Відповіді до екзамену з дисципліни



Сторінка1/5
Дата конвертації27.01.2017
Розмір1.25 Mb.
  1   2   3   4   5
Відповіді до екзамену з дисципліни «Фізика»


  1. Характеристика механічного прямолінійного руху матеріальної точки.

Прямолінійний рух – це рух при якому тіло(точка) за будь-які рівні і нескінченні малі проміжки часу проходить однакову відстань. Вектор швидкості точки залишається незміним а її пареміщення є добутком швидкості на чаc. Рівняння руху для прямолінійного руху.



http://disted.edu.vn.ua/media/images/sapsay/sapsay/fizika/8_kl/lesson_3/.gif

  1. Характеристика механічного криволінійного руху матеріальної точки.


Прямолінійні рухи на практиці реалізуються рідко, значно частіше траєкторією матеріальної точки є крива лінія. Миттєва швидкість http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn025_fmt2.jpeg у будь-якій точці траєкторії при цьому напрямлена вздовж дотичної до кривої.
http://subject.com.ua/dovidnik/physics/006_fmt2.jpeg
Найпростішим із криволінійних рухів матеріальної точки є рух по колу (у випадку обертання тіла окремі його точки описують кола). 
Навіть рівномірно рухаючись по колу, матеріальна точка має прискорення, яке характеризує бистроту зміни напряму миттєвої швидкості і в будь-якій точці траєкторії напрямлене вздовж нормалі n до дотичної. Саме цим зумовлена одна з назв такого прискорення — нормальне прискорення http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn026_fmt2.jpeg. Воно спрямоване до центра кола, у зв’язку з чим називається ще й доцентровим прискоренням http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn027_fmt2.jpeg і обчислюється за формулою http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn028_fmt2.jpeg.
http://subject.com.ua/dovidnik/physics/007_fmt2.jpeg
Рух матеріальної точки по колу можна характеризувати періодом T і частотою n. Нехай за час tматеріальна точка здійснює N повних обходів кола. Період — час одного обходу, тобто http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn029_fmt2.jpeg, http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn029a_fmt.jpeg, ачастота — число обходів протягом секунди, тобто http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn030_fmt2.jpeg. Очевидно, що http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn031_fmt2.jpeg, http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn031a_fmt.jpeg.
Рух по колу можна характеризувати також бистротою руху радіуса кола R, проведеного до якогось початкового положення матеріальної точки.
Нехай за час http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn032_fmt2.jpeg матеріальна точка пройшла по колу шлях http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn033_fmt2.jpeg (довжину дуги кола), а радіус R обернувся на кут http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn034_fmt1.jpeg. Цей кут називається кутовим переміщенням матеріальної точки. Відношення http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn035_fmt4.jpeg називаєтьсякутовою швидкістю і позначається ω (омега), http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn036_fmt2.jpeg
Отже, кутова швидкість матеріальної точки чисельно дорівнює її кутовому переміщенню протягом секунди.
Оскільки при рівномірному русі по колуhttp://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn037_fmt2.jpeg, то можна розглядати будь-який час t і відповідний кут φ, зокрема — період T і повний кут 2π. При цьому http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn038_fmt2.jpeg, абоhttp://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn039_fmt2.jpeg. Виразивши доцентрове прискорення через кутову швидкість ω, можна записати так: http://subject.com.ua/dovidnik/physics/eqn040_fmt2.jpeg. 


  1. Обертальний рух твердого тіла.

Поширеною різновидністю криволінійного руху є обертальний рух. Звичайно тут швидкість весь час змінюється і може змінюватись також за величиною. Коли обертається кілька жорстко звязаних точок наприклад А і В то вони мають різні лінійні швидкості але всі точкиза проміжок часу зміщуються на той самий кут, тому в цілому їх рух визначають вектором-кутового зміщення

вектором-кутового зміщення є відрізок що чисельно дорівнює куту повороту напрямлений по осі обертання в сторону яка вказується правилом правого гвинта. За цим правилом напрям вектора повинен збігатись з поступальним рухом гвинта якщо його головку повертати за напрямом обертання тіла

основними кінетичними величинами що характеризують обертальний рух точок є кутова швидкість і кутове прискорення

кутова швидкість-це вектор напрямлений по осі обертання відповідно до правила правого гвинта

кутове прискорення-це вектор що збігається з напрямом кутової швидкості в прискорених руках або напрямлений проти кутової швидкості в сповільнених умовах




  1. Робота, енергія, потужність, імпульс. Закони збереження імпульсу та енергії.

Робота – ц фізична величина яка визначає енергетичні затрати при переміщені фізичного тіла чи його деформацій

Енергія – ц загальна кількісна міра руху і взаємодій всіх видів матерій. Енергія не виникає ні з чого і нікуди не зникає вона може тільки переходити з одного вигляду в інший (закон збереження енергії). Поняття енергія зв’язує всі явища природи в одне ціле є загальною характеристикою стану фізичних тіл і фізичних полів

Імпульс – називається міра механічного руху тіла, векторна величина, що для матеріальної точки дорівнює добутку маси точки на її швидкість та має напрямок швидкості

Закон збереження енергії – це закон який стверджує що повна енергія в ізольованих системах не змінюється з часом . проте енергія може перетворюватись з одного виду в інший . у термодинаміці закон збереження енергії відомий також під назвою першого закону термодинаміки. Закон збереження енергії є мабуть найважливішим із законів збереження які застосовуються в фізиці

Також одним з найважливіших законів природи є закон збереження імпульсу. Зміст цього закону розкрив Нютон сформулювавши через зміну цієї величини ІІ закон механіки. Було з’ясовано що закон збереження імпульсу при взаємодії тіл в ізольованій системі відображеється в суті самих законів механіки це тобто при всяких взаємодіях точок ізольованої системи векторна сума їх імпульсу залишається сталою.




  1. Основні закони динаміки. Фундаментальні взаємодії.

В основі динаміки лежать 3 закони Нютона

Перший це закон інерції – існують такі системи відліку в яких центер мас будь-якого тіла на яке не діють ніякі сили або рівно дія діючих на нього сил дорівнює 0, зберігає стан спокою або рівномірного прямолінійного руху,доки цей стан не змінять сили застосовіні до нього

Другий закон Нютона – прискорення матеріальної точки прямо пропорційні силі, яка на неї діє, та направлена в сторону дії цієї сили

Третій закон Нютона – Сила дії дорівнює силі протидії


  1. Основні поняття гідроаеростатики. Вивід рівняння Бернуллі. Висновки з рівняння Бернуллі.

Розділ механіки в якому вивчається стан рівноваги і руху рідин під дією зовнішніх сил називається гідроаеромеханікою. Гідроаеромеханіка поділяється на гідроаеростатику (гідростатика) і гідроаеродинаміка (гідродинаміка)

Гідроаеростатика – розділ гідродинаміки який вивчає рівновагу рідин і газів. У стані рівноваги напруження в рідинах і газах завжди нормальні до поверхонь на які вони діють

Гідроаеродинаміка – розділ гідромеханіки в якому вивчається рух нестисливих рідин і взаємодія їх з твердими тілами

Завдання гідродинаміки полягає в тому щоб знайти співвідношення які дають можливість за величинами сил описати стан руху рідини або за станом руху рідини знайти діючі сили

Для стаціонарного потоку ідеальних рідин і для газів справджується рівняння бернулі. Щоб зясувати його суть потрібно виділити з потоку вузьку трубку і розглянути в ній деяку кількість рідин обмежену перерізами розглянута рідина зміститься в трубці; верхня межа

Зміна енергії рідини повина дорівнювати роботі виконаній силами тиску над рідиною. І ці величини знаходяться:

Рівняння Бернулі являє собою один із наслідків закону збереження і перетворення енергії

Рівняння Бернулі показує що в звужених місцях потку в рідини або газу, де швидкість руху збільшується, статичний тиск зменшується і навпаки в розширених місцях потоку де швидкість руху зменшується статичний тиск збільшується

Как известно, потенциальная энергия равна:imageКинетическая энергия:image Полная механическая энергия состоит из суммы кинетической и потенциальной энергий:imageОтнесем энергию к единице веса жидкости, т.е. определим удельную энергиюimageТаким образом получим выражение, которое является уравнением Бернулли и выражает закон сохранения энергии: вдоль элементарной струйки идеальной жидкости сумма потенциальной и кинетической энергии постоянная величина, т.е.



image

7.Вивід основного рівняння МКТ газів. Швидкості молекул. Розподіл молекул за швидкостями.


Усі тіла складаються з атомів або певних з’єднань атомів, що називаються молекулами

1.Атоми і молекули в тілах перебувають у безперервному хаотичному русі. Рухами цих частинок зумовлюються явище дифузії, броунівський рух, теплота та ін.

2.Між атомами і молекулами виявляються сили взаємодії, зокрема сили зчеплення. Від цих сил залежить міцність тіл на розрив, явища прилипання, змочування, утворення крапель, плівок.

Внаслідок хаотичного руху і зіткнень молекул між собою їх швидкості весь час змінюються і взагалі дуже різні за величиною У 1860 р. Максвелл вивів закон розподілу молекул ідеального газу за швидкостями поступального руху. Зрозуміло, що йдеться про статистичні закономірності у хаотичному русі величезної сукупності молекул газу. Усе це позначається певною мірою на формулюванні тих задач, які розв’язуються за законом Максвела.

Цей закон дає змогу знайти число молекул dn із загальної кількості nмолекул газу при даній температурі, швидкості, яких лежать у заданому інтервалі від v до v+dv.

За характером хаотичний рух такий, що ставити питання про кількість молекул, які в даний момент часу мають швидкість, що точно дорівнює v, не можна, бо випадково таких молекул може і не бути.

Відповідно дозакону Максвелла


c:\users\andretti\appdata\local\temp\finereader11\media\image1.png

Користуючись законом Максвелла, можна визначити також середню арифметичну швидкість молекул


  • формування достовірного уявлення про внутрішню будову газу та встановлення зв’язку між значеннями параметрів стану газу і характеристиками руху його молекул.

Розміри молекул порядку 10-10 м, а відстані між ними навіть у нормальних умовах дорівнюють приблизно 10-9 м, тобто в десять раз більші від розмірів молекул.



  1. Явища переносу. Значення коефієнта дифузії. Явища переносу. Значення коефієнта в’язкості. Явища переносу. Значення коефієнту теплопровідності.

Теплопровідність є явищем перенесення енергії у формі теплоти з частини системи, де більша середня кінетична енергія молекул, у область системи з меншою середньою кінетичною енергією, внаслідок чого відбувається вирівнювання температур цих частин. Експериментальні дані добре описуються рівнянням Фур’є:http://manualsem.com/pictures/books/fizika-ta-fizichni-metodi-doslidzhennya-materialiv.files/image891.gif

,

де j – густина теплового потоку, тобто енергія у формі теплоти, яка переноситься через одиничну площадку за одиницю часу; – градієнт температури.http://manualsem.com/pictures/books/fizika-ta-fizichni-metodi-doslidzhennya-materialiv.files/image893.gif


Явище в’язкості (або внутрішнього тертя) вже розглядалось в механіці (п.2.6.3) з точки зору механічних властивостей рідин та газів, воно полягає у виникненні сили внутрішнього тертя між шарами рідини. Наразі розглядається механізм виникнення сили внутрішнього тертя.

В’язкість (або внутрішнє тертя)є процес перенесення молекулами імпульсу, від одного шару рідини (або газу) до іншого, якщо швидкість напрямленого руху є різною в різних місцях простору.

Закон Ньютона для явища в’язкості формулюється так: імпульс, який переноситься через одиничну площадку за одиницю часу є пропорційним до градієнта швидкості

Дифузія – процес самовільного вирівнювання густини (концентрації) суміші газів, рідин та, навіть, твердих тіл, тобто перенос маси.

Явище дифузії підлягає закону Фіка: маса газу, яка переноситься через одиничну площадку за одиницю часу пропорційна градієнту густини. Знак „мінус” у формулі показує, що перенесення маси спрямоване в бік зменшення густини:


  1. Поняття ентропії та вільної енергії. Зміна ентропії в замкнутих системах (Зміна ентропії в циклі Карно).

З нерівності Клаузіуса відомо, що для оборотних циклів сума зведених кількостей теплоти дорівнює нулю:

c:\users\andretti\appdata\local\temp\finereader11\media\image10.png


З аналізу ж відомо, що коли криволінійний інтеграл, узятий по замкнутому контуру, дорівнює нулю, то існує така функція від змінних інтегрування, повний диференціал якої дорівнює під-інтегральному виразу. Цю функцію називають ентропією і позначають буквою S.Для неї можна записати

Ентропія є функцією стану речовини, оскільки її значення не залежить від шляху інтегрування, а лише від початкових і кінцевих параметрів стану.

За зміною ентропії визначають можливість протікання того або іншого процесу та ін. Зміну ентропії для оборотних процесів знайдемо за формулою

c:\users\andretti\appdata\local\temp\finereader11\media\image11.png
цикл Карно. Робочим тілом у машині Карно є ідеальний газ. Цикл здійснюється в циліндрі, стінки і поршень якого нетеплопровідні, дно циліндра теплопровідне. Саме через дно циліндра газ приводиться в тепловий контакт з нагрівником і холодильником. Останні є тілами дуже великої теплоємності, тому під час циклу їх температура залишається сталою: нагрівника -T1, холодильника - Т2.

Цикл Карно складається із двох ізотермічних процесів 1-2 і 3-4 та двох адіабатичних процесів 2-3 і 4-1 (рис. 2). В процесі 1-2 робоче тіло отримує від нагрівника кількість теплоти Qj, а в процесі 3-4, робоче тіло віддає холодильнику кількість теплоти Q2




  1. Перший закон термодинаміки та його застосування до процесів у газах.

Перший принцип термодинаміки виражає закон збереження і перетворення енергії в застосуванні до теплових процесів.

Q= DU+ A.

Його читають так: кількість теплоти, яку дістає система ззовні, йде на збільшення внутрішньої енергії системи і на виконання роботи проти зовнішніх сил.

З формулювання першого принципу термодинаміки зовсім не випливає, що завжди, коли система дістає певну кількість теплоти, її внутрішня енергія збільшується. Може статися, що система дістає теплоту ззовні, а її внутрішня енергія зменшується. Це буде тоді, коли система виконує роботу, більшу від теплоти, яку вона дістає >Q), і тому на цю роботу витрачається частково внутрішня енергія. До цього треба також додати, що величини Qі А можуть бути і додатними, і від’ємними. Коли Q<

система віддає тепло; якщоА< 0, робота виконується над системою за рахунокенергії зовнішніх тіл


  1. Характеристика кристалічного стану речовини. Симетрія кристалів. Дефекти в кристалах.

З макроскопічної точки зору твердим тілом у механіці називають таке тіло, яке зберігає свою форму. За внутрішньою будовою тверді тіла поділяють на кристалічні й аморфні.Яскраво виражена анізотропність монокристалів в результатом певного упорядкованого розміщення частинок тіла, утворення так званих кристалічних решіток. Така упорядкованість у розміщенні частинок характерна для всього об’єму тіла (дальній порядок). Монокристал - тіло, всі частинки якого вкладаються в одну загальну просторову решітку.

Частинки кристала розміщені правильними рядами вздовж трьох косокутних осей координат. Частинки здійснюють коливальні рухи навколо своїх положень рівноваги, які називають вузлами кристалічної решітки. Залежно від того, які саме частинки містяться у вузлах кристалічних решіток, розрізняють такі чотири типи решіток: іонну, атомну, молекулярну і металічну.

У вузлах іонної решітки чергуються позитивні й негативні іони. Завдяки електричним взаємодіям вони створюють стійку структуру кристала. Переважна більшість кристалів має іонну решітку. До них належать кристали неорганічних речовин NaCl, CsCl і т.д.

В атомних решітках нейтральні атоми сусідніх вузлів зв’язуються між собою валентними електронами. Орбіти в атомах зміщуються так, що електрони обертаються як спільні навколо ядер сусідніх атомів і цим зв’язують їх між собою. Так зв’язуються атоми в молекулах. Атомну решітку мають графіт, алмаз, карборунд та ін.

Молекулярні решітки утворюються полярними молекулами; різнойменно заряджені частини двох сусідніх молекул притягуються і зв’язують молекули в решітці. Порівняно з іонними молекулярні решітки слабкіші, легше деформуються. Такі решітки, наприклад, у гуми, парафіну, целюлози тощо.

Металічні решітки утворюються позитивними іонами металу, які зв’язуються вільними (точніше - колективізованими) електронами, що заповнюють простір поза вузлами решітки. Такі решітки властиві металам.Причиною упорядкованого розміщення частинок твердого тіла є сили взаємодії між ними: притягання і відштовхування. Частинки займають певні положення рівноваги, при яких сили притягання і відштовхування взаємно зрівноважуються. Потенціальна енергія частинок у полі сил взаємодії стає мінімальною.Правильне розміщення частинок у решітці кристалів є причиною анізотропії кристалів, яка полягає в залежності яких-небудь властивостей кристалів від напряму.

У багатьох кристалів дуже добре виражена залежність механічної міцності кристала від напряму. Наприклад, слюда легко розщеплюється на пластинки, кам'яна сіль колеться на кубики тощо. Особливо помітна ця залежність у графіту. У кожному шарі кристала графіту атоми вуглецю розміщені у вершинах правильних шестикутників, а відстань між сусідніми шарами у 2,5 раза більша, ніж відстань між найближчими атомами вуглецю в кожному шарі.

Тому шари в кристалі графіту легко зсуваються один відносно одного. Зісковзуванням шарів графіту ми користуємось, коли пишемо олівцем. Ця сама властивість графіту дає змогу використовувати його як мастильний матеріал (особливо часто ним користуються при високих температурах). Якщо на поверхню кристала кварцу нанести шар воску і торкнутися кінцем добре нагрітої дротини до середини грані кристала, то віск розплавлюється по еліпсу. Отже, теплопровідність кристала кварцу залежить від напряму. Такими дослідами можна встановити залежність від напряму й багатьох інших властивостей кристалів.

Зазначимо, що в кристалах часто можна виявити і такі напрями, в яких ті чи інші властивості будуть однакові. Зріжмо верхню половину кристала, зображену на рис, і повторимо попередній дослід, торкнувшись дротинкою до центра зрізу. При цьому віск розплавлюється по колу



Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал