Рефераты. Шпора по физике 11 класс

Другими словами: в замкнутой физической системе геометрическая сумма импульсов тел до взаимодействия равна геометрической сумме импульсов этих тел после взаимодействия. В случае незамкнутой системы импульс тел системы не сохраняется. Одна-ко, если в системе существует направление, по кото-рому внешние силы не действуют или их действие скомпенсировано, то сохраняется проекция импульса на это направление. Кроме того, если время взаимо-действия мало (выстрел, взрыв, удар), то за это время даже в случае незамкнутой системы внешние силы незначительно изменяют импульсы взаимодействую-щих тел. Поэтому для практических расчетов в этом случае тоже можно применять закон сохранения им-пульса.

Экспериментальные исследования взаимодей-ствий различных тел -- от планет и звезд до атомов и элементарных частиц -- показали, что в любой си-стеме взаимодействующих тел при отсутствии дей-ствия со стороны других тел, не входящих в систему или равенстве нулю суммы действующих сил, гео-метрическая сумма импульсов тел действительно остается неизменной.

В механике закон сохранения импульса и за-коны Ньютона связаны между собой. Если на тело массой т в течение времени t действует сила и ско-рость его движения изменяется от v0 до v, то уско-рение движения a тела равно a = (v - v0)/t. На осно-вании второго закона Ньютона для силы F можно записать F = та = m(v - v0)/t, отсюда следует Ft = mv - mv0.

Ft -- векторная физическая величина, харак-теризующая действие на тело силы за некоторый промежуток времени и равная произведению силы на время t ее действия, называется импульсом силы.

Единица импульса в СИ -- Н * с.

Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения. Реактивное движение -- это такое движение тела, которое возникает после отде-ления от тела его части.

Пусть тело массой т покоилось. От тела отде-лилась какая-то его часть т1 со скоростью v1. Тогда

оставшаяся часть придет в движение в противопо-ложную сторону со скоростью v2, масса оставшейся части т2 Действительно, сумма импульсов обоих частей тела до отделения была равна нулю и после разделения будет равна нулю:

т1v1 +m2v2 = 0, отсюда v1 = -m2v2/m1.

Большая заслуга в развитии теории реак-тивного движения принадлежит К. Э. Циолковскому.

Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и рас-считал запасы топлива, необходимые для преодоле-ния силы земного притяжения; основы теории жид-костного реактивного двигателя, а так же элементы его конструкции; теорию многоступенчатых ракет, причем предложил два варианта: параллельный (несколько реактивных двигателей работают одно-временно) и последовательный (реактивные двигате-ли работают друг за другом). К. Э. Циолковский строго научно доказал возможность полета в космос с помощью ракет с жидкостным реактивным двигате-лем, предложил специальные траектории посадки космических аппаратов на Землю, выдвинул идею создания межпланетных орбитальных станций и подробно рассмотрел условия жизни и жизнеобеспе-чения на них. Технические идеи Циолковского нахо-дят применение при создании современной ракетно-космической техники. Движение с помощью реак-тивной струи, по закону сохранения импульса, ле-жит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактив-ный принцип.

Билет№4

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость

План ответа

1. Силы гравитации. 2. Закон всемирного тя-готения. 3. Физический смысл гравитационной по-стоянной. 4. Сила тяжести. 5. Вес тела, перегрузки. 6. Невесомость.

Исаак Ньютон выдвинул предположение, что между любыми телами в природе существуют силы взаимного притяжения. Эти силы называют силами гравитации, или силами всемирного тяготения. Си-ла всемирного тяготения проявляется в Космосе, Солнечной системе и на Земле. Ньютон обобщил за-коны движения небесных тел и выяснил, что F = G(m1*m2)/R2, где G -- коэффициент пропорциональности, называется гравитационной постоянной. Чис-ленное значение гравитационной постоянной опытным путем определил Кавендиш, измеряя силу вза-имодействия между свинцовыми шарами. В резуль-тате закон всемирного тяготения звучит так: между любыми материальными точками существует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними, действующая по линии, соединяющей эти точки.

Физический смысл гравитационной постоян-ной вытекает из закона всемирного тяготения. Если m1 = m2 = 1 кг, R = 1 м, то G = F, т. е. гравитацион-ная постоянная равна силе, с которой притягиваются два тела по 1 кг на расстоянии 1 м. Численное зна-чение: G = 6,67 * 10-11 Н * м2/кг2. Силы всемирного тя-готения действуют между любыми телами в природе, но ощутимыми они становятся при больших массах (или хотя бы масса одного из тел велика). Закон же всемирного тяготения выполняется только для мате-риальных точек и шаров (в этом случае за расстоя-ние принимается расстояние между центрами ша-ров).

Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к Земле (или к другой планете). Эту силу называют силой тяжести. Под действием этой силы все тела приобретают ускорение свободного падения. В соответствии со вторым зако-ном Ньютона g = fт/m, следовательно, fт = mg. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли. В зави-симости от высоты h над поверхностью Земли и гео-графической широты положения тела ускорение сво-бодного падения приобретает различные значения. На поверхности Земли и в средних широтах ускоре-ние свободного падения равно 9,831 м/с2.

В технике и быту широко используется поня-тие веса тела. Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или подвес в результате грави-тационного притяжения к планете (рис. 5). Вес тела обозначается Р. Единица измерения веса -- 1 Н. Так как вес равен силе, с которой тело действует на опо-ру, то в соответствии с третьим законом Ньютона по величине вес тела равен силе реакции опоры. Поэтому, чтобы найти вес тела, необходимо найти, чему равна сила реакции опоры.

Рассмотрим случай, когда тело вместе с опорой не движется. В этом случае сила реакции опоры, а следова-тельно, и вес тела равен силе тяжести (рис. 6):р = N = mg.

В случае движения тела вертикально вверх вместе с опорой с ускорением, по второму закону Ньютона, можно записать mg + N = та (рис. 7, а).

В проекции на ось OX: -mg + N = та, отсюда N = m(g + а).

Следовательно, при движении вертикально вверх с ускорением вес тела увеличивается и нахо-дится по формуле Р = m(g + а).

Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса, называют перегруз-кой. Действие перегрузки испытывают на себе кос-монавты как при взлете космической ракеты, так и при торможении корабля при входе в плотные слои атмосферы. Испытывают перегрузки и летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, и водители автомобилей при резком торможении.

Если тело движется Вниз по вертикали, то с помощью аналогичных рассуждений получаем mg +

+N = та; mg -N = та; N = m(g -а); Р = m(g - а), т. е. вес при движении по вертикали с ускорением будет меньше силы тяжести.

Если тело свободно падает, в этом случае Р = (g - g)m = 0.

Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называют невесомостью. Состояние невесомости на-блюдается в самолете или космическом корабле при движении с ускорением свободного падения незави-симо от направления и значения скорости их движе-ния. За пределами земной атмосферы при выключе-нии реактивных двигателей на космический корабль действует только сила всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все те-ла, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением, поэтому в корабле наблюдается состоя-ние невесомости.

Билет5

Превращение энергии при механических колебаниях. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс

План ответа

1. Определение колебательного движения. 2. Свободные колебания. 3. Превращения энергии. 4. Вынужденные колебания.

Механическими колебаниями называют дви-жения тела, повторяющиеся точно или приблизи-тельно через одинаковые промежутки времени. Основ-ными характеристиками механических колебаний являются: смещение, амплитуда, частота, период. Смещение -- это отклонение от положения равнове-сия. Амплитуда -- модуль максимального отклоне-ния от положения равновесия. Частота -- число полных колебаний, совершаемых в единицу времени. Период -- время одного полного колебания, т. е. ми-нимальный промежуток времени, через который происходит повторение процесса. Период и частота связаны соотношением: v = 1/T.

Простейший вид колебательного движения -- гармонические колебания, при которых колеблю-щаяся величина изменяется со временем по закону синуса или косинуса (рис. 8).

Свободными -- называют колебания, которые совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воз-действий на систему, совершающую колебания. На-пример, колебания груза на нити (рис. 9).

Рассмотрим процесс превращения энергии на примере колебаний груза на нити (см. рис. 9).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.