О курсе общей физики презентация

О курсе общей физики

Список литературы Список литературы Т.И. Трофимова. Курс физики. –М.: Высшая школа, 2007. – 658 с. 2. С.И. Кузнецов. Физика, часть 1. Механика и молекулярная физика

Физика, которая развивалась в течение трех столетий достигла своей кульминации во второй половине XIX в. созданием электромагнитной теории света, называется Физика, которая развивалась в течение трех столетий достигла своей кульминации во второй половине XIX в. созданием электромагнитной теории света, называется классической физикой. Рассматривает движение при v<<c (с-это скорость света в вакууме). Размеры пространства много больше длины волны де Бройля.

На рубеже XIX и XX в.в. новые эксперименты и новые идеи в физике стали указывать на то, что некоторые аспекты классической физики неприменимы к На рубеже XIX и XX в.в. новые эксперименты и новые идеи в физике стали указывать на то, что некоторые аспекты классической физики неприменимы к миру атома, а так же к объектам, движущимся с очень большой скоростью. Следствием всего этого явилась очередная великая революция в физике. Родилась современная физика.

Общефизические положения Объединительные идеи в физике До Ньютона механика делилась на земную и небесную. Ньютон объединил обе механики в одну, которая до сих пор называется механикой Ньютона или классической механикой. Уравнение движения небесных и земных тел имеет одинаковый вид и смысл.

Впоследствии объединительные идеи сыграли выдающуюся роль в физике и во всем естествознании. Были объединены механические и тепловые явления; электричество и магнетизм (поля электрические и магнитные - Максвелл); электромагнетизм и оптика – электромагнитные волны; оптические и тепловые явления – квантовая оптика, Впоследствии объединительные идеи сыграли выдающуюся роль в физике и во всем естествознании. Были объединены механические и тепловые явления; электричество и магнетизм (поля электрические и магнитные - Максвелл); электромагнетизм и оптика – электромагнитные волны; оптические и тепловые явления – квантовая оптика,

гравитация и ускорение (силы инерции и тяготения), частица и волна – корпускулярные свойства волн и волновые свойства частиц. С помощью теории относительности Эйнштейна объединены электрические и магнитные поля (новый уровень объединения). Конечная цель всех объединений – создание единой теории всего и вся как бы «в одном уравнении». Самое выдающееся открытие – твердотельная электроника (компьютеры) и лазеры - это коллективное мнение ныне живущих лауреатов Нобелевской премии.

Физика изучает Физика изучает 1. Физические объекты: атом, ядро, частицы, молекулы, плазму, частицы и элементарные частицы, твердое тело, фотоны, кварки и т.д. Отсюда деление на: физика атомов и молекул, физика ядра, физика элементарных частиц, физика твердого тела.

Физика изучает Физика изучает 2. Физические процессы (как форму движения материи) – отсюда названия разделов: механика (механическое движение, термодинамика (тепловое движение), электродинамика (электромагнитные явления) и т.д.

Физика наука экспериментальная. Физика наука экспериментальная. Это обозначает, что критерием истины является эксперимент. Объем физических знаний неограничен. Это означает, что на Земле давно нет такого человека, который бы знал в физике ВСЁ. Язык физики – математика.

Роль моделей в физике В механике, например, используют 3 модели - материальная точка, абсолютно твердое тело (атт), модель сплошной среды. Их роль: 1. Основная. 2. Вспомогательная. 3. Для решения задач. 4. Для решения фундаментальных проблем. 5. Для формулирования новых гипотез и теорий.

Кинематика движения материальной точки.

Поступательное движение – это движение, при котором любая прямая, жестко связанная с движущимся телом, остается параллельной своему первоначальному положению. Поступательное движение – это движение, при котором любая прямая, жестко связанная с движущимся телом, остается параллельной своему первоначальному положению. Вращательное движение – это движение, при котором все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой, называемой осью вращения.

Тело, относительно которого рассматривается движение, называют телом отсчета. Тело, относительно которого рассматривается движение, называют телом отсчета. Система отсчета – совокупность системы координат и часов, связанных с телом отсчета.

В декартовой системе координат, используемой наиболее часто, положение точки М в данный момент времени по отношению к этой системе характеризуется тремя координатами X, Y, Z или радиусом – вектором , проведенным из начала системы координат в данную точку (рис.1).

При движении материальной точки ее координаты с течением времени изменяются. В общем случае ее движение определяется скалярными уравнениями При движении материальной точки ее координаты с течением времени изменяются. В общем случае ее движение определяется скалярными уравнениями X=X(t), Y=Y(t), Z=Z(t) (1) эквивалентными векторному уравнению (2) где – x, y, z – проекции радиуса – вектора на оси координат, а – единичные векторы, направленные по соответствующим осям. Уравнения (1) и соответственно (2) называются кинематическими уравнениями движения материальной точки.

Скорость при поступательном движении При делении перемещения r на t получаем вектор скорости: v = (определение скорости).

Ускорение при поступательном движении

Скорость и ускорение при вращательном движении

Тангенциальное ускорение направлено по касательной, нормальное – по нормали. Тангенциальное ускорение направлено по касательной, нормальное – по нормали.

Если выражение dr =vdt или dS= Vdt проинтегрировать по времени в пределах от t до t+∆t, то найдем радиус-вектор или длину пути пройденного точкой за время ∆t. Такая процедура называется решением обратной задачи кинематики, т.е. нахождение пути по скорости и ускорению. Если выражение dr =vdt или dS= Vdt проинтегрировать по времени в пределах от t до t+∆t, то найдем радиус-вектор или длину пути пройденного точкой за время ∆t. Такая процедура называется решением обратной задачи кинематики, т.е. нахождение пути по скорости и ускорению.

Тема: КЛАССИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА. ЗАКОНЫ НЬЮТОНА

Второй закон Ньютона. Основные понятия

2 закон Ньютона в обобщенном виде Записывается следующим образом: где справа векторная сумма всех действующих на тело (частицу) сил. Или При этом масса зависит от скорости

Виды сил и движений Сила F(r,V) зависит от скорости и расстояния между взаимодействующими телами (полями). Сила трения (сопротивления)

Сила гравитационная

Сила Кулона

Сила взаимодействия между двумя проводниками с током

Поэтому уравнения движения могут иметь разнообразный вид и в зависимости от этого получают разные виды движения. Поэтому уравнения движения могут иметь разнообразный вид и в зависимости от этого получают разные виды движения. Например в гравитационном или кулоновском поле уравнение имеет вид:

Связь между силой и потенциальной энергией. Чтобы найти силу, действующую на частицу в потенциальном поле необходимо продифференцировать по координате формулу для потенциальной энергии и приписать знак «минус».

Например, связь потенциальной энергии и силы тяжести Потенциальная энергия частицы массой m вблизи поверхности Земли имеет вид U=mgz, z – координата частицы

Как изменяется характер движения при изменении функции F(r,v) Если сила постоянная, то имеем ускоренное движение, параметры которого определяем, решая обратную задачу кинематики. Ускорение a равно F/m или a=dV/dt. Отсюда dV=(F/m)dt, m = const. Интегрируя это уравнение, находим скорость, при последующем интегрировании находим координаты x,y,z, т.е. траекторию движения (прямая, парабола и т.д).

Если сила пропорциональна смещению (например, сила упругости), то получаем колебательное движение. Рассмотрим частный случай одномерного движения, которое происходит под действием квазиупругой силы F= -kx, где х – изменение длины пружины (r=x). Если сила пропорциональна смещению (например, сила упругости), то получаем колебательное движение. Рассмотрим частный случай одномерного движения, которое происходит под действием квазиупругой силы F= -kx, где х – изменение длины пружины (r=x). Уравнение движения имеет следующий вид: С учетом сил трения Fтр = - r V, где

Это дифференциальное уравнение 2-го порядка, однородное. Это дифференциальное уравнение 2-го порядка, однородное. Его решение известно из курса средней школы и имеет вид (это уравнение колебательного движения): А- амплитуда колебаний, ω0 - циклическая частота, φ-начальная фаза.

ФАЗОВЫЙ ПОРТРЕТ Итак смещение точки при колебательном движении имеет вид: Найдем ее скорость

Преобразуем уравнения в виде Преобразуем уравнения в виде

Полученное уравнение – эллипс или окружность носит название - фазовый портрет колебательного движения частицы Полученное уравнение – эллипс или окружность носит название - фазовый портрет колебательного движения частицы

Если уравнение для скорости умножить на массу частицы, то получим зависимость импульса частицы р от координаты х. В этом случае площадь эллипса равна энергии колебательного движения за один период Если уравнение для скорости умножить на массу частицы, то получим зависимость импульса частицы р от координаты х. В этом случае площадь эллипса равна энергии колебательного движения за один период

Фазовый портрет при наличии затухания

Третий закон Ньютона

Схема сил взаимодействующих тел Схема сил взаимодействующих тел

Закон сохранения импульса и энергии Выполняется для замкнутой системы тел. Система считается замкнутой, если внешнее воздействие мало по сравнению с внутренними силами. Или внешнее воздействие полностью отсутствует или пренебрежимо мало.

3.7. Закон сохранения импульса