Поступательное движение материальной точки. Скорость, ускорение (среднее, мгновенное). Уравнение движения при равноускоренном прямолинейном движении.

Стр 1 из 10Следующая ⇒

Механика – это область физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Механическое движение – это изменение взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени.

При этом выделяют следующие разделы:

1. кинематику, которая изучает движение тел, не рассматривая причины, вызывающие это движение;

2. динамику, которая изучает законы движения тел и причины, вызывающие или изменяющие это движение.

Материальная точка (частица) – это тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Одно и то же тело в различных условиях или может считаться материальной точкой, или нет. Абсолютно твердое тело – это тело, деформацией которого под действием приложенных сил в условиях данной задачи можно пренебречь. При этом расстояние между любыми двумя точками этого тела в процессе движения не меняется.Траектория – линия, которую описывает МТ при движении. Путь – длина траектории ( ∆ S). [∆ S] = 1м. Перемещение(∆ )– вектор, показывающий в каком направлении и на какое расстояние переместилась МТ по отношению к первоначальному положению.

Поступательным – называется движение, при котором прямая, соединяющая 2 любые точки тела, перемещается параллельно самой себе. При этом все точки тела описывают одинаковые траектории и в любой момент времени имеют одинаковые скорости и ускорение (колесо обозрения).

Скорость: средняя путевая скорость – пройденое телом расстояние, деленное на время, затраченное на прохождение этого расстояния.

Средняя скорость по перемещению – равна перемещению, деленное на потраченное время.

Мгновенная скорость. Нужно выбрать мгновение и определить пройденный во время этого движения путь.

Мгновенная скорость v, таким образом, есть векторная величина, равная первой производной радиуса-вектора движущейся точки по времени. Таким образом, модуль мгновенной скорости равен первой производной пути по времени:

Ускорение: Физической величиной, характеризующей быстроту изменения скорости по модулю и направлению, является ускорение.

Среднее ускорение aза время , в течении которого скорость изменяется на , определяется как

Мгновенное ускорение

Равноускоренное прямолинейное движение –движение, когда скорость постоянна, а движение проходит по прямой линии

, ,

-уравнение движения,

+c, t=0, c= ;

Классические законы динамики поступательного движения. Основной закон динамики материальной точки.

В основе динамики лежат классические законы Ньютона, которые были сформулированы в 1687 г. в р-те обобщения большого числа опытов:

1) Всякое тело находится в состоянии покоя или прямолинейном р/м движении, пока воздействия со стороны других тел не заставят изменить это состояние.

2) Ускорение тела прямопропорционально равнодействующих приложенных к нему сил и обратнопропорционально его массе. Тело, ускоренное в направлении совпадающим с направлением равнодейств. прилож. Сил

, , , , .

3) Силы, с которыми тела действуют друг на друга равны по величине и направлены в противоположные стороны вдоль соединяющей этой точки прямой.

, , , – осн.з-н динамики поступат.движения.

Скорость изменения импульса МТ равна действ.на неё силе.

Основное уравнение динамики вращательного движения.

(1)
(2)

Если взять производную от момента импульса какой-то частицы массой ∆ m, то получаем

(3)- осн.закон динамики вращательного движения.

–скорость изменения момента импульса поt=суммарному моменту сил действующих на частицу.

– производная по t от момента импульса относительно оси z равна моменту силы относительно этой же оси, которая действует на частицы.

, где М_i– главный момент внешних сил, действующих на систему материальных точек.

Работа силы. Мощность.

Если материальное тело движется по произвольной траектории (рис. 1) материальное тело характеризуется радиус-вектором относительно т. О. На нее действует сила F.

Элементарной работой силы на малом перемещении т. М приложенной силы называется скалярное произведение на , то есть:

=( )

=Fdrcosα

=( ) =( )=( )dt

, если:

1) dr=0;

2) ;

3) α < , > 0;

4) α > , < 0;

МощностьюN силы называется отношение элементарной работы , совершаемой этой силой F за малый промежуток времени к его длительности.

скорость перемещения точки перемещения силы.

Первое начало термодинамики

Существует несколько начал термодинамики. Джоулем и др. учёными было сформулировано равенство об изменении внутренней энергии системы.

Δ U=Q-A – первое начало термодинамики.Изменение внутренней энергии системы осуществляется за счёт передачи системе теплоты и совершения системой работы.

Q-кол-во теплоты, А-работа.

du=dQ-dA

du -- ∞ малое изменение внутренней энергии, происходящее при добавлении ∞ малого кол-ва теплотыdQ системы, совершающей ∞ малую работу dA.

Q, A – не функции параметров системы, а u – функция параметров системы.

dQ, dU различаются.

Тепловое излучение и люминесценция. Абсолютное чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана. Законы Вина. Квантовая гипотеза. Формула Планка.

1. Электромагнитное излучение вызывается колебаниями электрических

Зарядов входящих в вещество(электроны и ионы).

Электроны создают потоки энергии в высококачественной области, а ионы в низкокачественной области спектра излучения.

Виды ЭМИзлучения.

1. Хемилюминесценция – люминесценция происходит в результате химических превращений.

2. Фотолюминесценция – свечение которое происходит в результате свечения тел.

3. Электролюминесценция – сопровождает тлеющий разряд, происходит в в лампах дневного света при горении электрической дуги, когда происходит искра (гром и молния).

4. Тепловое излучение – сопровождается очень длинными инфракрасными волнами.

Если разместить разные тела в вакуум, то окажется, что все тела принимают одинаковую температуру, следовательно тепловое равновесие имеет динамический характер: сколько тело отдаёт тепла, столько и получает.

Этот факт позволил швейцарскому физику Пьеро Прево составить правило: «Если 2 тела А1 и А2 обладают разной способностью к поглощению энергии, то и их способность к испусканию энергии не может быть одинаковой.»

2.АЧТ – это тело, поглощающее весь падающий на него поток излучения.

А_v_,_T, _v_,_T– поглощающая способность.

Е_v_,_T, _v_,_T- испускающая энергия.

Для АЧТ: А_{р, т}= – не зависит от длины волны λ.

- поглощённый поток.

– падающий поток.

Закон Кирхгофасвязывает поглощательную способность тела А_υ_t, т.е. с потоком энергии Ф, испускаемым единицей поверхности в единицу времени в спектральном диапазоне υ и ∆ υ +υ в котором излучается испускательная способность.

υ, *10¹⁴ГЦ

Е, υ

Df=Eυ dυ

Суммарное тепловое излучение Е_тепл=

(s=1м²)

Для АЧТ отношение – не зависит от природы тела и есть универсальная для всех тел функция частоты и температуры (испускательная способность АЧТ).

Универсальная функция Кирхгофа – есть ни что иное, как испускательная способность АЧТ. В центре внимания в теории теплового излучения стоит функция ε _{υ т}=f(υ, T)/

Австрийские физики Стефан и Больцман установили или показали, что для АЧТ справедливо выражение:

– «сигма»

(4) – носит название закон об интенсивности интегр-го излучения АЧТ(во всём диапазоне волн от 0 до +∞ )

Для других тел: Е=ВТⁿ, где В и n – для любого к-го тела своё значение.

3) В 1893 г.нем. Физик Вин на основании приложения термодинамики и энтропии к тепловому излучению получил, что испускательная способность АЧТ имеет вид:

, c – скорость света.

T₁

Им было найдено, что что частота максимального излучения зависит от функции f(

T₂

T₃

Установили, что отношение:

3 Закон Вина: Длинна волны λ _m (max) соответствует max значению испускательной способности АЧТ обратнопропорционально его термодинамической температуре: , .

Следовательно, при понижении температуры АЧТ max энергии его излучения смещается в область больших длин волн: (λ = ).

Общая теория и экспериментальные данные были получены:

Maxиспускательная способность АЧТ пропорциональна 5-й степени его термодинамической температуры.

4 В 1900г. М. Планк предположил, что энергия испускается осцилляторами маленькими порциями (квантами), причём энергия кванта пропорциональна частоте hυ, где h – постоянная Планка, h=6, 626*10^-34Дж*с

Эйнштейн назвал это предложение открытием, придающим атомическую природу энергии, управляемой универсальной постоянной Планка рррhhhhhhhhhhhhh.

Планк нашёл универсальное выражение для испускательной способности АЧТ:

, c – скорость света =10⁸м/с; h – постоянная Планка; k – постоянная Больцмана = 1, 38*10^-23Дж/град.

Это выражение подходит и описывает все законы которые были установлены ранее для теплового излучения.

Примеры: 1) υ – мало, Т – велико, следует:

а из этого следует kT

2) υ – велико, Т – мало, следует > > 1