Билеты. Физика. 28 февраля
1 билет · 2 билет · 3 билет
4 билет · 5 билет · 6 билет
7 билет · 8 билет · 9 билет
Билет №1
Первый закон Ньютона. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Третий закон Ньютона.
Def. Динамика это раздел механики в котором изучают причины изменения характера движения, т.е. причины изменения скорости движения тела.
Опыт показал, что при непрерывном уменьшении влияния окружающих тел, горизонтальное движение любого тела относительно Земли неограниченно приближается к равномерному прямолинейному движению.
Примерно такая же последовательность опытов, только более тщательных, была проведена Галилеем, что и позволило ему сформулировать свой знаменитый закон инерции:
Если на тело не действуют другие тела, то оно сохраняет состояние либо покоя, либо равномерного прямолинейного движения.
I закон Ньютона теоретически не доказывается, это результат обобщения огромного количества опытных фактов плюс перенос результатов реального опыта на идеализированный случай полного отсутствия внешних воздействий.
Первый закон Ньютона: Опыт показывает, что при определенном выборе системы отсчета справедливо утверждение: свободное тело, т.е. тело не взаимодействующие с другими телами, покоится или движется равномерно и прямолинейно.
Def. Тело принято называть свободным, если на него не действуют другие тела, или их действие скомпенсировано.
Def. Движение тела, происходящее без внешних воздействий, называется движением по инерции.
Def. Системы отсчета, в которых свободное тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, называются инерциальными системами.
Def. Любая система отсчета, которая движется относительно инерциальной с постоянной скоростью, также является инерциальной. Инерциальных систем бесконечное множество.
NB! НИСО - системы, в которых ускорение тел обусловлены не взаимодействием с другими телами, а ускорением самой системы отсчета относительно некоторой ИСО
Внутренние силы системы не могут изменить положение центра масс системы, т.е. внутренние силы не могут сдвинуть всю систему с места как единое целое
Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположены по направлению
Билет №2
Понятие силы и массы. Сложение сил. Измерение сил. Второй закон Ньютона. Измерение и свойства массы.
В инерциальной системе отсчета изменение скорости тела может быть обусловлено только его взаимодействием с другими телами. Для описания взаимодействия между телами вводится физическая величина - сила, дающая количественную меру этого взаимодействия.
Def. Сила - векторная величина, являющаяся мерой взаимодействия тел, в результате которого тела деформируются и получают ускорение.
В динамике вопрос о происхождении сил не ставится и не выясняется. Благодаря такой универсальности динамика успешно описывает движение под действием сил любой природы.
Второй закон Ньютона: Ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально равнодействующей всех действующих на тело сил и направлено в сторону этой равнодействующей силы.
Def. Свойство тел приобретать то или иное ускорение под действием данной силы носит название инертности.
Def. Количественной мерой инертности является (инертная) масса
Эталон массы: условились считать единицей массы массу специально изготовленной из сплава платины и иридия гири, которая хранится в г. Севр, под Парижем.
Единицы измерения массы: в системе "СИ" масса измеряется в килограммах [m] = кг
Замечание: Измерить физическую величину означает сравнить ее с эталоном
Один из способов измерения массы: независимо измерить силу и ускорение и разделить одно на другое. При этом, действуя на разные тела одной и той же силой и сравнивая их ускорения, мы получаем возможность сравнивать их массы с эталоном.
Границы применимости второго закона Ньютона (ИСО)
Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета
Билет №3
Закон Всемирного тяготения. Гравитационная постоянная. Опыт Кавендиша. Космические скорости
Закон всемирного тяготения представляет собой обобщение опытных фактов. Факты, из которых Ньютон вывел закон всемирного тяготения, были результатом астрономических наблюдений за движение Луны вокруг Земли и движение планет вокруг Солнца, и были установлены Кеплером.
Ньютон был первым, кто строго доказал, что причина, вызывающая падение камня на землю, движение Луны вокруг Земли, и планет вокруг Солнца - одна и та же. Это сила тяготения, действующая между любыми телами, обладающими массой.
Как и всем другим телам, Земля должна сообщать Луне ускорение, не зависящее от массы Луны. Оказывается, что ускорение Луны в 3600 раз меньше, чем ускорение свободного падения у поверхности Земли. При этом известно, что расстояние от центра Земли до центра Луны приблизительно равно 60 земным радиусам.
Ускорение, которое сообщает телам сила притяжения к Земле, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до центра Земли:
Вывод формулы для силы всемирного тяготения
Формулировка закона всемирного тяготения
Численное значение гравитационной постоянной
Инертная и гравитационная массы
Сила тяжести как проявление закона всемирного тяготения
Мысленный эксперимент Ньютона (пушка Ньютона)
Реальность: эллипс, а не парабола
Вторая и третья космические скорости
Билет №4
Сила тяжести. Ускорение свободного падения. Вес тела. Невесомость. Перегрузки.
Сила тяжести как проявление закона всемирного тяготения
Расчёт ускорения свободного падения на поверхности Земли и на произвольной высоте
полная потеря веса - невесомость
Билет №5
Кинематика свободного падения тел. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
Решение задачи в общем виде
Билет №6
Деформации. Сила упругости. Закон Гука.
Сила упругости - сила старающаяся вернуть тело в недеформированное состояние при или после воздействия внешней силы
Природа силы упругости заключается во взаимном притяжении и отталкивании частиц и упорядоченном расположении молекул в твердом теле.
Деформация - изменение формы и(или) объема тела
Причина деформации: если к какой-либо части тела приложить силу, то некоторое время различные части тела будут двигаться с разным ускорением. Это и приводит к возникновению деформации.
Если после прекращения внешнего воздействия тело полностью восстанавливает свою форму и размеры, то такая деформация называется упругой
II случай: Пластическая деформация
При сильном внешнем воздействии тело не сможет полностью восстановить свои форму и размеры. В этом случае принято говорить о пластических деформациях.
Классификация деформаций по направлению
Деформация в покоящихся телах, вызванная силой тяжести
Замечание: основной особенностью растяжения под действием силы тяжести, является то, что сила тяжести действует одновременно на все участки тела.
Если пружину бросить, то она начнет падать под действием силы тяжести. Опыт показывает, что при этом она придет в недеформированное состояние. Поскольку сила тяжести действует сразу на все витки пружины, она будет сообщать ускорение всем частям тела одновременно.
Сила нормальной реакции опоры
Рассмотрим силу нормальной реакции опоры. Слово нормальной означает перпендикулярной поверхности.
Закон Гука
Физический смысл k: Коэффициент жесткости показывает, какая сила упругости возникнет в теле при единичном абсолютном удлинении, при условии, что деформация была упругой.
Билет №7
Сила трения. Трение покоя, скольжения, качения. Вязкое трение. Учет трения в быту и технике.
Из многообразных проявлений электромагнитных сил мы рассмотрим только два: силу трения и силу упругости.
Природа силы трения заключается в шероховатости поверхностей и взаимодействии молекул
Сила трения покоя направлена в сторону противоположенную возможному перемещению тела.
то, что ниже, это уже необязательно
Билет №8
Статика. Правила равновесия. Рычаги.
Раздел механики, в котором изучаются условия равновесия тел, называется статикой
Проще всего рассмотреть условия равновесия абсолютно твердого тела, т.е. такого тела, размеры и форму которого можно считать неизменными
Давайте рассмотрим следующий пример: попробуем открыть дверь, нажимая на нее по середине. Это будет тяжелее, чем если мы будем нажимать с краю. Величина силы для данной двери будет зависеть от расстояния до петель, на которых она висит, т.е. от расстояния до оси вращения.
Для характеристики вращающего действия силы вводится понятие момента силы:
Рассмотрим сложение параллельных и непараллельных сил:
Равновесие называется устойчивым, если при смещении тела относительно этого положения, оно будет стремиться вернуться в положение равновесия
Равновесие называется неустойчивым, если при смещении тела из этого положения ,оно никогда в него не вернется без внешнего воздействия
Равновесие называется безразличным, если любое смещение тела приводит его к новому положение равновесия, такому же как было.
Центр масс - это точка, через которую должно проходить направление действия сил, сообщающих телу поступательное движение.
Но центр масс не единственная особенная точка. Как найти точку к которой приложена сила тяжести. До сих пор мы брали для однородного и симметричного тела центральную точку.
А как найти точку для неоднородного или несимметричного тела?
Точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на тело (при любом положении тела), называется центром тяжести тела
/* про рычаги у меня нет конспекта, у кого есть - скиньте, пожалуйста */
Билет №9
Центр масс. Центр тяжести. Центр масс: формула, теорема о движении, способы определения.
Центр масс - это точка, через которую должно проходить направление действия сил, сообщающих телу поступательное движение.
Но центр масс не единственная особенная точка. Как найти точку к которой приложена сила тяжести. До сих пор мы брали для однородного и симметричного тела центральную точку.
А как найти точку для неоднородного или несимметричного тела?
Точка, через которую проходит равнодействующая всех параллельных сил тяжести, действующих на тело (при любом положении тела), называется центром тяжести тела
Найдем формулу, определяющую положение центра масс. Для этого рассмотрим следующий пример. Пусть есть невесомый стержень соединяющий два шарика m1 и m2. Для определения положения центра масс, рассмотрим силы тяжести, действующие на тела в этой системе.
