Реферат: Справочник по физике

— 1 -

2МЕХАНИКА

2Механика 1 - 0 разделфизики, который изучает закономерностимехани-

ческого движенияи причины, вызывающие или изменяющие это движение.

3Механическим движением 1 0 называется изменение положения тела в

пространствеотносительно других тел с течением времени.

Механика делится на три раздела:кинематику, динамику, статику.

3Кинематика 1 0изучаетдвижение тел, не рассматривая причин,которые

это движениеобусловливают.

1Динамика 0 изучает законыдвижения тел и причины, которые вызывают

или изменяют этодвижение.

1Статика 0 изучает законыравновесия тел.

2КИНЕМАТИКА

1Поступательным 0 называетсядвижение тела, при котором все его точ-

ки описываютодинаковые траектории.

1Материальной точкой 0называется тело, размерами которого в услови-

ях его движенияможно пренебречь.

1Система отсчёта 0 — этосовокупность системы координат и часов,

связанных с теломотсчёта.

1Перемещение 0 — вектор, проведенный из начального положения движу-

щейся точки вположение ее в данный момент времени.

1Путь 0 - это длина отрезка траектории, пройденного телом за расс-

матриваемыйпромежуток времени.

1Траектория 0 — непрерывнаялиния, которую описывает движущаясяматери-

альная точка.

1Прямолинейным равномернымдвижением 0 называют такое движение, при

котором тело заравные промежутки времени совершает одинаковые переме-

щения.

1Скорость 0 - векторная величина, которая определяет какбыстроту

движения, так иего направление в данный момент времени.

1Средняя скорость 0равна отношению перемещения кпромежутку време-

ни, в течениекоторого это перемещение произошло.

7D 0 2r

< 2v 0> 2= 0 ───

7D 0 t

При прямолинейном движении векторперемещения совпадает с соот-

ветствующимучастком траектории и модуль перемещения 7 D 2 r 0равен прой-

денному пути S. Вэтом случае = S/t.

Единица скорости — метр в секунду.

1Мгновенноя скорость 0 — скорость тела в данный момент времени в

данной точкетраектории.

2v 0 = d 2S 0/dt

Вектор мгновенной скорости направлен по касательной ктраектории

в данной точке.

Движение, при котором тело за равныепромежутки времени совершает

разныеперемещения, называется неравномерным.

1Ускорение - 0 характеристика неравномерного движения; определяет

быстротуизменения скорости по модулю и направлению.

2a 0 =d 2v 0/dt

Единица ускорения — метр на секунду вквадрате ( 1 м/с 52 0 ).

1Равноускоренное движение - 0 движение с ускорением, постоянным по

модулю инаправлению.

.

— 2 -

Скорос 1тьточки при равнопеременном движении 3 0изменяется в зависи-

мости от временипо закону:

v=v 40 0+at,

гдеv 40 0-cкорость в начальныймомент времени, v-скорость тела в момент

времени t, а-ускорение.

1Кинематическое уравнениеравнопеременного движения 0 имеет вид:

S=v 40 0t+at 52 0/2.

Пройденный путь, ускорение и изменениескорости при равноперемен-

ном движениисвязаны формулой:

v 52 0-v 52 40 0=2aS ,

где v- Конечнаяскорость, v 40 0-начальная скорость, a-ускорение, S- прой-

денный путь.

1Свободным падением 0 называетсядвижение тела в безвоздушном прост-

ранстве поддействием силы тяжести.

1Криволинейным 0называютдвижение, траектория которого представляет

собой кривуюлинию.

Движение тела, брошенного под углом 7a 0 к горизонту с модулем ско-

ростиv 40 0: S=v 40 52 0 sin2 7a 0 /g — дальность полета,

H = v 40 52 0sin 52 7a 0 /2g — максимальная высота подъема,

t = 2v 40 0 sin 7a 0/g — время полета,

g- ускорение свободного падения.

1Равномерное движение по окружности 0 - это движение по круговой

траектории спостоянной скоростью.

1Линейная скорость 0- этовеличина равная отношению длины дуги, опи-

санной точкой придвижении по окружности за некоторый промежуток вре-

мени, к величинеэтого промежутка. v=S/t.

Вектор линейной скорости направлен по касательной к окружности в

данной точке.

1Угловая скорость 0 — этовеличина, равная отношению угла поворота

радиуса-вектора,проведённого к движущейся точке из центра вращения, к

промежуткувремени, за который этот поворот совершен.

7w 0 = 7f 0 /t.

Вектор угловой скорости направлен вдольоси вращения в ту сторо-

ну, откудаповорот тела виден происходящим против хода часовой стрелки.

Единица угловойскорости — радиан в секунду (рад/с).

Связь между линейной и угловой скоростямивыражается формулой:

v = 7w 0 R

1Период обращения 0- это время,за которое точка совершает один пол-

ный оборот.Период ( Т ) измеряется в секундах.

1Частота вращения 0 — это числооборотов в единицу времени. Частота

вращения ( n )измеряется в об/с или с 5-1 0.

Формула, выражающая связь между периодом и частотой вращения:

n=1/T.

Связь линейной скорости с периодом ичастотой: v=2 7p 0 R/T = 2 7p 0 Rn,

где v- линейнаяскорость; R — радиус окружности, по которой движется

точка; T — периодвращения; n — частота вращения.

1Центростремительноеускорение 0 - это ускорение, характеризующее

быстротуизменения линейной скорости при вращательном движении по нап-

равлению. Ононаправлено к центру вращения.

Модуль центростремительного ускоренияопределяется по формулам:

a = v 52 0/R = 7w 0 52 0R = 7w 0 v = 4 7p 0 52 0n 52 0R.

.

— 3 -

1Cкорость движения точки относительнонеподвижной системы отсчета 0:

2v 0 = 2v 0` + 2u 0, где 2 v` 0 — скорость частицы относительно подвижной сис-

темыотсчета, 2 u 0 — скорость подвижнойсистемы отсчета относительно не-

подвижной.

2ОСНОВЫДИНАМИКИ

1Первый закон Ньютона 0: существуют такие системы отсчёта, относи-

тельно которыхтела движутся равномерно и прямолинейно, если на них не

действуют другиетела или действие этих тел скомпенсировано.

1Инерциальная система отсчета 0- система отсчета, относительно ко-

торой свободнаяматериальная точка, не подверженная воздействию других

тел, движетсяравномерно и прямолинейно ( по инерции ).

1Инертность 0 — это свойствотел сохранять скорость своего движения

неизменной.

1Масса 0 тела — это физическаявеличина, являющаяся мерой его инер-

ционных ( инертная масса ) и гравитационных ( гравитационная масса )

свойств. Инертнаяи гравитационная массы равны друг другу.

1Плотность тела 0- это физическая величина, равная отношению массы

тела к егообъёму. 7 r 0= m/V. Измеряется в кг/м 53 0.

1Сила 0- векторная величина, характеризующая действие на тело со

стороны другихтел или полей, в результате котороготело приобретает

ускорение илиподвергается деформациям.

Сила характеризуется числовымзначением, направлением в прост-

ранстве и точкойприложения. Единица силы — ньютон. 1 Н = кг 5. 0м/с 52 0.

1Импульсом силы 0 называетсяпроизведение силы на время её действия.

F 5. 0t

1Импульс 0 материальной точки — векторная величина, численно равная

произведениюмассы материальной точки на ее скорость и имеющая направ-

ление скорости.

2p 0= m 2v

1Второй закон Ньютона 0: ускорение, приобретаемое материальной точ-

кой , пропорционально вызывающей его силе,совпадает с ней по направ-

лению и обратнопропорционально массе материальной точки.

2a 0= 2 F 0/m

Более общая формулировка 1 второгозакона Ньютона 0: скорость измене-

ния импульсаматериальной точки равна действующей на нее силе.

2F 0 =d 2p 0/dt

1Третий закон Ньютона 0: Теладействуют друг на друга с силами, рав-

ными по модулю ипротивоположными по направлению.

2F 412 2 0= 2 0- 2 F 421

1Закон всемирного тяготения 0:тела притягиваются друг к другу с си-

лой прямопропорциональной произведению их масс и обратно пропорцио-

нальной квадратурасстояния между ними.

F = Gm 41 0m 42 0/r 52 0,

где G - гравитационная постоянная, численно равная силе, с которой

притягиваютсятела массами по 1 кг на расстоянии 1 м друг от друга.

1Сила тяжести 0 — это сила, скоторой тело притягивается Землёй.

1Вес тела 0- это сила скоторой тело давит на опору или растягивает

подвес.

Сила тяжести действует всегда, а вес проявляется только в том

случае,когда на тело кроме силы тяжести действуютеще другие силы.

1Сила упругости - 0 сила,возникающая в результате деформации тела.

.

— 4 -

Деформация — это изменение объёма и формы телапод действием дру-

гих тел. Деформацию называют упругой, если послепрекращения действия

других тел деформируемое тело полностью восстанавливает свою форму и

объём. Деформациюназывают пластичной, если после прекращения действия

других тел деформируемое тело невосстанавливает свою форму и объём

или делает это неполностью.

1Закон Гука 0: Сила упругости пропорциональна удлинению телаи нап-

равлена всторону, противоположную направлению перемещения частиц тела

при деформации.

F = — kx,

где F- силаупругости, k — коэффициент жесткости, х — удлинение тела.

Другая формулировка 1законаГука 0: При малых деформациях механичес-

коенапряжение 7 s 0 прямопропорционально относительному удлинению 7 e 0.

7s 0= E 7e

Механическимнапряжением называют отношение модулясилы упругости F к

площадипоперечного сечения S тела: 7 s 0 = F/S.

Относительноеудлинение 7 e 0 =(l-l 40 0)/l 40, 0 где l 40 0 — длина приотсутствии

внешней нагрузки,l- длина тела после приложения силы, Е- модуль Юнга.

1Сила трения — 0сила сопротивления, действующая на тело и направ-

ленная противоположно относительному перемещениюданного тела.

1Сила трения покоя 0 — сила, возникающая на границесоприкосновения

тел приотсутствии относительного движения тел.

1Сила трения скольжения 0пропорциональна силе нормального давления

F 4тр 0= 7 m 0 N,

где 7m 0- коэффициент трения скольжения, зависящий от свойств соприкасаю-

щихсяповерхностей.

1Закон сохранения импульса 0: в замкнутой системе телгеометрическая

сумма импульсовтел остается постоянной при любых взаимодействиях тел

этой системымежду собой.

2p 0= 7S 0 m 2v 0 =const

1Замкнутая система 0 — механическая система тел, на которую не дейс-

твуют внешниесилы.

1Моментом силы 0 относительно оси вращения называется величинаМ,

равнаяпроизведению силы F на плечо d

M = Fd

1Плечом силы 0 называетсякратчайшее расстояние от оси вращения до

линии действиясилы.

1Правило моментов 0: твердоетело с закрепленной осью вращения нахо-

дится в равновесии при условии равенства нулю суммывсех моментов сил

относительно этойоси.

7S 0 M = 0

2РАБОТА ИЭНЕРГИЯ

1Работа силы — 0величина, 1 0равнаяпроизведению модуля вектора силы

на модуль вектора перемещения и на косинус угламежду вектором силы и

векторомперемещения.

A 1 0= 1 0FScos 7a

A-величинаскалярная 1. 0 Единица работы 1- 0 джоуль (Дж). 1Дж=Н 5. 0м.

1Мощность 0 - это физическая величина, равная отношению работы к

промежуткувремени, за который эта работа совершена.

N=A/t

Единица мощности- ватт (Вт). 1 Вт=Дж/с.

.

— 5 -

1Мгновенная мощность 0 равна произведению силы на скорость с кото-

рой движется телои на косинус угла между векторами силы и скорости.

N = Fvcos 7a

1Энергия 0 — универсальная мераразличных форм движения и взаимо-

действия.

В соответствии сразличными формами движения материи различают разные

виды энергии:механическая, внутренняя, электромагнитная и т.д.

1Механическая энергия 0характеризует движение и взаимодействие тел

и являетсяфункцией скоростей и взаимного расположения тел. Она равна

суммекинетической и потенциальной энергий.

Е =Е 4к 0 + Е 4р

1Кинетическая энергия 0механической системы — энергия механического

движения этойсистемы.

1Кинетическая энергия 0 теламассой m, движущегося поступательно со

скоростью v,определяется по формуле:

Е 4к 0= mv 52 0/2

1Потенциальная энергия 0 1- 0энергия, обусловленнаявзаимодействием

тела с другимителами или взаимодействием частей одного и того же тела

между собой придеформации.

1Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли 0на

высоту h

Е 4р 0= 4 0mgh

1Потенциальная энергияупругодеформированного тела. 0

Е 4р 0= kx 52 0/2

1Закон сохранения полноймеханической энергии: 0 полная механическая

энергия системытел остается неизменной при любых движениях тел систе-

мы.

Е = Е 4к 0+Е 4р 0 = const

2МЕХАНИКАЖИДКОСТЕЙ

1Давление 0- физическая величина равная отношению модуля силы,

действующейперпендикулярно поверхности, к площади поверхности.

р=F/S.

Единица давления- паскаль (Па). 1Па = Н/м 52

Внесистемныеединицы давления: 1 мм.рт.ст.= 133 Па.

1атм. =10 55 0 Па = 760 мм.рт.ст.

1Закон Паскаля 0: давление,производимое на жидкость или газ, пере-

даётся по всемнаправлениям одинаково.

1Давление столба жидкости 0 наглубине h

9P 0 9= 7 r 0 gh,

где 7r 0- плотность жидкости

1Закон Архимеда 0: На тело,погружённое в жидкость или газ, действу-

ет выталкивающая сила, направленная вертикальновверх и равная весу

жидкости илигаза, вытесненного этим телом.

F 4A 0 9= 7r 9gV 0,

9где 7r 9- плотность жидкости или газа, g 7 9- ускорениесвободного 0 падения,

9V-объёмпогруженной в жидкость или газ части тела.

.

— 6 -

2СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

1Принцип относительностиЭйнштейна: 0 никакие опыты (механические,

электрические,оптические), проведенные внутри данной инерциальной

системыотсчета, не дают возможности обнаружить,покоится ли эта сис-

тема или движетсяравномерно и прямолинейно.

1Принцип постоянства скоростисвета: 0 скорость света ввакууме не

зависит от скорости движения источника света илинаблюдателя и одина-

кова во всехинерциальных системах отсчета.

1Релятивистское замедление времени

1t 0= 1 t 40 0/(1 — v 52 0/c 52 0) 51/2

1Релятивистское сокращение длины

l 1 0= 1 0l 40 0/(1 — v 52 0/c 52 0) 51/2

1Масса релятивистской частицы

m = m 40 0/(1- v 52 0/c 52 0) 51/2

1Закон взаимосвязи массы и энергии

Е = mc 52

Формула, выражающая связь между энергией и импульсом релятивист-

ской частицы.

E =m 40 52 0c 54 0 + p 52 0c 52

2МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА.ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ.

1Молекулярная физика - 0 разделфизики, изучающий строение и свойства

вещества, исходяиз молекулярно-кинетических представлений о его стро-

ении.

1Основные положения молекулярно-кинетическойтеории: 0

1). Все теласостоят из частиц - молекул, атомов иионов.

2). Атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывномхаотическом тепло-

вомдвижении. Скорость этого движениязависит от температуры.

3). Междучастицами любого тела существуют силы взаимного притяжения и

отталкивания.

1Броуновское движение - 0 беспорядочное движение малых макроскопи-

ческихчастиц, взвешенных в жидкости илигазе, присходящее под дейс-

твием ударов состороны молекул жидкости или газа.

1Диффузия 0 — это явлениепроникновения молекул одного вещества в

промежутки междумолекулами другого вещества.

1Количество вещества 0 — величина, равная числу структурныхэлемен-

тов (атомов,молекул, ионов), составляющих систему.

7n 0 =N/N 4A,

где N — числочастиц, N 4A 0 — постоянная Авогадро.

1Моль - 0 единица количествавещества. Моль равен количеству вещест-

ва системы, содержащей столько же частиц, сколькосодержится атомов в

углероде-12массой 0.012 кг.

1Постоянная Авогадро - 0 числоатомов ( молекул или ионов), содержа-

щихся в одноммоле различных веществ.

N 4A 0 =6,022 5. 010 523 0 моль 5-1

1Молярная масса - 0 масса 1моль вещества

М =m 40 0N 4A 0,

гдеm 40 0 — масса молекулы.

Единица молярноймассы — килограмм на моль (кг/моль)

Число N молекул втеле массой m можно подсчитать по формуле:

m

N = 7n 0N 4A 0= 4 0- N 4A 0 ,

M

.

— 7 -

где 7 n 0- количество вещества,N 4A 0- число Авогадро, М-молярная масса,

m — массавеществ.

1Идеальный газ 0 - этогаз, между молекулами которогоотсутствуют

силы взаимногопритяжения.

1Основное уравнение 0 1молекулярно-кинетической теории 0идеальных га-

зов

1 2

p = — nm<v 52 0> или p = — n

3 3

где n-числомолекул в единице объёма, m — масса молекулы, <v 52 0>- cредний

квадратскорости. — средняякинетическая энергия поступательного

движения молекулгаза.

1Температура - 0 величина,характеризующая состояние термодинамичес-

кого (теплового)равновесия макроскопической системы.

1Абсолютный нуль температуры 0- это предельная температура, при ко-

торойпрекращается поступательное движение молекул.

1Абсолютная (термодинамическая) шкала - 0 это шкала температур, в

которой за началоотсчета принят абсолютный нуль. Единицатемпературы

в этой шкале — кельвин (К), величина которого совпадает градусом Цель-

сия. В шкалеЦельсия абсолютный нуль равен — 273,15 50 0 С. Связь между

абсолютнойтемпературной шкалой и шкалой Цельсия выражается формулой

Т = (t + 273) К

1Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы

идеального газа

3

= — kT ,

2

где k — постоянная Больцмана. k =1,38 5. 010 5-23 0 Дж/К

1Зависимость давления газа отконцентрации молекул и температуры

p = nkT

1Молярная газовая постоянная 0R = kN 4A 0. R = 8,31 Дж/(моль 5. 0К)

1Средняя квадратичная 5 1скорость молекул

=(3RT/M) 51/2 0 = (3kT/m) 51/2

1Уравнение Клапейрона 0

PV/T = const

1Уравнение состояния идеального газа 5 0(уравнение Менделеева-Клапей-

рона)

m

pV = — RT,

M

где P — давление,V — объём, R — универсальная газовая постоянная,

T — абсолютнаятемпература, M — молярная масса газа.

1Изотермический процесс - 0процесс, протекающий при постоянной тем-

пературе.

1Закон Бойля-Мариотта: 0 Дляданной массы газа произведение давления

на объём припостоянной температуре есть величина постоянная.

pV=const

1Изобарный прцесс - 0 процесс,протекающий при постоянном давлении.

1Закон Гей-Люссака: 0 Для данной массы газа при постоянном давлении

отношение объёмак абсолютной температуре есть величина постоянная.

V/T=const.

1Изохорный процесс 0 1- 0процесс, протекающий при постоянном объёме.

.

— 8 -

1Закон Шарля: 0 Для данной массы газа при постоянном объёмеотноше-

ние давления кабсолютной температуре есть величина постоянная.

p/T=const.

1Закон Дальтона: 0 Давлениесмеси идеальных газов равно сумме парци-

альных давленийвходящих в нее газов.

p=p 41 0+p 42 0+p 43 0+ 5.. 0+p 4n

1Термодинамика 0- разделфизики, изучающий общие свойства макроско-

пическихсистем, находящихся в состояниитермодинамического равнове-

сия, и процессыперехода между этими состояниями.

1Внутренняя энергия 0 - энергия хаотического движения молекул и

энергиявзаимодействия их между собой.

1Внутренняя энергия одноатомногоидеального газа

3 3 m

U = — PV = — - RT

2 2 M

1Работа совершаемая газом приизменении его объема

dA = PdV

1Количество теплоты 0 — энергия, которую тело получает или отдаёт

при теплообмене.

1Первое началотермодинамики: 0 Количествотеплоты, переданное сис-

теме 1, 0расходуется на 1 0изменениееё внутренней энергии и на совершение

ею работы противвнешних сил.

Q = 7D 0 U + A.

1Теплоёмкость 0 — физическаявеличина, численно равная отношению ко-

личества теплоты,сообщаемого телу, к изменению температуры тела.

C=Q/ 7D 0 T.

Теплоёмкость телаизмеряется в Дж/К.

1Удельная теплоёмкость 0 — величина численно равная количеству теп-

лоты, которую надо сообщить телу массой 1 кг дляизменения его темпе-

ратуры на 1кельвин.

Q

с =────

m 7D 0 T

Единица удельнойтеплоёмкости — Дж/(кг 5. 0К).

1Работа газа при изобарном прцессе

A 1 0= 1 0P(V 42 0-V 41 0), A = mR(T 42 0-T 41 0)/M

1Адиабатный процесс 0 — процесспротекающий без теплообмена с окру-

жающей средой.

1Тепловой двигатель 0 — устройство, которое превращает внутреннюю

энергию топлива вмеханическую работу.

Тепловойдвигатель состоит из трёх частей: нагревателя, холодильника и

рабочего тела.

1Термическийкоэффициент полезного действия 0 тепловой машины:

A Q 41 0-Q 42

7h 0 =- =────── 4 ,

Q 41 0 Q 41

где Q 41 0- 4 0количество теплоты, полученной от нагревателя, Q 42 0- количест-

во теплоты, отданной холодильнику, A — механическая работа.

.

— 9 -

Максимально возможный КПД при данныхтемпературах нагревателя и

холодильникаимеет идеальный тепловой двигатель, работающий по циклу

Карно

T 42

7h 0 = 1 — - ,

еще рефераты

Еще работы по физике

Структура и свойство материалов (из конспекта лекций)

26 Июня 2015

Реферат по физике

Тепловые процессы (из конспекта лекций 2000г.)