- •Методические указания для практических занятий с использование эок и требования к их выполнению
- •Введение.
- •Основные физические формулы.
- •1. Кинематика
- •2. Динамика.
- •3. Законы сохранения.
- •4. Молекулярная физика. Термодинамика.
- •5. Электростатика.
- •6. Постоянный ток.
- •7. Магнитное поле.
- •8. Колебания. Волны.
- •9. Квантовая физика.
- •Примеры решения задач.
- •1. Механика.
- •2. Молекулярная физика.
- •3. Электродинамика.
- •4. Колебания и волны.
- •5. Квантовая физика.
- •Литература
2. Динамика.
; ; , ;
p – импульс тела, m – масса тела, υ – скорость тела, F – сила, действующая на тело, t – время действия силы на тело, (F∙t) – импульс силы, Δp – изменение импульса тела, a – ускорение тела.
; ; ; ; ;
Fi – внешние силы, действующие на тело, G = 6,67∙10–11 Н∙м2/кг2 – гравитационная постоянная, m1,2 – массы тел, r – расстояние между центрами масс взаимодействующих тел, g = 9,80667 м/с2 – ускорение свободного падения, gh – ускорение свободного падения на высоте h.
; ; .
Fупр – сила упругости, k – коэффициент упругости, x – удлинение или сжатие пружины, Fтр – сила трения, μ – коэффициент трения, N – сила реакции опоры, P – вес тела.
; ; .
υсп,h – скорость спутника планеты на высоте h, Mпл – масса планеты, Rпл – радиус планеты, υсп,1 – первая космическая скорость (скорость искусственного спутника планеты на высоте h = 0), υсп,2 – вторая космическая скорость (скорость, непосредственно у поверхности планеты, необходимая для того, чтобы тело навсегда улетело от планеты).
Статика и гидродинамика
; .
; ; ; ; .
M – момент силы, d – плечо силы, p – давление, ρж – плотность жидкости, h – глубина погружения в жидкость, F1,2 – сила воздействия на поршни цилиндров гидравлического пресса, S1,2 – площади поршней цилиндров гидравлического пресса, Fарх – сила Архимеда, Vпогр – объём тела, погружённого в жидкость, P' – вес тела, погружённого в жидкость, P – вес тела.
3. Законы сохранения.
; ;
, ; , ;
, ; ; ; .
AF – работа силы F, S – перемещение, α – угол между вектором силы F и вектором перемещения S, Nдв – мощность двигателя, Aдв – работа двигателя, совершённая за время t, Fт – сила тяги двигателя, υ – скорость движения, Eк – кинетическая энергия, m – масса тела, υ – скорость тела, p – импульс тела, ΔEк – изменение кинетической энергии в результате совершения над телом работы Ai, Ep – потенциальная энергия, h – высота тела над поверхностью Земли, Aт – работа тела, за счёт уменьшения потенциальной энергии (–ΔEp), Eупр – потенциальная энергия упругой деформации, Aупр – работа сил упругости за счёт уменьшения потенциальной энергии упругой деформации (–Eупр), η – коэффициент полезного действия, Eп – полезная энергия, выработанная энергетической машиной, Eз – затраченная энергия.
4. Молекулярная физика. Термодинамика.
Молекулярно-кинетическая теория.
Газовые законы
; ;
ν – количества вещества, N – количество частиц (молекул или атомов), NA = 6,022∙1023 моль–1 – постоянная Авогадро, m – масса вещества, M – молярная масса (масса одного моля вещества), m0 – масса одной молекулы.
, ; ;
– средняя кинетическая энергия теплового движения молекул, – среднее значение квадрата скорости молекул (средняя квадратичная скорость), k = 1,38∙10–23 Дж∙К–1 – постоянная Больцмана, R = NA∙k = 8,31 Дж∙моль–1∙К–1 – универсальная газовая постоянная (молярная газовая постоянная), T – термодинамическая (абсолютная) температура.
; ; ; ; , .
p – давление газа, n = N/V – концентрация молекул, V – объём, занимаемый газом, ρ – плотность газа.
Изопроцессы:
Изотермический процесс:
T = const, p1V1 = p2V2;
Изобарический процесс:
p = const, V1T2 = V2T1;
Изохорический процесс:
V = const, p1T2 = p2T1.
Термодинамика
; ; .
U – внутренняя энергия идеального газа, i – число степеней свободы, m – масса газа, M – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная, T – термодинамическая температура, p – давление газа, V – объём газа, ΔU – изменение внутренней энергии идеального газа, Q – количество теплоты, A – работа газа.
1) Первое начало термодинамики для изотермического процесса:
, ΔU= 0;
2) Первое начало термодинамики для изобарического процесса:
, где ; ;
3) Первое начало термодинамики для изохорического процесса:
, A = 0;
4) Первое начало термодинамики для адиабатического процесса:
.
5) Теплота сгорания топлива:
, q – удельная теплота сгорания топлива;
6) Теплота нагревания:
, c – удельная теплоёмкость вещества;
7) Теплота плавления:
, λ – удельная теплота плавления;
8) Теплота парообразования:
, r – удельная теплота парообразования.
; ; .
Aт.дв. – работа тепловой машины, Qн – количество теплоты, полученной тепловой машиной от нагревателя, Qх – количество теплоты, переданного от тепловой машины холодильнику, η – коэффициент полезного действия, Tн – температура нагревателя, Tх – температура холодильника.
. ; ,
φ – влажность воздуха, p – давление паров, pн – давление насыщенных паров, ℓt – длина стержня при температуре t, ℓ0 – длина стержня при температуре t = 0 °C, α – коэффициент линейного температурного расширения, Vt – длина стержня при температуре t, V0 – длина стержня при температуре t = 0 °C, β –