Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская


НазваниеЕе законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская
страница4/7
Дата публикации23.03.2013
Размер0.62 Mb.
ТипЗакон
userdocs.ru > Физика > Закон
1   2   3   4   5   6   7

^ 46. Взаимосвязь массы и энергии. Кинетическая энергия в релятивисткой механике.

Закон взаимосвязи массы и энегргии: Энергия покоя системы равна произведению массы этой системы на квадрат скорости света в вакууме.

E=mc2 (1)- полная энергия тела или системы тел, из каких бы видов энергии она не состояла бы, Е связанна с массой m соотношением (1).

m=m0/(1-v2/c2)1/2 -релятивистская масса, мера энергосодержания, зависит от скорости тела.

E=E0+ Ek ,где E0=m0c2–энегрия покоя.

Ek- кинетическая энергия.

m=m0+∆m (релятивистская добавка массы).

E=m0c2/√(1-v2/c2) =m2 m2c2(1- v2/c2)=m02c4,

m2c4- m2v2c2= m02c4  E2 – p2c2= m02c4- const.

E2= m02c4+ p2c2E= √(m02c4+ p2c2)

^ 47. Взаимосвязь импульса и энергии, кинетической энергии и импульса.

Связь полной энергии и импульса:

E=m0c2/√(1-v2/c2) =m2 m2c2(1- v2/c2)=m02c4,

m2c4- m2v2c2= m02c4  E2 – p2c2= m02c4- const.

E2= m02c4+ p2c2E= √(m02c4+ p2c2)

Связь кинетической энергии и импульса:

E2 – p2c2= m02c4= E02 (1)- энергия покоя,

E= E0 + Ek  E2= E02 + 2E0Ek + Ek2,

E2 – p2c2 = Eo2 + 2E0Ek + Ek2 – p2c2 = E02

p=1/c*√Ek(2E0+Ek)

^ 48. Частицы с массой покоя, равной нулю.

Законы Ньютоновской механики не допускают существование частицы с нулевой массой, т.к. для них даже при малых F ускорение а∞.

Существование частиц с m0=0 не противоречит законам релятивисткой механики.

В соответствии с уравнениями

E=m0c2/√(1-v2/c2) и p= m0v/√(1-v2/c2)

Частица с m0=0 обладает p≠0 и E≠0, т.к. если её v=c, то соотношение 0/0 представляет собой неопределенность, которая может равняться конечному числу.

Пример: Фотон m0=0, Е0=0, Е=pc; E=hv=mc2 p=hv/c; p=mc m=hv/c2.

^ 49. Понятие о неинерциальных системах отсчета.

Законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета. Относительно всех инерциальных систем тело движется с одним и тем же ускорением «а».

Неинерциальные системы движутся относительно инерциальных систем с некоторым ускорением «ан». Поэтому в них законы Ньютона не выполняются.

Однако, эти законы можно применять, если ввести в рассмотрение особые силы – силы инерции.

Рассмотрим две системы отсчета К и Кн. Из них система К – инерциальная, а система Кн– неинерциальная.

Пусть система Кн движется относительно системы ^ К с ускорением «ан». В инерциальной системе К

уравнение Ньютона для тела массы m движущегося с ускорением «а» имеет вид F=ma.



Тогда относительно неинерциальной системы Кн тело движется с ускорением а’=a-aн , умножив это равенство на массу тела, получим mа’=ma-maн

Это уравнение и представляет собой 2-й закон Ньютона в неинерциальной системе отсчета Кн.

Из него следует, что в неинерциальной системе на тело как бы действует дополнительная сила

которая и называется силой инерции.

С ее введением уравнение Ньютона в неинерциальной системе отсчета принимает вид



Сила инерции учитывает влияние ускорения самой неинерциальной системы на характер движения тела относительно этой системы. Силы инерции обнаруживают себя в реальных явлениях. Например, при ускоренном или замедленном движении поезда силы инерции вызывают падение предметов. В центрифугах они используются для разделения веществ.
^ 50. Сила инерции. Принцип Даламбера.

Начало в предыдущем билете!!!

Сила инерции пропорциональна массе тела, поэтому она аналогична силам тяготения.

Для иллюстрации рассмотрим кабину, которая движется с ускорением aн. Все тела, находящиеся в кабине будут вести себя так, как если бы на них

действовала сила инерции

В частности, пружина с прикрепленным

на ее конце телом массы m растянется

так, чтобы упругая сила уравновесила

силу инерции. Но это же будет

наблюдаться, если бы кабина была

неподвижна, но на нее действовала сила

тяжести с напряженностью «-aн».

Поэтому если у человека, находящегося в кабине, нет возможности наблюдать за тем, что происходит за пределами кабины, то он не сможет установить, чем обусловлена сила, действующая на пружину - ускоренным движением кабины или действием гравитационного поля. На этом основании и говорят об эквивалентности сил инерции и сил тяготения.

^ 51. Центробежная сила инерции.

Пусть диск вращается с угловой скоростью w вокруг оси z. К центру диска прикреплена пружина, на конце которой находится груз массы m. Груз и пружина надеты на стержень. Перемещаясь вдоль стержня и растягивая пружину, груз в конце концов остановится в таком положении, в котором сила упругости в неподвижной системе отсчета, связанной с Землей, согласно 2-му закону Ньютона будет равна Fупр=ma=-mω2R . Где R - радиус-вектор, проведенный к грузу из центра диска, a - центростремительное ускорение.
Относительно диска груз покоится. Это можно объяснить тем, что во вращающейся системе отсчета, связанной с диском на груз действует сила инерции
^ 52. Сила Кориолиса. Закон Бэра.

Рассмотрим случай, когда тело движется относительно этой системы. Тогда наряду с центробежной силой на тело будет действовать еще одна сила инерции – сила Кориолиса.
Пустим из центра диска О шарик вдоль радиуса ОА со скоростью относительно диска V . Если бы диск не вращался, то шарик катился вдоль прямой ОА. При вращении диска шарик будет двигаться по кривой ОВ, как если бы на него действовала сила , перпендикулярная к скорости в каждой точки траектории. Эта сила и есть сила Кориолиса.

^ Закон Бэра:

В северном полушарии, если тело движется на север, Fк направлена на восток. Следовательно, правый берег рек подмывается сильнее, и т.д.

В западном аналогично.
^ 53. Закон всемирного тяготения.

Между любыми двумя материальными точками действует сила взаимного притяжения прямо пропорциональная произведению масс этих точек и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

-гравитационная постоянная.

Первая формулировка дана Ньютоном в 1687 году в труде «Математические начала натуральной философии»

Гравитационная масса- мера способности тел притягивать и притягиваться к другим телам. Величину гравитационной постоянной оценил Ньютон. Более точно в 1797 году определил Кавендиш с помощью крутильного маятника.
^ 54. Напряженность поля тяготения. Принцип суперпозиций для потенциалов.

Пропорциональность силы тяготения, действующей на тело, его массе m позволяет записать ее в виде:




где - напряженность гравитационного поля, имеющая размерность ускорения. Напряженность гравитационного поля является силовой характеристикой поля тяготения и представляет из себя силу, действующую со стороны поля на пробное тело.

G=G1+G2 +…+Gn

Если Гравитационное поле создано системой материальных точек(гравитационных масс), то результирующая напряженность поля равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых в этой точке каждой материальной точкой.


^ 55. Работа в поле тяготения. Потенциальная энергия в поле тяготения.

Найдем работу, совершаемую силами поля тяготения, созданного точечной массой M, при перемещении материальной точки с массой m. Силы тяготения центральные и поэтому консервативные. Их работа не зависит от вида траектории, а зависит только от начального и конечного положения тела. Элементарная работа сил тяготения по перемещению тела на вектор вдоль линии, соединяющей два тела, равна



Здесь учтено, что работа консервативной

силы равна убыли потенциальной энергии.

При перемещении тела из бесконечно удаленной точки в точку, находящуюся на расстоянии r от массы М, изменение потенциальной энергии равно


Это и есть потенциальная энергия тела массы m в поле сил тяготения массы М. Она отсчитана от потенциальной энергии тела на бесконечности, которая равна нулю. Работа сил тяготения, совершенная на этом же пути равна



Работа положительная, поскольку сила и перемещение в данном случае направлены в одну сторону.

^ 56. Потенциал поля тяготения. Принцип суперпозиций для потенциалов. Эквипотенциальные поверхности.

Составим отношение


Оно равно потенциальной энергии тела единичной массы и называется потенциалом поля тяготения.

Потенциал поля является энергетической характеристикой гравитационного поля.

Рассмотрим поверхность, на которой потенциал постоянен, уравнение этой поверхности есть


Такая поверхность называется эквипотенциальной. Из уравнения следует, что r = const , значит данная поверхность представляет собой сферу.

G=G1+G2 +…+Gn

Если Гравитационное поле создано системой материальных точек(гравитационных масс), то результирующая напряженность поля равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых в этой точке каждой материальной точкой.
^ 57. Космические скорости.

Первой космической скоростью называется наименьшая скорость которую можно сообщить телу, Чтобы оно могло без воздействия каких либо внешних сил преодолеть тяготение земли и стать искусственным спутником Земли.

V1=7,9км/с

Второй космической скоростью называется

наименьшая скорость которую можно сообщить телу, Чтобы оно могло без воздействия каких либо внешних сил преодолеть тяготение земли и стать искусственным спутником Солнца.

V2=11,2км/с

Третьей космической скоростью называется

наименьшая скорость которую можно сообщить телу, запускаемому с земли, для того чтобы оно могло без воздействия каких либо внешних сил преодолеть притяжение Солнца и покинуть солнечную систему.

М3=16,7км/с
^ 58. Законы Кеплера

Кеплер сформулировал 3 закона :

1) каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце

2) радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает одинаковые площади

3) квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их орбит
^ 59. Статистический и термодинамический методы.

Статистический метод в основе лежит модель которая описывается уравнениями теории вероятности и математической статистики.

Основываясь на молекулярно-кинетических

Представлениях о веществе сформулированы статистические распределения.

1.Распределение молекул по объему.

2.Распределение молекул по скоростям

3.Распределение молекул по потенциальным энергиям

4.Распределение молекул по степеням свободы

Они характеризуют состояние системы

Термодинамический метод в основе лежат опытные факты проверенные человеком.

Достоверность этого метода выше.

Общие свойства макроскопических систем

Находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями.

^ 60. Понятие об идеальном газе. Законы идеального газа.

Изотермический процесс

Т=const

Изобарный процесс

Р=const

Изохорный процесс

V=const

Закон Авогадро - моли любых газов при одинаковой температуре и давлении занимают одинаковые объемы.

Закон Дальтона-давление смеси идеальных газов равно сумме порциональных давлений входящих в него газов.

Уравнение Клайперона-Менделеева

Pv=M/mRT

^ Парциальное давление – давление, которое бы производил газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал весь объём, в котором находится смесь.


^ 61. Поток молекул.

для упрощения

хаотичное движение молекул

заменяют движением по

3-м осям x,y,z.



-плотность потока молекул число молекул,

прошедших через единичную площадку,

расположенную перпендикулярно направлению движения

1все молекулы имеют одинаковую скорость

2молекулы движутся только вдоль координатных осей x,y,z.

Т.к. пространство изотропно, то вдоль каждой из осей могут двигаться 1/3 всех молекул, находящихся в объеме. при этом половина этого числа может двигаться в положительном направлении оси, другая половина – в отрицательном направлении.

-концентрация молекул.

-число молекул в объеме

-число молекул, движущихся в положительном направлении одной из осей.

Уравнение(3) подставляем в (1):

Плотность потока молекул.-в векторном виде.

Если ввести понятие средней скорости, и всё учесть, то

1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗаконы свободного падения (зависимость скорости и высоты от времени)
Кинематические уравнения движения, уравнения скорости при движении с постоянным ускорением
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЧто называют явлением внутреннего трения?
Явлением внутреннего трения (вязкости) называется процесс, связанный с появлением трения между слоями газа или жидкости, движущихся...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗадача определения скорости света принадлежит к числу важнейших проблем...
Потом скорость света было легко посчитать как отношение удвоенного расстояния на время до прихода света от второго фонаря. Конечно,...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconМ. М. Наумов кандидат географических наук
Проблема рассматривается в «целом» и в «малом». Устанавливается связь скорости течения биологического времени с процессами роста,...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconИстория развития представлений о природе света. Законы геометрической...
Явление отражения-преломление света. Физические характеристики лучей и сред. Физический смысл показателя преломления, характерные...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗадания 51 олимпиады юфу для школьников по физике. 11 класс
Материальная точка движется вдоль прямой. Постройте графики зависимостей скорости и координаты от времени, если график зависимости...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗаконы Неисчерпаемая тема Законы
Они вообще то существуют универсальные законы Вселенной которые ведут к обыкновенному человеческому счастью?
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconПодпись Дата Лист уд 22. 01 Задача определения оптимального режима...
Фиксируем на ней все возможные значения скорости через интервал в 1 км/ч. Для простоты рассмотрим только три такие точки. Аналогичным...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconРежим нагружения
Т. к передача авиационная, она требует обеспечения высокой надежности, работает с умеренными скоростями и высокими нагрузками, то...
Ее законы справедливы для макротел, движущихся со скоростями много меньшими скорости света и релятивистская iconЗакон противоречия говорит о противоречащих друг другу высказываниях,...
В логике, как и во всякой науке, главное — законы. Логических законов бесконечно много, и в этом ее отличие от большинства других...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница