Файл: Билеты ответы на экзамен общей физики (Механика).docx

Билет №17

Из преобразований Галилея следует классический закон преобразования скоростей при переходе от одной системы отсчета к другой:

  Ускорения тела во всех инерциальных системах оказываются одинаковыми:

  Следовательно, уравнение движения классической механики (второй закон Ньютона) не меняет своего вида при переходе от одной инерциальной системы к другой.

Билет №18

Релятивистская механика— разделфизики, рассматривающий законымеханики(законы движения тел и частиц) при скоростях, сравнимых соскоростью света. При скоростях значительно меньших скорости света переходит в классическую (ньютоновскую)механику.

РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА

раздел частной теории относительности, посвященный изучению движения материальных тел под действием приложенных к ним сил.

В теории относительности свободные, т. е. не подверженные действию сил, материальные точки имеют в качестве своих мировых линий времениподобные или изотропные геодезические. Этот факт является выражением закона инерции в теорий относительности.

Релятивистская масса. Величину, определяемую соотношением (14.9), назовем релятивистской массой.

.     (14.9)

Из соотношения (14.9) видно, что релятивистская масса m зависит от скорости движения системы и для частиц, имеющих массу покоя отличную от нуля, стремится к бесконечности при приближении их скорости движения к скорости света. Этот факт нашел экспериментальное подтверждение в опытах с элементарными частицами, поставленными в ускорителях.

Релятивистский импульс. Величина, равная произведению релятивистской массы на скорость тела, называется релятивистским импульсом P_рел.

.     (14.10)

В отличие от классического импульса релятивистский импульс зависит от скорости движения частицы (см. рис. 14.2).

Величина E, равная 

,      (14.17) где b - отношение скорости частицы к скорости света в вакууме.

называется полной релятивистской энергией системы.

Изменение полной релятивистской энергии системы равняется работе всех сил, действующих на эту систему.

Сила определяется, как , также известно выражение для релятивисткого импульса

(1).

Таким образом, для определения силы, достаточно взять производную от выражения (1), по времени, получим:

, где

Таким образом, сравнивая с ньютоновым выражением , видно, что в релятивизме, кроме нормальной составляющей силы, также есть и тангенциальная.

Билет№19

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения.

ЭНЕРГИЯ ПОКОЯ (собственная энергия)

– энергия частицы в системе отсчета, относительно которой она покоится. Согласно закону взаимосвязи массы и энергии она равна произведению массы частицы на квадрат скорости света в вакууме.

полная механическая энергия (т. е. сумма кинетической и потенциальной энергий) 

Закон взаимосвязи массы и энергии

 Полную энергию свободного тела можно определить как произведение его релятивистской массы на квадрат скорости света в вакууме:

Билет№20

четвертым постулатом явл-ся принцип постоянства скорости света и независимости скорости света от скорости движения источника. И, наконец, пятым постулатом явл-ся инвариантность интервала, состоящего из четырех составляющих - трех пространственных координат и времени, умноженного на все ту же скорость света: ds² = dx²+dy²+dz²-c²dt² = const.

Так же как и в специальной теории относительности, основ­ным исходным понятием в ОТО — общей теории относитель­ности является понятие четырехмерного интервала, принятого за неизменную величину — инвариант: ds² = dx² + dy² + dz¹ - c²dt² == const

Билет№21

Молекулярная физика и термодинамика — разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Для исследования этих процессов применяют два качественно различных и взаимно допол­няющих друг друга метода: статистический (молекулярно-кинетический) и термодинами­ческий. Первый лежит в основе молекулярной физики, второй — термодинамики.

Молекулярная физика — раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении.

Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с помощью статистического метода

Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехо­да между этими состояниями. Термодинамика не рассматривает микропроцессы, кото­рые лежат в основе этих превращений. Этимтермодинамический метод отличается от статистического

(термодинамические параметры), физ. величины, характеризующие состояние термодинамич. системы: темп-pa, давление, уд. объём, намагниченность, электрич. поляризация и др. Различают э к с т е н с и в н ы е П. с., пропорц. массе системы, и и н т е н с и в н ы е П. с., не зависящие от массы системы. 

РАВНОВЕСНОЕ СОСТОЯНИЕ- состояние, в к-рое приходит термодинамич. система при постоянных внеш. условиях. Р. с. характеризуется постоянством во времени термодинамич. параметров и отсутствием в системе потоков вещества и энергии 

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнениеКлапейрона — Менделеева) — формула, устанавливающая зависимость между давлением,молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

Билет№22

Идеальный газ. Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. В модели идеального газа предполагается следующее: молекулы обладают пренебрежимо малым объемом по сравнению с объемом сосуда, между молекулами не действуют силы притяжения, при соударениях молекул друг с другом и со стенками сосуда действуют силы отталкивания.

Давление идеального газа. Качественное объяснение давления газа заключается в том, что молекулы идеального газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела. 

Обозначив среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа :

,

получим

 . (24.2)

Давление идеального газа равно двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема.

Из (8) вытекают три следствия:

если Т = const (изотермический процесс), то pV = const. Это равенство выражает закон Бойля-Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления газа на его объем есть величина постоянная;

если p = const (изобарный процесс), то V/T = const (закон Гей-Люссака);

если V = const (изохорный процесс), то p/T = const (закон Шарля).

Билет№23

Число степеней свободы = числу параметров, которые необходимо задать, чтобы полностью определить положение системы в пространстве. Для точки (одноатомный газ) 3. Для двухатомного газа 5. При этом предполагается, что две точки (атомы) соединены жестким стерженьком. Число степеней свободы 2х3-1 (из-за фиксированного расстояния). Для трех- и более атомных газов 6. Опять предполагается, что все точки (атомы) соединены жесткими стерженьками.

Билет№24

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.

Билет№25

Билет №27

Обратимые и необратимые процессы, пути изменения состояния термодинамической системы. Процесс называют обратимым, если он допускает возвращение рассматриваемой системы из конечного состояния в исходное через ту же последовательность промежуточных состояний, что и в прямом процессе, но проходимую в обратном порядке. При этом в исходное состояние возвращается не только система, но и среда. Обратимый процесс возможен, если и в системе, и в окружающей среде он протекает равновесно. При этом предполагается, что равновесие существует между отдельными частями рассматриваемой системы и на границе с окружающей средой. Обратимый процесс - идеализированный случай, достижимый лишь при бесконечно медленном изменении термодинамических параметров. Скорость установления равновесия должна быть больше, чем скорость рассматриваемого процесса. Если невозможно найти способ вернуть и систему, и тела в окружающей среде в исходное состояние, процесс изменения состояния системы называют необратимым.