Основные понятия по предмету



страница2/7
Дата08.10.2012
Размер1.41 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7

Закон – действующее в природе количественное обобщение (подразумевающее измеряемость). Закон представляется математически строгой формулой или уравнением. При формулировке законов физики обязательно используются физические величины. Пример: ускорение тела обратно пропорционально массе тела, a = F / m. (второй закон Нютона)


Естество-научное рассмотрение (воображаемый способ мышления) – такой способ создания картины мира, при котором преимущественно используются качественные (больше-меньше, выше-ниже) описания, объяснения и предсказания. Предпочтительно применяется индуктив-ный метод, искаются закономерности, обобщения не очень строгие. Главная цель – воображать природные явления, сконструировать мысленные картины, описывающие природу.

Точно-научное рассмотрение (математический способ мышления) – такой способ создания картины мира, при котором преимущественно используются количественные (представляемые формулой или уравнением) описания, объяснения и предсказания. Предпочтительно при-меняется дедуктивный метод, изыскиваются математически строгие законы. Главная цель – составить формулы и уравнения, описывающие природу.

Физическая величина – измеряемая характеристика физического объекта. Измерение – это сравнение значения физической величины с единицей измерения.

Физическими объектами можно назвать явления, свойства или закономерности природы. Они существуют объективно (без участия человека). Физические величины являются средством описания, объяснения и предсказания их. Объект это то, на что направлены наши действия.

Международная система единиц СИ (SI) использует 7 физических величин в качестве основных. Единицы этих величин называются основными единицами. Все остальные величины и единицы определены через основные величины и единицы соответственно.

Основные величины: длина, время, масса, количество вещества, температура, сила тока и сила света. Их единицами соответственно являются: метр, секунда, килограмм, моль, кельвин, ампер и кандела.

Скалярными называют величины, имеющие численное значение, но не имеющие направления. Примеры: количество каких-нибудь предметов, длина, плотность. Скалярную величину можно представить лишь одним числом (+ соответствующая единица измерения).

Векторными называют величины, имеющие и численное значение, и направление. Примеры: скорость, сила, перемещение. Для представления векторной величины в общем случае требуется три числа (координаты вектора).


Обозначения физических величин, как правило, представляют собой первые буквы соответству-щих латинских слов (l – longitudo, t – tempus, m – massa)

Формула – короткая запись предложения, выражающего действие над величинами. Например формула скорости v = s / t означает, что для нахождения скорости нужно пройденную телом длину пути делить на затраченное время.

Последовательность формирования современной физической картины мира (топология физических знаний), советуемая в данном курсе, следующая: тела движение взаимо-действие вещество и поле атомизм спин. Затем принципы: абсолютная скорость, дуализм волны и частицы, вероятностный характер событий.

Основными формами реальности (материи) являются вещество и поле. Вещество – форма реальности, из чего состоят все тела (вещи). Поле – посредник взаимодействия между телами.

Движением называется изменение ситуации. Если изменяется расстояние между телами, то говорят о механическом движении. Понятие движения исходит из желания описать хронологическую причинность. О движении можно говорить только потому, что у наблюдателя существует память.

Механическое движение – изменение расположения (места нахождения) одного тела относительно другого. Другое тело в таком случае называется телом отсчета. Физическая величина, характеризующая движение, называется скоростью.

Формами движения являются трансляция, ротация и деформация. Если при движении изменяется место нахождения тела, то происходит трансляция или поступательное движение. Если изменяется положение тела, то происходит ротация или вращательное движение. Если изменяется форма тела, то происходит деформация тела.

Взаимодействие причина изменения состояния движения тел. Взаимодействие тел друг на друга количественно характеризуется силой. В ходе взаимодействия происходит временное превращение вещества в поле. В природе имеется лишь четыре типа фундаментальных взаимодействий. Это: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное взаимодействие.

Заряд – физическая величина, которая показывает участие тела в каком то взаимодействии. В электромагнитном взаимодействии участвуют тела или частицы, имеющие электрический заряд. Элементарные частицы участвующие в слабом, но не участвующие в сильном взаимо-действии, называются лептонами. Они имеют лептонный заряд. Частицы участвующие в сильном взаимодействии, называются кварками. Они имеют заряд сильного взаимодействия или окраску. Все тела участвуют в гравитационном взаимодействии, заряд которого называется тяжелой массой.

Зарядовая симметрия мира заключается в том, что каждый заряд (кроме массы) имеет противо-положный заряд или антизаряд. Заряд и антизаряд принято называть положительным и отрицательным зарядом соответственно (+ и – ). Цветных зарядов имеется три: (R – red, красный; G – green, зеленый и B – blue, синий), каждый из них имеет свой антизаряд (например: антикрасный). У каждой элементарной частицы существует античастица, у которой все заряды (кроме массы) по сравнению с зарядами данной частицы противоположны.

Спин неотъемлемое, прирожденное внутреннее движение элементарной частицы. В случае частицы вещества можно спин условно истолковать, как вращение частицы вокруг своей оси (по англ. to spin – вращаться). Это вращение невозможно остановить, можно лишь изменить направление оси вращения (направление спина). Две частицы вещества с противоположными направлениями спина могут находиться в одной и той же области пространства (внутри друг друга). Спин частицы поля обусловлен его поступательным движением (приемущественно со скоростью с , см. ниже).

При формировании физической картины мира целесообразно исходить из некоторых общих принципов, рассматриваемых аксиомами. Наиболее важные из них:принцип антропности, принцип первичности ощущений, атомистический принцип, принцип абсолютной скорости, принцип минимума потенциальной энергии, принцип запрета Паули, принцип дуализма.

Принцип антропности гласит, что мир имеет именно такие свойства потому, что только в таком мире может существовать наблюдатель (человек). Религиозный вариант принципа антропности гласит, что мир именно такой потому, что Бог творил мир для людей. Принцип антропности исходит из понимания, что если бы хоть один из физических фундаментальных постоянных имел бы немного иное значение, тогда существование человека было бы невозможным.

Принцип первичности ощущений гласит, что новую информацию необходимо получать из ощущений. В физике это означает предпочтение таких физических величин, соответствующее которым свойство природы непосредственно ощущаемо человеком. Например: длина или скорость при помощи зрения, сила – при помощи напряженности мышц.

Атомистический принцип гласит, что как вещество, так и поле не являются бесконечно делимыми. Существуют наименьшие порции, которые в случае вещества называются элементарными частицами, а в случае поля – квантами. Слово атом (из греч. atomos) означает неделимою на данном уровне знаний частицу. Атомистический принцип может быть также рассмотрен как основа получения информации о мире. В таком случае считается ,что свойства атома определяют свойства Вселенной. Физический атом является первичным звеном цепи редуктивной причинности.

Принцип запрета Паули гласит, что в области пространства определяемой размерами одной эле-ментарной частицы могут находиться максимально две частицы, имеющие противоположные спины. Частицы вещества или фермионы подчиняются принципу запрета, частицы поля или бозоны – нет.

Частицы поля или кванты могут находится в одном из трех возможных состояний: в реальном, виртуальном или в вакуумном.

В реальном состоянии квант имеет действие и это действие не ограничено во времени. Поэтому реальный квант наблюдается экспериментально. Например реальные фотоны испускаются и поглощаются, что отражается в световых и тепловых ощущениях.

В виртуальном состоянии квант имеет действие, но это действие ограничено во времени (действует принцип неопределенности). Поэтому виртуальный квант не наблюдается. Например виртуальные фотоны передают электромагнитное взаимодействие, но их испускание и поглощение не ощущается.

В вакуумном состоянии квант не имеет действия и не наблюдается экспериментально. Вакуумная частица может только принимать энергию и переходить в реальное состояние.

Работа A (Arbeit) – физическая величина, которая характеризует усилие совершаемое при изменении состояния. В случае механической работы изменяется местоположение тел относительно друг друга.

Энергия (energeia) - физическая величина, которая характеризует способность изменить состояние. Энергия – запас работы. Если тело движется относительно других тел, то это тело имеет кинетическую энергию Ek. Если тело находится в определенном положении относительно других тел, то это тело имеет потенциальную энергию Ep. Каждое тело имеет энергию покоя Er, которая обусловлена лишь самим существованием тела. Вещество и поле могут перейти из одного в другое с учетом закона сохранения энергии.

Принцип минимума потенциальной энергии гласит, что все самопроизвольные процессы протекают в сторону уменьшения потенциальной энергии системы тел. Система склонна к переходу в состояние с минимальной потенциальной энергией.

Принцип дуализма гласит, что частицы вещества и поля ведут себя одновременно как частицы и как волны. Волновые свойства проявляются при движении частиц. В случае частиц поля (квантов) эта волна представляет собой распространение колебаний напряженности соответст-вующего поля. Величиной, которая изменяется в волне, возникающей при движении частицы вещества, является вероятность нахождения частицы в данной области пространства.

Вероятностный характер физической картины мира заключается в том, что все события происходят с определенной вероятностью. Если событие принято считать невозможным, то эта вероятность очень мала, но все таки не равна нулю. Волновые свойства частиц и их вероятностное поведе-ние проявляются только при очень маленьких размерах (в химическом атоме и еще меньших системах). Вероятностное поведение частиц описывает статистическая физика.

Механическая картина мира выявилась в конце 18 века в результате обобщения работ Галилея, Декарта, Гюйгенса и прежде всего Ньютона. При создании механической картины мира учиты-валось движение тел и их взаимодействие при непосредственном контакте. Не исследовался посредник взаимодействия.

Электромагнитная картина мира родилась из трудов Фарадея и Максвелла к концу 19 столетия. В электромагнитной картине мира описывается посредник взаимодействия (поле) как самостоя-тельная форма реальности.

Релятивистская картина мира появилась в 1905-1916 благодаря трудам Эйнштейна и с учетом принципа абсолютной скорости. Проявилась относительность длины, времени и массы.

Квантово-механическая картина мира создана в 1924-1930 годах работами Бора, де Бройля, Шрёдингера, Гейзенберга, Паули и Дирака. Картина дополнилась принципом дуализма и учетом вероятностного поведения частиц.

Целостная современная картина мира была разработана во второй половине 20 века с учетом спина в статистической физике (различие фермионов и бозонов), открытием сильного и слабого взаимодействия, с применением атомистики для описания поля (квантовая теория поля) и созданием стандартной модели элементарных частиц.

Стандартная модель утверждает, что все частицы вещества состоят из 12 фермионов. 6 из них лептоны: электрон, мюон, тауон и 3 соответствующие им нейтрино. Также существуют 6 кварков: d, u, s, c, b, t (down, up, strange, charm, bottom, top). К фермионам относятся и их 12 античастиц. Взаимодействия передаются бозонами: электромагнитное – фотонами (photo - свет), сильное – глюонами (glue - клей), слабое – уиконами (weak - слабо) и гравитационное – гравитонами (до сих пор не обнаружены экспериментально). До сих пор также не обнаружен пятый первичный бозон – бозон Хиггса или хион. Хион является посредником гипотетического пятого взаимодействия. Это взаимодействие генерирует элементарным частицам инертную массу так же, как гравитационное взаимодействие генерирует тяжелую массу.

Структурные уровни картины мира: фундаментальные частицы (не имеющие внутреннюю структуру), частицы состоящие из фундаментальных (протон и нейтрон), химические атомы, молекулы, клетки, организмы, Земля, Солнечная система, наша Галактика, Локальная Группа, Вселенная. Действует принцип уровневой структурированности мира – можно успешно описы-вать процессы на одном структурном уровне, пренебрегая процессами на других уровнях.

Супер-симметрия – такая картина мира, которая исходит из существования двух различных компонентов Вселенной – бозонов и фермионов. Согласно супер-симметрии бозоны создают для наблюдателя воображение о движении фермионов.

Пространство – воображение наблюдателя, которое возникает при сравнении тел. Пространство и время не существуют объективно. Эти понятия имеют смысл лишь настолько, насколько существуют тела и насколько эти тела движутся.

Длина l (longitudo) – физическая величина, характеризующая размерность тел (длиннее-короче, больше-меньше). Единицей длины выбирают длину какого то всем известного тела (эталона), например локоть или аршин. В случае движения используется длина пути s (spatium).

Метр – основная единица длины. Начальным эталоном метра выбрана Земля. 1 м – это 1/40 000 000 окружности Земли (точнее – длины Парижского меридиана). Согласно современному опреде-лению один метр длина, которую проходит свет в вакууме за 1 / 299 792 458 секунд.

Время воображение наблюдателя, которое возникает при сравнении движений. Время как физическая величина, характеризует последовательность событий (раньше-позже). При помощи времени мы сравниваем скорости тел. Если тело А двигаясь со скоростью vA проходит длину пути sA и тело B двигаясь со скоростью vB проходит длину пути sB, то отношение sA / vA = sB / vB = … остается в наших представлениях постоянным для всех таких тел. Это отношение и называется временем. Иногда через t обозначается момент времени и через Δtпромежуток времени. Символом Δ (дельта) обозначается изменение данной физической велечины.

При измерении времени используется некое периодическое (повторяющееся) движение. В случае периодического движения после прохождения определенной длины пути (промежутка времени) все начинается с начала. Этот промежуток времени называется периодом. В качестве единицы времени выбирают либо сам период, либо определенное число периодов.

Секунда – основная единица времени, в случае которого начальным эталоном также являлась Земля. Одна секунда равна 1 / 86 400 суток (периода вращения Земли вокруг своей оси). Согласно современному определению одна секунда равна 9 192 631 770 периодам электромагнитного излучения, обусловленного взаимодействием электронов с ядром атома цезия.

Скорость v (velocitas) покажет какую длину пути проходит тело за единицу времени. Скорость = длина пути : время. Это косвенное определение скорости (понятие времени предпогагает понятие скорости). Основная единица скорости 1 метр в секунду (1 м/с). На практике часто используется единица скорости 1 километр в час (1 км/ч). При этом 1 м/с = 3,6 км/ч.

Прямое определение скорости означает выбор некой известной скорости в качестве эталона. Если выбрать эталоном абсолютную скорость c = 299 792 458 м/с или приблизительно 3 . 108 м/с, тогда например 108 км/ч = 30 м/с = 10-7 c.

Система отсчета определяет условия в которых рассматривается движение. Система отсчета состоит из тела отсчета (тела относительно которого происходит движение), системы координат и из секундомера (часов). Релятивистская физика покажет, что система отсчета всегда относительная , лишь человеческое средство для описания движения.

Принцип абсолютной скорости гласит, что существует предельная скорость – скорость движения поля относительно тел . Эта скорость абсолютна – она не зависит от движения наблюдателя (она одинакова во всех системах отсчета). Все остальные скорости относительны (принцип относительности). Каждый наблюдатель может описать мир, считая, что именно он стоит на месте и все другие движутся. Принцип абсолютной скорости выражает относительность пространства и времени. Они имеют смысл только для вещественных объектов (для “фермионного наблюдателя”). Для полевых объектов пространства и времени не существует.

Классическая физика занимается телами, их движением, взаимодействием между ними и полем как посредником взаимодействия. Классическая физика применяет атомистический принцип только к телам, исследует явления макромира, описывать микро- и мегамир не сумеет. Основным подходом классической физики в аспекте целостности является редукционизм, а в аспекте причинности – фатализм.

Редукционизм (лат. reductio – сводить) – подход, согласно которому постараются понять целое путем детального изучения его составных частей (сводят целое к его частям), изучают реальность локально (в одном выбранном месте), первичным считают сам объект и вторичным связи объекта с другими объектами.

Современная физика применяет атомистический принцип также и к полю, учитывает спин частиц в контексте принципа запрета Паули, принципы абсолютной скорости и дуализма, учитывает вероятностный характер явлений природы, исследует микромир (квантовая механика) и мега-мир (космология). Современной физике свойственен голизм. Современная физика изучает нефаталистические формы причинности.

Голизм (англ. whole – всё) – подход, согласно которому постараются понять целое путем изучения связей, действующих в нём (не сводят целое к его частям), изучают реальность по возможности нелокально (постараются учитывать все возможные пути развития и оценить вероятности их реализации), первичным считают связи объекта с другими объектами и вторичным сам объект.

Механика – раздел физики изучающий движение.

Координата – число показывающее место нахождения данного тела относительно тела отсчета. Координата покажет насколько единиц длины удалено данное тело от тела отсчета в данном направлении (в направлении оси координат). Количество независимых координат определяет размерность пространства.

Размерность пространства покажет во скольких перпендикулярных друг к другу направлениях измеряются длины в этом пространстве. Наше пространство трехмерное, независимых координат три.

Представления о высокоразмерных пространствах создаются индуктивно, слагая два объекта с размерностью на порядок ниже. Например: для получения одномерного объекта (отрезка) соединим два нольмерных объекта (две точки), для получения двухмерного объекта (куска плоскости) соединим два одномерных объекта (два перпендикулярных отрезка, имеющих общую конечную точку) и т.д.

Кинематика – раздел механики, который описывает движение, не интересуясь его причинами. Кинематика отвечает на вопрос, как движется тело.

Уравнением движения x = x(t) называется выражение, которое в любой момент времени определяет координату тела x. Понятие уравнение движения часто используется и для уравнения, связывающего величины описывающие движение (скорость и ускорение) с причиной изменения состояния движения (силой). Это как правило дифференциальное уравнение (содержит координату и ее производные по времени). Решение этого уравнения (функция, удовлетворяющая уравнение) является уравнением движения в первоначальном смысле x = x(t).

Точечная масса или материальная точка тело, размеры которого можно при данной задаче не учитывать. Массу тела можно в этом случае рассматривать сосредоточенным в одну точку. Точечная масса – это модель тела.

Траектория – линия, описываемая материальной точкой при её движении. Траектории бывают прямолинейными и криволинейными. Криволинейная траектория описывает окружность. Траектория используется только в классической физике.

Поступательное движение – движение тела, при котором все точки тела движутся одинаково.

В случае вращательного движения точки тела движутся по окружностям вокруг оси вращения. Векторные величины, описывающие вращательное движение (угловая скорость, угловое ускорение, момент количества движения) условно направлены вдоль оси вращения.

Правило кулака правой руки: если четыре пальца сжатые в кулак показывают направление вращения, то отогнутый большой палец будет показывать направление вектора, описывающего вращательное движение. Отрицательное значение этой векторной величины означает изменение направления на противоположное.

Колебание – периодически повторяющееся движение, в случае которого импульс (количество движения) и энергия не распространяются.

Волна - периодически повторяющееся движение, в случае которого импульс и энергия распространяются. Волна – движущаяся конфигурация (расположение) частиц вещества или поля. Частицы участвующие в волновом движении перемещаются мало, сама волна пере-мещается много.

Равномерным называется движение, при котором тело проходит одинаковые расстояния в одинаковые интервалы времени. При равномерном движении скорость постоянна.

Неравномерным называется движение, при котором тело проходит разные расстояния в одинаковые интервалы времени. При неравномерном движении скорость изменяется.

Ускорение показывает, насколько изменяется скорость за единицу времени. a = (v – v0) / t. Ускорение это скорость изменения скорости. Единица ускорения в системе СИ один метр деленный на секунду в квадрате (1 м/с2).

При равномерно ускоряющемся или замедляющемся движении ускорение постоянно. При равномерно ускоряющемся движении ускорение положительно a > 0, при замедляющемся движении ускорение отрицательно a < 0. Скорость в этом случае изменяется во времени по закону v = v0 + a t. Пройденная длина пути определяется выражением s = v0 t + a t2/ 2.

Если время не известно , то начальная v0 и конечная скорость v, ускорение и длина пути s связаны между собой по формуле v 2 v0 2 = 2 a s.

В случае движения по окружности радиус траектории r поворачивается за время t через некото-рый угол , называемый углом поворота. Единица угла поворота в системе СИ – 1 радиан.

Радиус траектории отрезок, соединяющий тело, движущееся по окружности, с центром окружности.

Один радиан угол при котором длина дуги s окружности равна радиусу r. Следовательно = s / r и s = r. При измерении угла в радианах коэффициентом пропорциональности между длиной окружности и углом поворота является радиус.

Угловая скорость показывает, какой угол поворота проходит радиус за единицу времени.

= / t. Единица угловой скорости в системе СИ – 1 радиан в секунду (1 рад/с или с-1).

Период T – время, за которое движущееся по окружности тело совершит один круг (возвращается в исходную точку). В случае вращательного движения периодом называется время, за которое тело совершит один полный оборот (2π радиан). Следовательно угловая скорость выражается формулой = 2 / T.

Линейная скорость направлена вдоль касательной окружности. Линейную скорость можно найти путем деления длины окружности на период v = 2 r / T. Следовательно v = r .

Центростремительное ускорение (нормальное ускорение) в случае движения по окружности выражает изменение направления скорости во времени. Центростремительное ускорение всегда перпендикулярно линейной скорости и как вектор оно направлено в центр окружности. Центростремительное ускорение выражается формулой ak = v 2/ r или ak = 2 r. Изменение величины скорости во времени выражает тангенциальное ускорение.
Угловое ускорение показывает на сколько изменяется угловая скорость за единицу времени.

= ( – 0) / t. Единица углового ускорения в системе СИ один радиан деленный на секунду в квадрате (1 рад/с2 или с-2).

При равномерно ускоряющемся или замедляющемся вращении угловое ускорение постоянно. При равномерно ускоряющемся вращении угловое ускорение положительно > 0, при замедляющемся вращении угловое ускорение отрицательно < 0. Угловая скорость в этом случае изменяется во времени по закону = 0 + t. Пройденный угол поворота определяется выражением = 0 t + t2/ 2 . Начальная 0 и конечная угловая скорость , угловое ускорение и угол поворота связаны между собой выражением 2 0 2 = 2 .

Динамика это раздел механики, изучающий причины движения. Динамика отвечает на вопрос, почему тело движется. Динамика изучает взаимодействие тел.

Сила F – физическая величина, которая описывает интенсивность взаимодействия между телами. Динамика основана на трех законах Ньютона.

Первый закон Ньютона (закон инерции) гласит, что каждое тело движется равномерно и прямолинейно до тех пор, пока другие тела не вмешиваются в это движение. Или пока влияние других тел уравновешенно. Каждое тело настолько лениво, насколько ему позволяют. Мерой инерции (или ленивости) тела является инертная масса m.

Инертную массу в контексте законов Ньютона называют массой . Единица массы в системе СИ – килограмм (1 кг). Отношение массы тела к его объему называется плотностью = m/V. Масса характери­зует тело, а плотность вещество из чего состоит данное тело.

Второй закон Ньютона гласит - ускорение тела пропорционально силе a = F / m (или F = m a). Сила это причина изменения состояния движения. Или используя понятие импульса: скорость изменения импульса тела пропорциональна силе действующей на тело: F = dp / dt. Сила является причиной изменения импульса. Единица силы в системе СИ один ньютон (1 Н). Если тело массой в один килограмм ускоряется на 1 м / с2, то на него действует сила в 1 ньютон.

Третий закон Ньютона гласит: два тела воздействуют друг на друга силами, одинаковыми по величине, но направленными в противоположные стороны: F12 = F21. Действие и противодействие равны.

Импульсом (количеством движения) называется произведение массы тела на его скорость p = m v. Импульс показывает способность тела привести другие тела в движение. В замкнутой системе импульс постоянный. Это – закон сохранения импульса, который равносилен законам Ньютона. Единица импульса один килограмм на метр в секунду (1 кг м/с).

Сила тяжести – гравитационная сила притяжения тела к Земле. На тело массой m действует сила тяжести Fr = m g .

Вес тела - сила, с которой тело действует на опору или подвес (веревку, трос и тому подобное).

Давление p (pressure) отношение силы на площадь той поверхности, на которое действует данная сила p = F/S. Единицей давления в системе СИ является паскаль 1 Па = 1 Н/м2

Реакция опоры – сила, которой опора или подвес действует на тело. Реакция опоры всегда действует перпендикулярно площади основания или же в направлении подвеса.

Коэффициент трения показывает отношение силы трения к весу тела опирающегося на основание.

Сила инерции – кажущаяся сила, которая действует на тело движущееся с ускорением , если мы рассмотрим это тело как стоящее. Наиболее известная сила инерции – центробежная сила.

Центробежная сила действует на тело, движущееся по окружности, если мы рассмотрим это тело как стоящее. Средство, держащее тело на окружности действует на тело с центростремительной силой. Эта сила сообщает телу центростремительное ускорение. В системе отсчета связанной с данным телом центробежная и центростремительная сила уравновешены.

Механической работой называется произведение силы и смещения тела в направлении данной силы. В общем случае, A = F s cos , где угол между направлениями силы и смещения. Единица работы и энергии в системе СИ – джоуль. Один джоуль - работа, которую совершает сила в один ньютон, смещая тело в направлении этой силы на один метр.

Мощность показывает работу проделанную за единицу времени. Мощность – скорость совершения работы. Единица мощности в системе СИ – ватт. Один ватт это мощность, если за одну секунду совершается работа в один джоуль.
Золотое правило механики лежит в основе работы простых механизмов (рычаг, блок, наклонная плоскость). Оно гласит: насколько мы выигрываем в силе при совершении одной и той же работы, настолько мы проигрываем в расстоянии. Одну и ту же работу можно совершить маленькой силой на большом пути, а можно и большой силой на маленьком пути.

Кинетическая энергия обусловлена движением тела. Она определена через массу m и скорость v по формуле Ek = m v 2/2. Кинетическая энергия соизмерима с работой, необходимой на разгон тела. При торможении тело само совершает работу за счет потери своей кинетической энергии.

Потенциальная энергия обусловлена положением тела относительно других тел (взаимодействием с другими телами). Потенциальная энергия всегда связана с неким полем.

Закон сохранения механической энергии утверждает, что сумма кинетической и потенциальной энергии постоянна.

Консервативной (сохраняющей механическую энергию) силой называют такую силу, при действии которой выполняется закон сохранения механической энергии. Диссипативной (рассеивающей энергию) силой называют такую силу, при действии которой этот закон не выполняется (меха-ническая энергия превращается в тепловую). Известная диссипативная сила – сила трения. Известная консервативная сила – гравитационная сила.

Момент силы M – это произведение силы на плечо. Плечом силы называется кратчайшее расстояние между направлением действия силы и осью вращения. Момент силы характеризует влияние наблюдаемой силы на вращение тела. Единицей момента силы в системе СИ является один ньютон умноженный на метр (1 Н м). Момент силы как вектор представляется в виде векторного произведения радиус-вектора r точки приложения силы (относительно центра вращения) на вектор силы: M = r  x F. При этом направление вектора момента силы определяется по правилу правого буравчика.

Момент инерции I показывает распределение масс частей вращающегося тела относительно оси вращения. Элемент тела (маленькая частичка) массой m, расположенный на расстоянии r от оси вращения, обладает моментом инерции I = m r 2. Момент инерции тела как целого получается путем сложения (интегрирования) моментов инерции частей этого тела. Единица момента инерции в системе СИ – один килограмм на метр в квадрате (1 кг м2). Момент инерции играет при вращательном движении ту же роль, что масса при поступательном.

Момент импульса (или момент количества движения) L показывает способность вращающегося тела привести другие тела в движение. Если частичка вращающегося тела с массой m движется с линейной скоростью v по окружности, удаленной от оси вращения на расстояние r, то его момент импульса есть произведение расстояния r на импульс p = m v.Следовательно L = m v r. Момент импульса играет при вращательном движении ту же роль, что импульс при поступательном. Момент импульса как вектор: L = r x p, где p – импульс тела (или его части) и r радиус-вектор.

Закон сохранения момента импульса утверждает, что момент импульса замкнутой системы остается постоянным. Произведение момента инерции на угловую скорость - это момент импульса: L = m v r = (m r 2) . (v / r) = I . . Это действительно и для вращающегося тела как целого. Единица момента импульса один килограмм на метр в квадрате в секунду (кг м2/с).

ВНИМАНИЕ! Любой момент в физике = сама величина, умноженная на некое расстояние.

Основным уравнением для динамики вращения является второй закон Ньютона в применении к вращательному движению. Он гласит, что производная момента импульса по времени равна моменту силы: dL / dt = M. Иначе говоря, именно момент силы изменяет момент импульса тела.

Механическая работа при вращательном движении представляется в виде произведения момента силы на угол поворота: A = M . . У тела, вращающегося с угловой скоростью и обладающего моментом инерции I, имеется кинетическая энергия вращения, которую можно найти по формуле Ek = I 2/2.

Центром массы тела называется точка, относительно которой сумма моментов сил тяжести частичек этого тела всегда равна нулю (моменты сил находится в равновесии и тело под действием силы тяжести не вращается).

Законы Кеплера описывают движение планет, закон всемирного тяготения объясняет это (показывая причину).

Первый закон Кеплера – планеты двигаются по элептической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце.
1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Основные понятия по предмету iconЭкзаменационные вопросы по предмету «Информационные технологии»
Информатика. Приоритетные направления информатики. Информация, основные понятия, определение информации
Основные понятия по предмету icon«Православные храмы»
Формирование устойчивого интереса к предмету, желания больше узнавать о православной культуре России. Усвоить основные понятия: икона,...
Основные понятия по предмету iconОсновные понятия и определения
Цели урока: дать основные понятия о принципах и методах сборки. Научиться составлять технологическую схему сборки
Основные понятия по предмету iconВопросы к зачету по I полугодию по спецматематике, 8 класс, 2007 Основные понятия и определения
Основные понятия и определения (уметь формулировать, применять, приводить примеры)
Основные понятия по предмету iconОсновные понятия и определения 4 Линейные пространства 4
Данная работа рассматривает основные понятия, свойства, определения и теоремы, связанные с одним из классов линейных операторов –...
Основные понятия по предмету iconПрограмма вступительного экзамена в магистратуру по направлению «Философия»
Развития. Древнеиндийская философия, её основные черты. Периодизация индийской философии, её основные понятия: Брахман, Атман, сансара,...
Основные понятия по предмету iconОсновные понятия теории множеств
Основные понятия теории множеств: Индивидуальные задания к модулю 1 / Юго-Зап гос ун-т; сост.: Т. В. Шевцова, Е. В. Скрипкина. Курск,...
Основные понятия по предмету iconОсновные понятия в данной главе будут описаны все основные понятия, используемые в процессе работы. Состояние вычислительной машины
...
Основные понятия по предмету iconОбщие положения *Статья Основные понятия в настоящем Законе используются следующие понятия

Основные понятия по предмету iconОсновные понятия
Для характеристики высокомолекулярных соединений необходимо рассмотреть следующие понятия
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org