического тока, - напряжённость электрического поля, у - проводимость среды.

24. Опыт Резерфорда

Для опытов Резерфорд использовал свинцовый сосуд с радиоактивным веществом, излучающим б-частицы. Из этого сосуда б-частицы вылетают через узкий канал со скоростью порядка 15 000 км/с.

Поскольку б-частицы непосредственно увидеть невозможно, то для их обнаружения служит стеклянный экран. Экран покрыт тонким слоем специального вещества, благодаря чему в местах попадания в экран б-частиц возникают вспышки, которые наблюдаются с помощью микроскопа. Такой метод регистрации частиц называется методом сцинтилляций.

Вся эта установка помещается в сосуд, из которого откачан воздух (чтобы устранить рассеяние б-частиц за счет их столкновений с молекулами воздуха).

Если на пути б-частиц нет никаких препятствий, то они падают на экран узким, слегка расширяющимся пучком. При этом все возникающие на экране вспышки сливаются в одно небольшое световое пятно.

Если же на пути б-частиц поместить тонкую фольгу из исследуемого металла, то при взаимодействии с веществом б-частицы рассеиваются по всем направлениям на разные углы в.

Когда экран находится напротив фольги, наибольшее количество вспышек расположено в центре экрана. Значит, основная часть всех б-частиц прошла сквозь фольгу, почти не изменив первоначального направления. При удалении от центра экрана количество вспышек становится все меньше и меньше. Следовательно, с увеличением угла рассеяния в количество рассеянных на эти углы частиц резко уменьшается.

Перемещая экран вместе с микроскопом вокруг фольги, можно обнаружить, что некоторое число частиц рассеялось на углы, близкие к 90°, а некоторые единичные частицы - на углы порядка 180°, т. е. в результате взаимодействия с фольгой были отброшены назад.

Именно эти случаи рассеяния б-частиц на большие углы дали Резерфорду наиболее важную информацию для понимания того, как устроены атомы веществ. Проанализировав результаты опытов, Резерфорд пришел к выводу, что столь сильное отклонение б-частиц возможно только в том случае, если внутри атома имеется чрезвычайно сильное электрическое поле. Было рассчитано, что такое поле могло быть создано зарядом, сконцентрированным в очень малом объеме (по сравнению с объемом атома).

На основании этих специальных опытов Резерфорд предположил, что атом имеет сложное строение. В центре атома находится заряженная положительным зарядом частица - ядро атома.

На большом расстоянии от ядра (по сравнению с его размерами) в атоме находятся электроны. Они притягиваются, но не приближаются вплотную к ядру, потому что быстро движутся вокруг него.

В составе ядра находятся положительно заряженные частицы, их назвали протонами. Каждый протон имеет массу, в 1840 раз большую, чем масса электрона, заряд протона положителен, равен по абсолютному значению заряду электрона.

После того как было доказано существование протонов, ученые продолжали исследование состава ядра. Они обнаружили, что, кроме протонов, в ядрах атомов содержатся еще нейтральные частицы, получившие название нейтронов. Масса нейтрона немного больше массы протона.

При б-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Д. И. Менделеева па две клетки ближе к ее началу, чем исходный. При в-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице Д. И. Менделеева в следующей клетке за исходным (т. е. на одну клетку ближе к концу таблицы).

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил.

За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц.

Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени.

25. Реостамт

Потенциометр, переменное сопротивление, переменный резистор; от др.-греч. ?Эпт «поток» и уфбфьт «стоямщий» - электрический аппарат, изобретённый Иоганном Христианом Поггендорфом, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Как правило, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электрического сопротивления. Изменение сопротивления может осуществляться как плавно, так и ступенчато.

Изменением сопротивления цепи, в которую включен реостат, возможно достичь изменения величины тока или напряжения. При необходимости изменения тока или напряжения в небольших пределах реостат включают в цепь параллельно или последовательно. Для получения значений тока и напряжения от нуля до максимального значения применяется потенциометрическое включение реостата, являющего в данном случае регулируемым делителем напряжения.

Использование реостата возможно как в качестве электроизмерительного прибора, так и прибора в составе электрической или электронной схемы. механический тяготение рассеивающий

Размещено на Allbest.ru