D.V. Sivukhin

CURSO GERAL DE FÍSICA. MECÂNICA DE TI

O conteúdo principal do curso proposto é uma apresentação estendida de palestras sobre física, que o autor leu por muitos anos (começando em 1956) no Instituto de Física e Tecnologia de Moscou. Plano geral curso de palestra, bem como a abordagem básica para a apresentação dos problemas fundamentais da física, mudaram pouco ao longo dos anos. No entanto, todos os anos o curso foi atualizado com a inclusão de novas questões de natureza particular e exemplos. Muitas questões discutidas anteriormente foram excluídas. Isso foi feito não por razões de princípio, mas por falta de tempo.

Este curso inclui quase todos os assuntos apresentados nas palestras em anos diferentes. Também foram incluídas questões que não foram discutidas nas palestras. Eles ocupam cerca de 10-15% do texto. Além disso, muitos problemas com respostas ou soluções detalhadas estão incluídos. Todo esse material pode ser útil para alunos no estudo aprofundado de física e para professores na realização de seminários. Ele, como o autor espera, contribuirá para o desenvolvimento das habilidades de pensamento físico dos alunos e a capacidade de colocar e resolver de forma independente questões fundamentais e problemas físicos específicos, que é o principal objetivo do guia proposto. Claro, nem todo esse material é obrigatório. Para a conveniência do leitor, as principais perguntas são impressas em letras grandes, todo o resto - petite.

Prefácio
Introdução
	CINEMÁTICA
§ 1. Espaço e tempo
§ 2. Descrição cinemática do movimento. Ponto material
§ 3. Velocidade e aceleração em movimento retilíneo. canto
	velocidade e aceleração angular
§ 4. Velocidade e aceleração durante o movimento curvilíneo
§ 5º Limites de aplicabilidade do método clássico de descrição do movimento
	Sobre o significado da derivada e integral em aplicações à física
	questões
	Sobre vetores e adição de movimentos
	Graus de liberdade e coordenadas generalizadas
	LEIS DE NEWTON
	Lei da inércia. Quadro de referência inercial
§ 10. Missa. Lei da conservação da quantidade de movimento
§ 11. Segunda lei de Newton. Poder

§ 12. A terceira lei de Newton e a lei da conservação do momento
§ 13. Interação à distância e interação em campo
§ 14. Papel das condições iniciais
§ 15. O princípio da relatividade de Galileu
§ 16. Aditividade e lei de conservação de massa
§ 17. Sobre as leis de atrito
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS E APLICAÇÕES DAS LEIS
§ 18. Impulso de força e mudança de impulso
§ 19. O teorema sobre o movimento do centro de massa
§ 20. Massa reduzida
§ 21. Movimento de corpos com massa variável. Jato-Propulsão
TRABALHO E ENERGIA
§ 22. Trabalho e energia cinética
§ 23. Relação entre energias cinéticas em diferentes sistemas
referência. Teorema de König
§ 24. Forças conservadoras e não conservadoras
§ 25. Energia potencial. Lei da conservação da energia em mecânica
§ 26. Impacto absolutamente inelástico
§ 27. Energia interna. Lei física geral da conservação da energia
§ 28. Impacto absolutamente elástico
§ 29. Forças e energia potencial
TORQUE DE MOMENTO
§ 30. Momento de força e momento de impulso em relação a um ponto fixo
§ 31. Relação do momento angular de um ponto material com um setor
Rapidez. teorema da área
§ 32. Momento de impulso e momento de forças em relação a um eixo fixo.
§ 33. A equação do momento de rotação em torno de um fixo
eixos. Momento de inércia
§ 34. Exemplos sobre a lei de conservação do momento de rotação
§ 35. Teorema de Huygens - Steiner
§ 36. Cálculo dos momentos de inércia
§ 37. A equação de momentos em relação ao início móvel e
eixo móvel
§ 38. Leis de conservação e simetria de espaço e tempo
OSCILAÇÕES HARMÔNICAS
§ 39. Cinemática do movimento oscilatório harmônico
§ 40. Vibrações harmônicas de uma carga em uma mola

§ 41. Pêndulo físico
§ 42. Suspensões bifilares e trifilares
§ 43. Invariantes adiabáticos
MECÂNICA DE CORPO SÓLIDO
§ 44. Corpo sólido em mecânica. Equações de movimento e equilíbrio
corpo sólido
§ 45. Eixo de rotação instantâneo
§ 46. Velocidade angular como vetor. Adição de rotações
§ 47. Teorema de Euler. Movimento geral de um corpo rígido
§ 48. Rolar corpos em um plano inclinado
§ 49. Giroscópios. Movimento Giroscópio Gratuito
§ 50. Giroscópio sob ação de forças. Teoria aproximada
§ 51. Aplicações de giroscópios.
§ 52. Fundamentos da teoria exata de um giroscópio simétrico
§ 53. Tensor e elipsóide de inércia
§ 54. Rotação de um corpo rígido por inércia em torno de um ponto fixo
GRAVIDADE
§ 55. As leis de Kepler e a lei da gravitação universal
§ 56. Aceleração de planetas e cometas ao se mover ao longo de seções cônicas
§ 57. Condições para elíptica, parabólica e hiperbólica
movimentos
§ 58. Cálculo dos parâmetros de órbita
§ 59. Contabilização do movimento do Sol
§ 60. Aplicação da lei da gravitação universal ao problema da terra
Seção 61. velocidades do espaço
§ 62. Derivação das leis do movimento planetário da lei da gravitação universal
MOVIMENTO RELATIVO A SISTEMAS NÃO INERCIAIS
§ 63. Forças de inércia durante o movimento de translação acelerado do sistema
§ 64. Forças de inércia para o movimento acelerado arbitrário do sistema
§ 65. A equação do movimento relativo de um ponto material em
campo gravitacional da Terra, tendo em conta a sua rotação
§ 66. Peso e pesagem dos corpos
§ 67. Desvio de corpos em queda da direção de um fio de prumo
§ 69. Marés

§ 70. A massa gravitacional e a lei generalizada de Galileu
§ 71. O princípio da equivalência das forças gravitacionais e inerciais
§ 72. Deslocamento gravitacional de linhas espectrais
MECÂNICA DO CORPO ELÁSTICO
§ 73. Corpos idealmente elásticos
§ 74. Tensões elásticas
§ 75. Tensão e compressão de hastes
§ 76. Deformações de um paralelepípedo retangular sob a ação de três
forças mutuamente perpendiculares
§ 77. Alongamento e compressão unilateral e abrangente
§ 78. Turno
§ 79. Torção
§ 80. Curvatura
§ 81. Velocidade de propagação de perturbações elásticas longitudinais em
varas
§ 82. Aplicações do princípio da superposição
§ 83. Velocidades de propagação de perturbações longitudinais e transversais em
ambiente ilimitado
§ 84. Velocidade de propagação de perturbações transversais em um trecho
§ 85. Velocidade de propagação do som em líquidos e gases
SEMELHANÇA E MÉTODOS DIMENSIONAIS
§ 86. Dimensão e sistemas de unidades.
§ 87. Fórmula de dimensão
§ 88. Regra de dimensão
MECÂNICA DE LÍQUIDOS E GASES
§ 89. Propriedades gerais de líquidos e gases
§ 90. Equações básicas de equilíbrio e movimento de líquidos
§ 91. Hidrostática de um fluido incompressível
§ 92. Fórmula barométrica
§ 93. Descrição cinemática do movimento do fluido
§ 94. Movimento estacionário de um fluido ideal. equação de Bernoulli
§ 95. Exemplos de aplicação da equação de Bernoulli. Fórmula de Torricelli
§ 96. Viscosidade
§ 97. Escoamento estacionário de fluido em tubo reto. Fórmula
Poiseuille
§ 98. Leis de semelhança hidrodinâmica
§ 99. Turbulência e instabilidade hidrodinâmica
§ 100. Paradoxo de d'Alembert. Correntes de retorno
§ 101. Aplicação da teoria da dimensão

ÍNDICE DE NOME

Aristóteles 64	Copérnico 66, 67, 321, 347, 357
Arquimedes 12, 44?, 449, 453	Coriolis 339, 345, 353, 35a, 375
Bernoulli Daniel 462, 464, 467, 468,	Pingente 77, 102
470, 479, 491, 493, 494, 496, 501,	Kutta 509, 511
	Lavoisier 98
Bessel 368	Laplace 392, 428
Boyle 427, 428, 442	Lebedev 87
Brahe Tycho 495	Leibniz 44
Braginsky 372	Le Châtelier 276
Venturi 464	Lomonossov 98
Berna Jules 280	Lourenço 93, 97, 135
	Magno 512, 513
Heisenberg 43	Maxwell 256
Galileu 12, 91-97, 216, 348, 368	Marriot 427, 428, 442
Hamilton 161, 227
	Meshchersky 115
Helmholtz 310	Mössbauer 378
Gongo 73, 205, 380, 385-387, 395, 397	Newton 11-15, 44, 63, 64, 71, 73, 75,
Huygens 12, 183, 185, 187, 211-213,	78 - 85, 90, 98, 107, 114, 127,
	162, 163, 174, 199, 202, 208, 304,
d'Alembert 491, 492	305, 307. 313, 324, 330 333, 334,
Dezorm 465	346, 361, 364, 367, 368, 427, 428,
Dique 370, 371
Euclides 19, 20	Oberbeck 191
Zhukovsky 175-177, 180-182, 279,	Pascal 440
Cavendish 305	Pito 466, 467
Bolso 504	Pitágoras 319
Koenig 129, 130, 195
Kepler 12, 302, 303, 305, 312, 322,	Prandtl 467, 501, 503
	Poiseuille 477-480
Kirchhoff 491	Ponto 295, 299
Cláusula 141	Poisson 388, 397, 421
Clemente 465	Rutherford 321

Reynolds 483-485, 487, 489, 490,	Flettner 513
	Froud 483-486
Sul 370	Foucault 282, 284 - 287, 357, 359, 360
Sperry 287	Tsiolkovsky 116, 117, 129
Estoque 496, 497	Steiner 183, 185, 187, 250, 260
Strelkov 177	Euler 246, 247, 447, 452
Strouhal 483	Einstein 11, 13, 25-27, 97, 307,
Taylor 439
Titjens 503	Eötvös 368, 370
Thomson William 310	Jovem 385, 386, 388, 397, 426-428,
Torricelli 468
ÍNDICE DE ASSUNTO
Piloto automático 283	Chinês 279
Aditividade em massa 98	Gorjeta 279
Invariante adiabático 223
Fator 389	Unidos 25
Módulo 389	Local 25
Processo 222	Momento de retificação 451
Acelerômetro 78	Altura da atmosfera homogênea 457
Amplitude de oscilação 72	Viscosidade 472
Maré 360	Dinâmico 479
Fórmula barométrica 457	Cinemático 479
Combinações adimensionais 435	Oscilador Harmônico 223
Binormal 38	Harmônico 204
	Herpolodia 299
Vetor 48, 50	Passos de Gigante 197
Axial 57	Hidrodinâmica 441
Quadrados 56	Semelhança hidrodinâmica 483
Polar 57	Hidrostático 445
Produto cruzado 57	Paradoxo hidrostático 453
Valores básicos (primários) 429	Gyrohorizon 283
Derivados (secundários) 430	Giroscópio 263
Peso corporal 349	Pináculo 266, 288
Vetores recíprocos 60	Eixo geométrico 263
Interação por toque 86	Gorjeta 284
Força Virial 141	Eixo da Figura 263
Rua Vortex Karmana 504	Giroscópio, teoria aproximada 270
	Gratuito 266
Deslocamento 451	2º Simétrico
Medidor de água 464	Fulcro 263
Almofada de ar 104	Teoria exata 288
Possíveis movimentos 185	Equilibrado (astático)
263 principais

Fenômenos giroscópicos 263	Banco Zhukovsky 175
Bússola giroscópica 263, 283,	Lei de Arquimedes 448
	Gravidade 304
Normal principal 37	Guna 73, 380, 386
Eixos principais 295	Kepler II 302, 321
Estrela Ano 40	Primeiro 302, 321
Tropical 23, 40	Terceiro 302, 321
Hodógrafo 34	Lei de Pascal 440
Constante gravitacional 304, 307	Quadrados 171
Deslocamento gravitacional	Semelhanças de correntes 483
espectral	Reynolds 489
	Adição de velocidade
Carga de Gravidade 366	não relativístico 93
Gradiente 160, 161, 446	Relativista 129
Movimento 11	Economia de peso 98
Absoluto 334	Substâncias 98
Rápido 12	Impulso 70, 80
Parafuso 240	Missas 98
Vórtice 497	Massas - energias 99
Fluido de retorno 503	Momento angular 168
Infinito 140, 314	Energias 137, 148
Lento 12	Newton II 63, 72
Parente 334	Primeiro 63, 64
Portátil 334	Terceiro 63, 78
Mas a inércia 64	Equivalências do inerte e
Uniforme 32	massa gravitacional 367
Acelerado uniformemente 32	Leis de atrito 100
Grátis 64	Moderação de nêutrons 156
Ultrarelativístico 128	Sistema fechado 68
Finito 140, 314
Ação 78	Fluido Ideal 444
A uma distância de 84.308	Sólido ideal 61, 230
Pequenas deformações 380	Corpo elástico 380
Heterogêneo 397
Uniforme 397	Ponto de imagem 289
Plástico (residual) 379	Sistema isolado 68
Elástico 379	Atmosfera isotérmica 457
Joule (unidade de trabalho) 124	Coeficiente isotérmico 389
	Módulo 389
Dinâmico 63	Isotropia do espaço 200
Cabeça dinâmica (velocidade)	Isocronismo de oscilação 206
	Impulso 42, 54, 70
Comprimento da haste móvel 27	Rotacional 174

	Ponto 466
Força 107, 109	Torção 397
Sistemas de pontos materiais 107	Linha destacável 494
Invariante 57	Centros 150
Invariância das equações 51	Arraste 491, 495
Inversão 17	Corpos macroscópicos 12
Inércia 68	Água baixa 361
Vertical artificial 283	Pequenas perturbações 411
Gravidade 351	Peso 63, 68
Horizonte artificial 283	Gravidade 366
Soltar mídia líquida 441	Inerte 68, 366
Suspensão Cardan 263	Variável 114
As forças tangenciais do
atrito 472	Reduzido 112
Processo quase estático, 387	Anexo 492
Leis Kepler 302, 321	Relativista 70
Quilograma 69	Pesado 366
Cinemática 28	Ponto material 29
Abordagem Clássica 14	Máquina Atwood 191
Covariância das equações 51	Pêndulo balístico 146
Número de movimento 63	Giroscópio 272
Matéria 63	Comprimento reduzido 273
Componentes vetoriais 50	Cônico 292
Herpolodpi cone 299	Matemática 210
Polodia 299	Físico 209
Velocidade cósmica segundo 117,	Pontos mútuos 211
	Comprimento reduzido 210
Primeiro 117, 326	Pontos conjugados 211
Terceiro 117, 326, 327, 329	Físico, ponto de suspensão 209
Coeficiente de atrito interno	Centro de balanço 211
Dureza 73	Cicloide 211
Poisson 388	Eixo instantâneo de rotação 234
Compressibilidade 441 pontos 29 Semelhança mecânica 482 World éter 85 Módulo de compressão 393 Torção 215, 397 - alongamento unilateral 394 Cisalhamento 395 Jung 385 Momento angular angular Mole 428 Pontos 167 - inércia em torno do eixo 174 Pontos 184 - - seção transversal 401 Navio 451 - forças sobre o eixo 172 Pontos 166, 167 - tangencial 381 Tensão 384 Velocidade inicial 32 - fase 204 Condições iniciais 89 Sem peso 351 Independência de ação das forças 77 Plano invariável 298 Linha neutra 400 Seção neutra 401 Neutrino 149 Fluido incompressível 443 Newton (unidade de força) 75 Leis de Newton 63, 64 Região de estagnação 103, 494 Coordenadas generalizadas 61 Velocidades 61 Lei galileana generalizada 348 Problema inverso da mecânica 345 Densidade de força bruta 446 Energia Elástica 388, 391, 393, 396, 397 Simultaneidade 26 Trilho único Estrada de ferro 287 Uniformidade de tempo 200 - espaços 200 Domínio simplesmente conectado 497 Alongamento unilateral 393 Compressão 393 Operador de Hamilton 160, 161 Equação básica da hidrodinâmica fluido ideal 447 - - hidrostática 447 Eixo de dobra 400 Direção de prumo 349 Desvio de corpos caindo da direção fio de prumo 353 força de deflexão 290 maré baixa 360 Compressão transversal relativa Compressão 385 Extensão 385 Reflexão na origem 17 Paradoxo de d'Alembert 492 Oscilações paramétricas 226 Movimento perimétrico giroscópio 280 Período de oscilação 205 Eixos de rotação permanentes 296 Braço de força 173 Movimento planar 240 - atual 498 Densidade verdadeira 46 Linear 424 - médio 46 Superfície nivelada 161 Camada limite 501 Suspensão bifilar 213 Trifilar 214 Relatividade 96 Elevador 491, 495 Galiléia 94 Einstein 97 Gravidade 375 Superposições de gravidade Velocidades 459 Interação de campo 86 Pequenas perturbações 415 Água cheia 360 Deformações 387 Pressão total 466 Velocidades 415 Cabeça cheia 466 Compensações 415 Polodia 299 Tensões elásticas 415 Equivalências gravitacionais constante de Kepler 303 Constante forças de inércia 374 Distância de mira 321 Potencial de velocidade 498 Oscilação simples 204 Curva potencial 140 Oposição 78 Problema direto de mecânica 345 Movimento potencial 497 Pseudovetor 57 Fluxo circulante 498 Pseudoescalar 57 Barreira Potencial 140 Atomizador 465 Regra 17 da verruma Pulsares 198 Paralelogramo 48 Trabalho 123 Dimensões 437 Na viagem final 123 Raio de Inércia Elementar 123 Limite elástico 379 Rolando 251 Dimensão 430 transformação galileana 92 Correntes de retorno 490, 494 Lorenza 93 Consumo de líquido 464 Reações Precessão rápida 291 links 74 Rotor de vetor 499 Forçado 270 Lento 291 Eixos de rotação livres 296 Pseudo-regular 275 Regular 275 Ideal 165 Turno 395 Segundo Gratuito 267 24 Força 63, 64, 71 Hora de aplicação 361 Inércia 335 Maré 360 Coriolis 341 Potencial de maré 363 Portátil 341 Marés altas (sizígia) 365 Translacional 336 Quadratura 365 Centrífuga 342 365 Pequeno Força Lorentz 135 Princípio de Le Chatelier 276 Maré 363 Resultante 76 Incertezas 43 Reativo 115

5ª ed., ester. - M.: 2006.- 352 p.

O livro de forma concisa e acessível apresenta o material em todas as seções do programa do curso "Física" - da mecânica à física do núcleo atômico e partículas elementares. Para estudantes universitários. É útil para repetir o material abordado e na preparação para exames em universidades, escolas técnicas, faculdades, escolas, departamentos preparatórios e cursos.

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ÍNDICE
Prefácio 3
Introdução 4
disciplina de física 4
Conexão da física com outras ciências 5
1. FUNDAMENTOS FÍSICOS DA MECÂNICA 6
Mecânica e sua estrutura 6
Capítulo 1. Elementos de cinemática 7
Modelos em mecânica. Equações cinemáticas de movimento de um ponto material. Trajetória, comprimento do caminho, vetor de deslocamento. Velocidade. Aceleração e seus componentes. Velocidade angular. aceleração angular.
Capítulo 2 Dinâmica de um ponto material e movimento de translação de um corpo rígido 14
A primeira lei de Newton. Peso. Poder. Segunda e terceira leis de Newton. Lei da conservação da quantidade de movimento. A lei do movimento do centro de massa. Forças de atrito.
Capítulo 3. Trabalho e Energia 19
Trabalho, energia, potência. Energia cinética e potencial. Relação entre força conservativa e energia potencial. Energia total. Lei da conservação de energia. Representação gráfica da energia. Golpe absolutamente resiliente. Impacto absolutamente inelástico
Capítulo 4 Mecânica dos Sólidos 26
Momento de inércia. Teorema de Steiner. Momento de poder. Energia cinética de rotação. Equação da dinâmica do movimento rotacional de um corpo rígido. Momento angular e a lei da sua conservação. Deformações de um corpo rígido. Lei de Hooke. Relação entre tensão e estresse.
capítulo 5 Elementos da teoria de campo 32
A lei da gravitação universal. Características do campo gravitacional. Trabalho no campo gravitacional. Relação entre o potencial do campo gravitacional e sua intensidade. velocidades espaciais. Forças de inércia.
Capítulo 6. Elementos de mecânica dos fluidos 36
Pressão no líquido e no gás. Equação de continuidade. equação de Bernoulli. Algumas aplicações da equação de Bernoulli. Viscosidade (atrito interno). Regimes de fluxo de fluidos.
Capítulo 7. Elementos da relatividade especial 41
Princípio mecânico da relatividade. Transformações galileanas. postulados do SRT. Transformações de Lorentz. Consequências das transformações de Lorentz (1). Consequências das transformações de Lorentz (2). Intervalo entre eventos. Lei básica da dinâmica relativística. Energia na dinâmica relativística.
2. FUNDAMENTOS DE FÍSICA MOLECULAR E TERMODINÂMICA 48
Capítulo 8
Ramos da física: física molecular e termodinâmica. Método para o estudo da termodinâmica. escalas de temperatura. Gás ideal. Leis de Boyle-Marie-otga, Avogadro, Dalton. Lei de Gay-Lussac. Equação de Clapeyron-Mendeleev. Equação básica da teoria cinética molecular. Lei de Maxwell sobre a distribuição de moléculas de gás ideal em velocidades. fórmula barométrica. Distribuição Boltzmann. Caminho livre médio das moléculas. Alguns experimentos confirmando o MKT. Fenômenos de transferência (1). Fenômenos de transferência (2).
Capítulo 9. Fundamentos da Termodinâmica 60
Energia interna. Número de graus de liberdade. A lei da distribuição uniforme de energia sobre os graus de liberdade das moléculas. Primeira lei da termodinâmica. O trabalho realizado por um gás quando seu volume varia. Capacidade de calor (1). Capacidade calorífica (2). Aplicação da primeira lei da termodinâmica a isoprocessos (1). Aplicação da primeira lei da termodinâmica a isoprocessos (2). processo adiabático. Processo circular (ciclo). Processos reversíveis e irreversíveis. Entropia (1). Entropia (2). A segunda lei da termodinâmica. Motor térmico. Teorema de Karno. Máquina de refrigeração. Ciclo de Carnot.
Capítulo 10 Gases, Líquidos e Sólidos Reais 76
Forças e energia potencial de interação intermolecular. Equação de Van der Waals (equação de estado dos gases reais). Isotermas de Van der Waals e sua análise (1). Isotermas de Van der Waals e sua análise (2). Energia interna de um gás real. Líquidos e sua descrição. Tensão superficial de líquidos. Umedecimento. fenômenos capilares. Sólidos: cristalinos e amorfos. Mono e policristais. Sinal cristalográfico de cristais. Tipos de cristais de acordo com as características físicas. Defeitos nos cristais. Evaporação, sublimação, fusão e cristalização. Transições de fase. Diagrama de estado. Ponto Triplo. Análise do diagrama de estados experimental.
3. ELETRICIDADE E ELETROMAGNETISMO 94
Capítulo 11 Eletrostática 94
Carga elétrica e suas propriedades. A lei da conservação da carga. Lei de Coulomb. A intensidade do campo eletrostático. Linhas de intensidade de campo eletrostático. Fluxo vetorial de tensão. O princípio da superposição. campo dipolar. Teorema de Gauss para um campo eletrostático no vácuo. Aplicação do teorema de Gauss ao cálculo de campos no vácuo (1). Aplicação do teorema de Gauss ao cálculo de campos no vácuo (2). Circulação do vetor de intensidade de campo eletrostático. O potencial do campo eletrostático. Diferença potencial. O princípio da superposição. Relação entre tensão e potencial. superfícies equipotenciais. Cálculo da diferença de potencial da força de campo. Tipos de dielétricos. Polarização de dielétricos. Polarização. Força de campo em um dielétrico. deslocamento elétrico. Teorema de Gauss para um campo em um dielétrico. Condições na interface entre dois meios dielétricos. Condutores em um campo eletrostático. Capacidade elétrica. capacitor plano. Conectando capacitores a baterias. Energia de um sistema de cargas e um condutor solitário. A energia de um capacitor carregado. A energia do campo eletrostático.
Capítulo 12
Corrente elétrica, força e densidade de corrente. Forças de terceiros. Força eletromotriz (EMF). Voltagem. resistência do condutor. Lei de Ohm para uma seção homogênea em um circuito fechado. Trabalho e potência atual. Lei de Ohm para uma seção de cadeia não homogênea (lei de Ohm generalizada (GEO)). Regras de Kirchhoff para cadeias ramificadas.
Capítulo 13. Correntes elétricas em metais, vácuo e gases 124
A natureza dos portadores de corrente em metais. Teoria clássica da condutividade elétrica dos metais (1). Teoria clássica da condutividade elétrica dos metais (2). Função trabalho dos elétrons dos metais. fenômenos de emissão. Ionização de gases. Descarga de gás não auto-sustentada. Descarga de gás independente.
Capítulo 14. Campo magnético 130
Descrição campo magnético. Características básicas do campo magnético. Linhas de indução magnética. O princípio da superposição. Lei de Biot-Savart-Laplace e sua aplicação. Lei de Ampère. Interação de correntes paralelas. Constante magnética. Unidades B e H. Campo magnético de uma carga em movimento. A ação de um campo magnético sobre uma carga em movimento. Movimento de partículas carregadas em
campo magnético. Teorema da circulação vetorial B. Campos magnéticos de um solenóide e um toróide. Fluxo do vetor de indução magnética. Teorema de Gauss para o campo B. Trabalho sobre o movimento de um condutor e de um circuito de condução de corrente em um campo magnético.
Capítulo 15. Indução eletromagnética 142
Os experimentos de Faraday e as consequências deles. Lei de Faraday (lei da indução eletromagnética). regra de Lenz. EMF de indução em condutores fixos. Rotação do quadro em um campo magnético. Correntes parasitas. Indutância de loop. Auto-indução. Correntes ao abrir e fechar o circuito. Indução mútua. Transformadores. A energia do campo magnético.
Capítulo 16 Propriedades magneticas substâncias 150
Momento magnético dos elétrons. Dia- e paramagnetos. Magnetização. Campo magnético na matéria. A lei da corrente total para um campo magnético em uma substância (teorema da circulação do vetor B). Teorema da circulação do vetor H. Condições na interface entre dois ímãs. Ferroímãs e suas propriedades.
Capítulo 17 campo eletromagnetico 156
Campo elétrico de vórtice. Corrente de polarização (1). Corrente de polarização (2). Equações de Maxwell para o campo eletromagnético.
4. OSCILAÇÕES E ONDAS 160
Capítulo 18. Vibrações mecânicas e eletromagnéticas 160
Vibrações: livres e harmônicas. Período e frequência das oscilações. Método de vetor de amplitude rotativa. Vibrações harmônicas mecânicas. Oscilador harmônico. Pêndulos: mola e matemática. Pêndulo físico. Vibrações livres em um circuito oscilatório idealizado. A equação das oscilações eletromagnéticas para um contorno idealizado. Adição de oscilações harmônicas de mesma direção e mesma frequência. batidas. Adição de oscilações mutuamente perpendiculares. Oscilações amortecidas livres e sua análise. As oscilações amortecidas livres de um pêndulo de mola. Diminuição da atenuação. As oscilações amortecidas livres em um circuito oscilatório elétrico. Fator de qualidade do sistema oscilatório. Vibrações mecânicas forçadas. Oscilações eletromagnéticas forçadas. Corrente alternada. corrente através do resistor. Corrente alternada fluindo através de um indutor L. Corrente alternada fluindo através de um capacitor C. Um circuito de corrente alternada contendo um resistor, um indutor e um capacitor conectados em série. Ressonância de tensão (ressonância em série). Ressonância de correntes (ressonância paralela). Potência alocada no circuito de corrente alternada.
Capítulo 19 Ondas Elásticas 181
processo de onda. Ondas longitudinais e transversais. Onda harmônica e sua descrição. Equação da onda viajante. velocidade de fase. equação de onda. O princípio da superposição. velocidade do grupo. Interferência de ondas. Ondas estacionárias. Ondas sonoras. Efeito Doppler em acústica. Recebendo ondas eletromagnéticas. Escala de ondas eletromagnéticas. Equação diferencial
ondas eletromagnéticas. Consequências da teoria de Maxwell. Vetor de densidade de fluxo de energia eletromagnética (vetor de Umov-Poinging). O impulso do campo eletromagnético.
5. ÓPTICA. NATUREZA QUÂNTICA DA RADIAÇÃO 194
Capítulo 20. Elementos de Óptica Geométrica 194
Leis básicas da óptica. Reflexão completa. Lentes, lentes finas, suas características. Fórmula de lente fina. A potência óptica da lente. Construção de imagens em lentes. Aberrações (erros) de sistemas ópticos. Grandezas de energia em fotometria. Quantidades de luz em fotometria.
Capítulo 21 Interferência de Luz 202
Derivação das leis de reflexão e refração da luz com base na teoria ondulatória. Coerência e monocromaticidade das ondas luminosas. Interferência de luz. Alguns métodos para observar a interferência da luz. Cálculo do padrão de interferência de duas fontes. Listras de igual inclinação (interferência de uma placa plana-paralela). Listras de igual espessura (interferência de uma chapa de espessura variável). Os anéis de Newton. Algumas aplicações de interferência (1). Algumas aplicações de interferência (2).
Capítulo 22 Difração da Luz 212
Princípio de Huygens-Fresnel. Método da zona de Fresnel (1). Método da zona de Fresnel (2). Difração de Fresnel por um orifício circular e um disco. Difração de Fraunhofer por uma fenda (1). Difração de Fraunhofer por uma fenda (2). Difração de Fraunhofer em uma rede de difração. Difração em uma grade espacial. Critério de Rayleigh. Resolução do dispositivo espectral.
Capítulo 23. Interação de ondas eletromagnéticas com a matéria 221
dispersão da luz. Diferenças nos espectros de difração e prismáticos. Dispersão normal e anômala. Teoria eletrônica elementar da dispersão. Absorção (absorção) de luz. Efeito Doppler.
Capítulo 24 Polarização da Luz 226
Luz natural e polarizada. Lei de Malus. Passagem de luz através de dois polarizadores. Polarização da luz durante a reflexão e refração na interface de dois dielétricos. Dupla refração. Cristais positivos e negativos. Prismas polarizadores e polaróides. Um recorde de quarto de onda. Análise de luz polarizada. Anisotropia óptica artificial. Rotação do plano de polarização.
Capítulo 25. A Natureza Quântica da Radiação 236
Radiação térmica e suas características. Leis de Kirchhoff, Stefan-Boltzmann, Viena. Fórmulas Rayleigh-Jeans e Planck. Obtendo da fórmula de Planck leis particulares da radiação térmica. Temperaturas: radiação, cor, brilho. Característica volt-ampere do efeito fotoelétrico. Leis do efeito fotoelétrico. A equação de Einstein. momento do fóton. Pressão leve. Efeito Compton. Unidade de propriedades corpusculares e ondulatórias da radiação eletromagnética.
6. ELEMENTOS DE FÍSICA QUÂNTICA DE ÁTOMOS E MOLECULITOS SÓLIDOS 246
Capítulo 26 Teoria do Átomo de Hidrogênio de Bohr 246
Modelos do átomo por Thomson e Rutherford. Espectro linear do átomo de hidrogênio. postulados de Bohr. Experimentos de Frank e Hertz. O espectro do átomo de hidrogênio de acordo com Bohr.
Capítulo 27. Elementos da Mecânica Quântica 251
Dualismo de onda corpuscular das propriedades da matéria. Algumas propriedades das ondas de de Broglie. Relação de incerteza. Abordagem probabilística à descrição de micropartículas. Descrição de micropartículas usando a função de onda. O princípio da superposição. Equação geral de Schrödinger. Equação de Schrödinger para estados estacionários. O movimento de uma partícula livre. Uma partícula em um "potencial" retangular unidimensional com "paredes" infinitamente altas. Barreira potencial de forma retangular. Passagem de uma partícula através de uma barreira de potencial. efeito túnel. Oscilador harmônico linear em mecânica quântica.
Capítulo 28 física modernaátomos e moléculas 263
Átomo semelhante ao hidrogênio na mecânica quântica. Números quânticos. O espectro do átomo de hidrogênio. ls-estado de um elétron em um átomo de hidrogênio. Spin de um elétron. Spin número quântico. O princípio da indistinguibilidade de partículas idênticas. Férmions e bósons. Princípio de Pauli. Distribuição de elétrons em um átomo por estados. Espectro de raios X contínuo (bremsstrahlung). Espectro de raios-x característico. Lei de Moseley. Moléculas: ligações químicas, o conceito de níveis de energia. Espectros moleculares. Absorção. Emissão espontânea e forçada. Ambientes ativos. Tipos de lazer. O princípio de operação de um laser de estado sólido. laser a gás. Propriedades da radiação laser.
Capítulo 29. Elementos da Física do Estado Sólido 278
Teoria de zonas de sólidos. Metais, dielétricos e semicondutores na teoria das zonas. Condutividade intrínseca de semicondutores. Condutividade de impureza eletrônica (condutividade tipo n). Condutividade da impureza do doador (condutividade do tipo p). Fotocondutividade de semicondutores. Luminescência de sólidos. Contato de semicondutores eletrônicos e de furo (junção pn). Condutividade p-e-junção. diodos semicondutores. Triodos semicondutores (transistores).
7. ELEMENTOS DA FÍSICA DAS PARTÍCULAS NUCLEARES E ELEMENTARES 289
Capítulo 30
Núcleos atômicos e sua descrição. defeito de massa. A energia de ligação do núcleo. Spin do núcleo e seu momento magnético. Vazamentos nucleares. modelos de núcleo. Radiação radioativa e seus tipos. Lei do decaimento radioativo. Regras de deslocamento. famílias radioativas. a-Decomposição. p-decaimento. Radiação y e suas propriedades. Dispositivos para registro de radiação e partículas radioativas. contador de cintilação. Câmara de ionização pulsada. contador de descarga de gás. contador de semicondutores. Câmara Wilson. Câmaras de difusão e bolhas. Emulsões fotográficas nucleares. Reacções nucleares e sua classificação. Pósitron. P + - Decaimento. Pares elétron-pósitron, sua aniquilação. Captação eletrônica. Reacções nucleares sob a acção de neutrões. reação de fissão nuclear. Reação em cadeia de fissão. reatores nucleares. A reação da fusão de núcleos atômicos.
Capítulo 31
Radiação cósmica. Múons e suas propriedades. Mésons e suas propriedades. Tipos de interações de partículas elementares. Descrição de três grupos de partículas elementares. Partículas e antipartículas. Neutrinos e antineutrinos, seus tipos. Hiperons. Estranheza e paridade de partículas elementares. Características dos léptons e hádrons. Classificação das partículas elementares. Quarks.
Sistema periódico de elementos de D. I. Mendeleev 322
Leis e fórmulas básicas 324
Índice 336

O curso geral "Mecânica" faz parte do curso geral de física. Os alunos irão familiarizar-se com os principais fenómenos mecânicos e métodos da sua descrição teórica. A palestra inclui gravações em vídeo de demonstrações físicas, fenômenos mecânicos estudados.
A estrutura do curso é tradicional. O curso abrange o material clássico do curso de física geral, a seção "Mecânica", lida no primeiro ano da Faculdade de Física da Universidade Estadual de Moscou no primeiro semestre. O curso incluirá as seções "Cinemática e dinâmica de um ponto material e os sistemas mais simples", "Leis de conservação", "Movimento de um ponto material em referenciais não inerciais", "Fundamentos da mecânica relativística", "Cinemática e dinâmica de um corpo rígido", "Fundamentos de mecânica de meios deformáveis", "Fundamentos de Hidromecânica e Aeromecânica", "Oscilações e Ondas Mecânicas".
O curso é destinado a bacharéis especializados em ciências naturais, bem como professores de física do ensino médio e professores universitários. Também será útil para crianças em idade escolar que estão profundamente envolvidas em física.

Formato

A forma de ensino é a tempo parcial (a distância).
As aulas semanais incluirão a exibição de palestras temáticas em vídeo, incluindo vídeos de experimentos de palestras e apresentações Itens de teste com verificação automatizada de resultados. Um elemento importante do estudo da disciplina é a solução independente de problemas físicos. A decisão terá que conter um raciocínio estrito e logicamente correto que leve à resposta correta.

Requisitos

O curso é destinado a bacharéis de 1 ano de estudo. Requer conhecimentos de física e matemática no volume do ensino médio (11 aulas).

Programa do curso

Introdução
B.1 Espaço e tempo na mecânica newtoniana
B.2 Quadro de referência

Capítulo 1. Cinemática e dinâmica dos sistemas mais simples
Cláusula 1.1. Cinemática de um ponto material e os sistemas mais simples
Cláusula 1.2. Leis de Newton
Cláusula 1.3. Leis que descrevem as propriedades individuais das forças

Capítulo 2 Leis de conservação nos sistemas mais simples
Cláusula 2.1. Lei da conservação da quantidade de movimento
Cláusula 2.2. energia mecânica
Cláusula 2.3. Conexão das leis de conservação com a homogeneidade do espaço e do tempo

Capítulo 3 Quadros de referência não inerciais
Cláusula 3.1. Sistemas de referência não inerciais. Forças de inércia
Cláusula 3.2. A manifestação das forças de inércia na Terra
Cláusula 3.3. Princípio da equivalência

Capítulo 4 Fundamentos da mecânica relativista
Cláusula 4.1. Espaço e tempo na teoria da relatividade
Cláusula 4.2. Transformações de Lorentz
Cláusula 4.3. Consequências das transformações de Lorentz
Cláusula 4.4. Intervalo
Cláusula 4.5. Adição de velocidades
Cláusula 4.6. Equação de movimento
Cláusula 4.7. Momento, energia e massa na teoria da relatividade

capítulo 5 Cinemática e dinâmica de um corpo rígido
Cláusula 5.1. Cinemática do Corpo Rígido
Cláusula 5.2. Dinâmica do Corpo Rígido
Cláusula 5.3. Energia cinética de um corpo rígido
Cláusula 5.4. Giroscópios, piões

Capítulo 6 Fundamentos da mecânica dos corpos deformáveis
Cláusula 6.1. Deformações e tensões em sólidos
Cláusula 6.2. Razão de Poisson
Cláusula 6.3. Relação entre o módulo de Young e o módulo de cisalhamento
Cláusula 6.4. Energia de deformações elásticas

Capítulo 7 flutuações
Cláusula 7.1. Vibrações livres de sistemas com um grau de liberdade
Cláusula 7.2. Vibrações forçadas
Cláusula 7.3. Adição de vibrações
Cláusula 7.4. Oscilações em sistemas acoplados
Cláusula 7.5. Vibrações não lineares
Cláusula 7.6. Vibrações paramétricas
Cláusula 7.7. Auto-oscilações

Capítulo 8 Ondas
Cláusula 8.1. Propagação de um impulso em um meio. equação de onda
Cláusula 8.2. Densidade e fluxo de energia em uma onda viajante. Vetor Umov
Cláusula 8.3. Reflexão de ondas, modos de vibração
Cláusula 8.4. Elementos de acústica
Cláusula 8.5. ondas de choque

Capítulo 9 Fundamentos de hidro e aeromecânica
Cláusula 9.1. Fundamentos de hidro e aerostática
Cláusula 9.2. Escoamento estacionário de um fluido incompressível
Cláusula 9.3. Escoamento laminar e turbulento. Fluir em torno de corpos com líquido ou gás

Resultados de Aprendizagem

Como resultado do domínio da disciplina, o aluno deve conhecer os fenómenos mecânicos básicos, métodos da sua descrição teórica e métodos da sua utilização em dispositivos físicos; ser capaz de resolver problemas da seção "Mecânica" do curso de física geral.

Ministério da Educação e Ciência da Ucrânia

Academia Marítima Nacional de Odessa

V.I. Mikhailenko

CURSO DE FÍSICA

(Manual para estudantes universitários)

Odessa - 2004

UDC 536.075

V.I.Mikhailenko. Um curso de curta duração em física. Livro didático para universitários. Parte 1. Odessa, ONMA, 2004

O livro de física foi desenvolvido pelo Doutor em Ciências Físicas e Matemáticas, Professor V.I. Mikhailenko de acordo com a ordem do reitor da Academia Médica do Estado nº 248 de 7 de outubro de 1997 "sobre segurança metódica ..." e destina-se a estudantes universitários.

O livro didático de física foi discutido em reunião do Departamento de Física e Química do ONMA, protocolo nº __2__ de __ de 17 de novembro de 2004 e do conselho acadêmico da Faculdade de Automação do ONMA, protocolo nº ___ de ___ de 2004.

PREFÁCIO

O objetivo deste livro é auxiliar os alunos no estudo do curso de física.

A primeira parte do manual descreve brevemente seções como "Mecânica", "Vibrações e ondas mecânicas", "Física molecular", "Fundamentos da termodinâmica", "Eletrostática" e "Corrente elétrica direta". Ao apresentar o material Atenção especial aplicado a significado físico quantidades, a interpretação das leis físicas básicas e o mecanismo do fluxo de certos fenômenos. O autor tentou evitar transformações matemáticas complexas sempre que possível, escolhendo as mais opções simples derivação das fórmulas básicas e leis da física.

INTRODUÇÃO .. 4

I. MECÂNICA.. 4

1. Cinemática de um ponto material. 4

1.1. Conceitos básicos de cinemática. 4

1.2. Aceleração normal e tangencial. 4

1.3. O movimento de um ponto em um círculo. Velocidade angular e aceleração. 4

2. Dinâmica do movimento de translação. 4

2.1. Leis de Newton. 4

2.2. Lei da conservação da quantidade de movimento. 4

3. Trabalho e energia. 4

3.1. Trabalho. 4

3.2. Relação entre trabalho e variação de energia cinética. 4

3.3. Relação entre trabalho e variação de energia potencial. 4

3.4. A lei da conservação da energia mecânica. 4

3.5. Colisões. 4

4. Movimento rotacional de um corpo rígido. 4

4.1. Energia cinética do movimento rotacional. Momento de inércia. 4

4.2. A lei básica da dinâmica do movimento rotacional. 4

4.3. Lei da conservação do momento angular. 4

4.4. Giroscópio. 4

II. OSCILAÇÕES E ONDAS MECÂNICAS... 4

5. características gerais processos oscilatórios. Vibrações harmônicas. 4

6. Oscilações de um pêndulo de mola. 4

7. Energia de oscilação harmônica. 4

8. Adição de oscilações harmônicas de mesma direção. 4

9. Vibrações amortecidas. 4

10. Vibrações forçadas. 4

11. Ondas elásticas (mecânicas) .. 4

12. Interferência de ondas. 4

13. Ondas estacionárias. 4

14. Efeito Doppler em acústica. 4

III. FÍSICA MOLECULAR.. 4

15. Equação básica da teoria cinética molecular dos gases. 4

16. Distribuição de moléculas por velocidades. 4

17. Fórmula barométrica. 4

18. Distribuição de Boltzmann. 4

4. FUNDAMENTOS DA TERMODINÂMICA.. 4

19. Conceitos básicos de termodinâmica. 4

20. A primeira lei da termodinâmica e sua aplicação aos isoprocessos. 4

21. Número de graus de liberdade. Energia interna de um gás ideal. 4

22. Teoria clássica da capacidade calorífica dos gases. 4

23. Processo adiabático. 4

24. Processos reversíveis e irreversíveis. Processos circulares (ciclos). O princípio de funcionamento de uma máquina térmica.. 4

25. A máquina térmica ideal de Carnot. 4

26. A segunda lei da termodinâmica. 4

27. Entropia. 4

V. ELETROSTÁTICA .. 4

28. Carga elétrica discreta. A lei da conservação da carga elétrica. 4

29. Lei de Coulomb. A intensidade do campo eletrostático.
Vetor de deslocamento elétrico. 4

30. Linhas de força. Fluxo vetorial. Teorema de Ostrogradsky-Gauss. 4

31. Aplicações do teorema de Ostrogradsky-Gauss para cálculo de corpos. 4

32. Trabalhe no movimento de cargas em um campo eletrostático.
Circulação vetorial .... 4

33. Relação entre força de campo e potencial .. 4

34. Capacidade elétrica dos condutores. Capacitores.. 4

35. Energia do campo eletrostático. 4

VI. CORRENTE ELÉTRICA DC.. 4

36. As principais características da corrente. 4

37. Lei de Ohm para uma seção homogênea da cadeia. 4

38. Lei de Joule - Lenz. 4

39. Regras de Kirchhoff. 4

40. Diferença de potencial de contato. 4

41. Efeito Seebeck. 4

42. Efeito Peltier. 4

INTRODUÇÃO

A física é uma ciência que estuda os padrões mais simples e ao mesmo tempo mais gerais dos fenômenos naturais, as propriedades e estrutura da matéria e as leis de seu movimento. Os conceitos da física e suas leis fundamentam toda a ciência natural. A física pertence às ciências exatas e estuda os padrões quantitativos dos fenômenos.

De acordo com a diversidade dos objetos estudados e das formas de movimento da matéria, a física é dividida em várias disciplinas (seções) que estão até certo ponto relacionadas entre si. De acordo com os objetos estudados, a física é dividida em física de partículas elementares, física nuclear, física atômica e molecular, física de gases e líquidos, física de estado sólido e física de plasma.

De acordo com as várias formas de movimento da matéria na física, existem: mecânica de um ponto material e de um corpo sólido, mecânica de meios contínuos, termodinâmica e física estatística, eletrodinâmica (incluindo ótica), teoria da gravitação, mecânica quântica e teoria quântica de campos. Essas seções da física se sobrepõem parcialmente devido à profunda conexão interna entre os objetos do mundo material e os processos dos quais eles participam.

A física é a base para todas as engenharias gerais e disciplinas especiais. O conhecimento no campo da física é necessário para os engenheiros tanto na operação de máquinas e mecanismos existentes quanto no projeto de novos.

Unidades básicas do SI

O metro (m) é uma unidade de comprimento. Até 1960, o padrão internacional do medidor era uma medida de linha de comprimento - uma barra feita de uma liga de platina-irídio. Em 1960, era... Em 1983, foi adotada uma nova definição de metro, baseada no valor da velocidade... O quilograma (kg) é uma unidade de massa. A massa do protótipo internacional armazenado no International…

I. MECÂNICA

O movimento mecânico é entendido como uma mudança ao longo do tempo na posição relativa dos corpos ou de suas partes no espaço. Considerado em mecânica... Vamos começar estudando o curso de física com mecânica clássica. No coração da clássica ... A mecânica clássica é geralmente dividida em três seções:

Cinemática de um ponto material

Conceitos básicos de cinemática

Um ponto material é um corpo que tem massa, mas seu tamanho e forma podem ser desprezados nas condições deste problema.

Espaço e tempo são categorias que determinam as formas básicas da existência da matéria. O espaço determina a ordem de existência de objetos individuais e o tempo - a ordem de mudança dos fenômenos.

Arroz. 1.1

Um sistema de referência é um conjunto de um sistema de corpos mutuamente imóveis e relógios associados a eles, em relação ao qual o movimento de alguns outros corpos materiais é estudado. A escolha do sistema de referência é arbitrária e depende dos objetivos do estudo. Normalmente, um sistema de coordenadas cartesianas está associado a um corpo (ou sistema de corpos), no qual a posição de um ponto material em este momento o tempo é dado por três coordenadas x, y, z(Fig. 1.1).

Uma trajetória é uma linha contínua que um ponto material descreve durante seu movimento. Se a trajetória é uma linha reta, o movimento é chamado de retilíneo, caso contrário, é chamado de curvilíneo. O tipo de trajetória depende da escolha do sistema de referência.

onde é a mudança no vetor raio ao longo do tempo dt(Fig. 1.3).

De (1.2) vemos que a velocidade é numericamente igual ao caminho percorrido por um ponto material por unidade de tempo. O vetor velocidade é direcionado na direção do movimento tangencial à trajetória.

A aceleração é uma grandeza vetorial que caracteriza a taxa de variação da velocidade, tanto em magnitude quanto em direção.

.

(1.3)

No dt=1, || = ||, ou seja aceleração é numericamente igual à variação da velocidade por unidade de tempo.

Aceleração normal e tangencial

No caso geral, a aceleração durante o movimento curvilíneo pode ser representada como uma soma vetorial da aceleração tangencial (ou tangencial) te ... A aceleração tangencial caracteriza a taxa de variação do módulo de velocidade. ...

Dinâmica translacional

Leis de Newton

A primeira lei de Newton. Se nenhuma força atua sobre o corpo, então ele está em repouso ou movimento retilíneo uniforme em relação a ... A propriedade dos corpos de manter um estado de repouso ou retilíneo uniforme ... Segunda lei de Newton. A aceleração com a qual um corpo se move é proporcional à força aplicada e inversamente proporcional à ...

Lei da conservação da quantidade de movimento

Seja um sistema de três pontos materiais em interação (Fig. 2.2). Cada ponto material deste sistema é atuado como interno, ...

Trabalho e energia

Trabalhos

O trabalho é uma medida da ação de uma força, dependendo do valor e da direção da força, bem como da magnitude do deslocamento de seu ponto de aplicação.

Se a força está em valor e direção, então com movimento retilíneo, o trabalho

Se a força é uma variável, então o trabalho elementar dA=Fdlcosa é calculado primeiro, onde um - o ângulo entre a tangente à trajetória em um determinado ponto e a direção da força (Fig. 3.2).

O trabalho total na seção final da trajetória pode ser encontrado como uma integral sobre a curva COM, coincidindo com a trajetória:

.

Relação entre trabalho e variação de energia cinética

Tal movimento será acelerado: o valor inicial (no tempo t1) da velocidade mudará e no tempo t2 se tornará igual (Fig. 3.3). Neste caso, há uma dupla manifestação de força: por um lado, há... Trabalho A=Fl=mal. Como em movimento uniformemente acelerado,

Relação entre trabalho e variação de energia potencial

.

Lei da conservação da energia mecânica

A energia mecânica total de um sistema é a soma das energias cinética e potencial de todos os corpos incluídos neste sistema: W=Wk+Wp. Deixe o sistema passar do estado 1 caracterizado pelos valores… W2 – W1=(Wk2+Wp2) - (Wk1+ Wp1)=(Wk2 - Wk1) + (Wp2 - Wp1).

colisões

Impacto elástico Um impacto absolutamente elástico é aquele em que a energia mecânica dos corpos em colisão não se transforma em outras formas. ... Vamos considerar como o exemplo mais simples um plano direto ao centro em que ... Vamos. Então, em algum momento, o primeiro corpo ultrapassará o segundo e ocorrerá uma colisão. No momento do impacto...

A lei básica da dinâmica do movimento rotacional

A força tangencial causará o aparecimento de uma aceleração tangencial. De acordo com a segunda lei de Newton Ft=mat ou F cos a=mat. Vamos expressar a aceleração tangencial em termos da angular: at=re. Então F cos a = mre. Multiplicar...

Lei da conservação do momento angular

. (4.6) A expressão (4.6) representa a lei de conservação do momento angular: em ... Quando um corpo absolutamente rígido gira em torno de um eixo fixo, seu momento de inércia permanece constante. Da lei...

Giroscópio

Se os momentos de forças externas não atuam sobre um giroscópio em rotação uniforme, então, de acordo com a lei de conservação do momento angular, a direção de seu eixo... Consideremos agora o que acontecerá se um giroscópio livre for... eixo de rotação do próprio giroscópio é vertical (coincide com o eixo z); o vetor momento angular é orientado ao longo deste ...

II. OSCILAÇÕES E ONDAS MECÂNICAS

Características gerais dos processos oscilatórios. Vibrações harmônicas

Na engenharia, os dispositivos que usam processos oscilatórios podem desempenhar certas funções funcionais (um pêndulo, um circuito oscilatório, ... As oscilações são chamadas periódicas se o sistema passar por certas ...

Oscilações de um pêndulo de mola

Quando o corpo é deslocado por x da posição de equilíbrio, surge uma força elástica F=-kx, (6.1)

Energia de oscilação harmônica

Obviamente, a energia total do pêndulo de mola W=Wk+Wp, onde as energias cinética Wk e potencial Wp são determinadas pelas expressões

Adição de oscilações harmônicas de mesma direção

A partir do ponto O, tomado no eixo x, construímos um vetor que forma um ângulo j0 com o eixo (Fig. 8.1). A projeção desse vetor no eixo x é

vibrações amortecidas

Consideremos o caso em que o corpo oscilante está em um meio viscoso e sua velocidade v é pequena - fig. 9.1. Então a força de resistência atua sobre o corpo, igual a, (9.1)

Vibrações forçadas

Suponha que uma força externa (forçada) atue no sistema oscilante, mudando de acordo com a lei harmônica: Fin = F0 cos wt,

Ondas elásticas (mecânicas)

As ondas elásticas são o processo de propagação de deformações mecânicas em um meio elástico. A área do espaço coberta por um processo de onda é chamada de processo de onda ... A superfície em todos os pontos dos quais a onda tem a mesma fase em um determinado momento de tempo é chamado de frente de onda. ...

Interferência de ondas

As ondas são chamadas coerentes se tiverem a mesma frequência e uma diferença de fase independente do tempo (constante). Vamos encontrar as condições para a ocorrência de máximos e mínimos de interferência em ... Cada uma das fontes "envia" ondas para o ponto M, cujas equações são:

ondas estacionárias

A onda incidente é descrita pela equação.

Efeito Doppler em acústica

As ondas sonoras em meios líquidos e gasosos são longitudinais. Nos sólidos, tanto ondas sonoras longitudinais quanto transversais podem se propagar... O efeito Doppler consiste em alterar a frequência das vibrações sonoras durante o movimento... Vamos denotar: c - a velocidade do som em um determinado meio; u e v são as velocidades da fonte e do receptor, respectivamente, em relação a ...

III. FÍSICA MOLECULAR

A física molecular é o ramo da ciência física que estuda propriedades físicas e estados agregados de corpos físicos dependendo de sua estrutura molecular, da natureza do movimento térmico das moléculas e das forças de interação entre elas.

Equação básica da teoria cinética molecular dos gases

1) os tamanhos das moléculas são tão pequenos que podem ser considerados pontos materiais; 2) a energia potencial de interação entre as moléculas é zero para qualquer ... O movimento caótico das moléculas de gás pode ser representado como o movimento de 1/3 de seu número total na direção do eixo x, 1/3 - ao longo de . ..

Distribuição de velocidade de moléculas

Vamos calcular o número de moléculas dN cujas velocidades estão dentro do intervalo de velocidade de v até (Fig. 16.1). Obviamente, dN é proporcional ao número total ... De (16.1) segue

fórmula barométrica

Vamos encontrar a dependência da pressão atmosférica da altura acima do nível do mar usando o seguinte modelo simplificado: 1. A temperatura do gás e sua composição molecular não dependem da altura; 2. A aceleração da gravidade em todas as altitudes onde existe atmosfera é constante. Arroz. 17.1…

Distribuição Boltzmann

P = nkT; (18.1) P0 = n0kT. (18.2)

Conceitos básicos de termodinâmica

1. Sistema termodinâmico - conjunto de corpos macroscópicos trocando energia entre si e o meio ambiente.

2. O estado de um sistema termodinâmico é determinado pela totalidade dos valores de seus parâmetros termodinâmicos (parâmetros de estado) - todas as quantidades físicas que caracterizam as propriedades macroscópicas do sistema (pressão, volume, temperatura etc.). A relação entre os parâmetros termodinâmicos é determinada pela equação de estado. Assim, para um gás ideal, a equação de estado é a equação de Mendeleev-Clapeyron.

3. O estado de equilíbrio termodinâmico é uma generalização do conceito de equilíbrio mecânico e é formulado como segue. Em um sistema que está em estado de equilíbrio termodinâmico, a pressão em todas as suas partes (condição de equilíbrio mecânico) e a temperatura (condição de equilíbrio térmico) devem ser iguais.

4. Processo termodinâmico - uma mudança no estado de um sistema termodinâmico, caracterizada por uma mudança em seus parâmetros de estado.

5. Processo de equilíbrio - uma sequência infinita de estados de equilíbrio.

6. Energia interna - a energia cinética e potencial total de interação de todas as partículas (átomos ou moléculas) do corpo.

Para um gás ideal, a energia potencial de interação das moléculas pode ser desprezada, portanto a energia interna de um gás ideal é completamente determinada pela energia cinética de todas as suas moléculas localizadas em algum volume limitado. A energia interna de um gás ideal pode ser encontrada como o produto da energia cinética média wav do movimento das moléculas e seu número. Como wav depende apenas da temperatura (veja a fórmula (15.11)), pode-se argumentar que a energia interna de um gás ideal é completamente determinada por sua temperatura.

6. O trabalho é uma medida quantitativa da transformação da energia do movimento caótico das moléculas ou do movimento direcionado dos corpos na energia do movimento direcionado dos corpos macroscópicos.. Esquematicamente, tal processo de conversão de energia é mostrado na Fig. 19.1.

O processo 1 é acompanhado pela realização de trabalho mecânico, que é numericamente igual à variação da energia cinética do corpo (3.4).

Onde dV=Sdx - mudança no volume do gás.

A fórmula (19.1) é uma expressão termodinâmica para trabalho elementar. Trabalho total durante a expansão do gás do volume V1 para o volume V2 é determinado pela fórmula

.

(19.2)

Arroz. 19,3

O calor é uma medida quantitativa da transformação da energia do movimento direcionado ou caótico em energia do movimento caótico (Fig. 19.3).

O processo 1 ocorre quando os corpos são freados sob a ação da força de atrito. Tal processo é acompanhado pela transformação da energia do movimento direcionado (energia cinética) do corpo em energia do movimento caótico das partículas do ambiente, o que equivale a transferir uma certa quantidade de calor para ele. A mesma transformação de energia é observada no processo oposto ao mostrado na Fig. 19.2 (ou seja, durante a compressão do gás).

O processo de conversão da energia do movimento caótico em energia do movimento caótico (canal 2 na Fig. 19.3) nada mais é do que o processo de transferência de calor de um corpo quente para um frio.

A primeira lei da termodinâmica e sua aplicação a isoprocessos

dQ=dA+dU. (20.1)

Número de graus de liberdade. Energia interna de um gás ideal

Um sistema de dois pontos materiais, cuja distância entre eles permanece constante, tem cinco graus de liberdade: três deles caem sobre ... A energia cinética média do movimento de translação de uma molécula é 3/2 kT - ... . (21.1)

processo adiabático

Em um processo adiabático, dQ = 0, então a primeira lei da termodinâmica para esse processo assume a forma dA + dU = 0; dA = -dU, (23,1)

Processos reversíveis e irreversíveis. Processos circulares (ciclos). O princípio de funcionamento de um motor térmico

1. Após passar por esses processos e retornar o sistema termodinâmico ao seu estado original em ambiente não deve sobrar nenhum... 2. O processo pode ocorrer espontaneamente tanto para frente quanto para trás... Um exemplo de processos reversíveis são todos os processos mecânicos nos quais as leis de conservação de energia são cumpridas, ...

A máquina térmica ideal de Carnot

O ciclo de Carnot consiste em dois adiabats e duas isotermas (Fig. 25.1). Nesta figura 1®2 - expansão isotérmica na temperatura T1; 2®3 -… Em uma máquina de Carnot ideal, tais fontes de perdas como atrito entre cilindros e pistão, vazamento de calor são negligenciadas…

Segunda lei da termodinâmica

1. É impossível construir uma máquina térmica de operação cíclica que realizaria trabalho apenas resfriando algum corpo. Uma máquina dessas...

Não há processo, cujo único resultado seria a transferência de calor de um corpo frio para um quente.

Entropia

Usando a fórmula (21.7), escrevemos a expressão para a primeira lei da termodinâmica...

V. ELETROSTÁTICA

Carga elétrica discreta. A lei da conservação da carga elétrica

Existem dois tipos de cargas elétricas: positivas e negativas. A carga elétrica é discreta: a carga de qualquer corpo é um múltiplo inteiro... Uma das leis estritas fundamentais da natureza é a lei da conservação... 29. A lei de Coulomb. A intensidade do campo eletrostático. Vetor de deslocamento elétrico

Energia de campo eletrostático

Vamos transferir sequencialmente porções da carga dq de uma placa para outra - fig. 35.1 Ao transferir a carga dq, o trabalho dA=Udq é realizado. De (34.2) segue que ... Integrando esta expressão de Q a 0, temos:

VI. CORRENTE ELÉTRICA CC

Principais características atuais

A intensidade da corrente é numericamente igual à carga que passou pela seção transversal do condutor por unidade de tempo:. (36.1) A intensidade da corrente é medida em amperes (a definição é dada na Introdução). O vetor de densidade de corrente é numericamente igual à força da corrente, ...

Lei de Ohm para uma seção homogênea do circuito

Ohm estabeleceu experimentalmente que a intensidade da corrente em uma seção homogênea do circuito é proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência: ... Fig. 37.1 Vamos representar a lei de Ohm (37.1) na forma diferencial. Para fazer isso, selecionamos uma seção elementar dentro do condutor com corrente ...

Lei de Joule-Lenz

Vamos apresentar a lei de Joule-Lenz (38.1) na forma diferencial. Vamos descobrir como...

Regras de Kirchhoff

A primeira regra de Kirchhoff. A soma algébrica das correntes convergentes no nó é igual a zero, ou seja, .

Diferença de potencial de contato

elétrons são capazes de se mover de um condutor para outro e vice-versa. O estado de equilíbrio de tal sistema virá quando ... O valor da diferença de potencial de contato é determinado pela diferença nas funções de trabalho1 ...

Efeito Seebeck

Se os contatos forem mantidos em temperaturas diferentes (aquecendo ou resfriando um deles), então um excelente EMF zero-zero aparecerá no circuito (Fig. 41.1): ....

Efeito Peltier

O calor Peltier liberado ou absorvido no contato durante o tempo t, em contraste com o calor Joule-Lenz, é proporcional à intensidade da corrente à primeira potência: ..., onde P é o coeficiente Peltier, dependendo da natureza do condutores em contato e a temperatura do contato. …

O que faremos com o material recebido:

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Ministério dos Transportes da Federação Russa

Agência Federal de Transporte Ferroviário

Universidade Estadual de Transporte de Omsk

__________________

S. N. Krokhin

Minicurso de Mecânica

Aprovado pelo conselho editorial e editorial da universidade

como programa e diretrizes para o estudo do curso "Física"

para estudantes formulário de ausência Aprendendo

UDC 530.1(075.8)

Minicurso de Mecânica: Programa e diretrizes para o estudo do curso "Física" / S. N. Krokhin; Estado de Omsk Universidade de Comunicações. Omsk, 2006. 25 p.

As orientações contêm o programa de trabalho da secção "Mecânica" da disciplina "Física" e uma breve apresentação teórica das principais questões desta secção.

As definições de grandezas físicas, suas unidades de medida no sistema SI, as leis da mecânica clássica são dadas.

destinado a trabalho independente estudantes de meio período.

Bibliografia: 4 títulos. Arroz. 7.

Revisores: Dr. tech. Ciências, Professor V. A. Nekhaev;

cândido. Phys.-Math. Ciências, Professor Associado V. I. Strunin.

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© Estado de Omsk. universidade

meios de comunicação, 2006

SOBRE O CAPÍTULO

Introdução. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. O programa de trabalho da disciplina "Física". Mecânica. . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Cinemática e dinâmica de um ponto material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3. Cinemática e dinâmica de rotação de um corpo rígido em torno

eixo fixo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

4. Leis de conservação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dezoito

Lista bibliográfica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Introdução

A mecânica é um ramo da física que estuda as leis do movimento mecânico e as causas que causam ou alteram esse movimento. O movimento mecânico existe em todas as formas superiores e mais complexas de movimento da matéria (química, biológica, etc.). Essas formas de movimento são estudadas por outras ciências (química, biologia, etc.).

No principal material didáctico questões sobre o estudo do movimento mecânico são apresentadas em detalhes, muitas vezes com cálculos matemáticos complicados, o que complica significativamente o trabalho independente dos alunos.

As diretrizes fornecem o programa de trabalho da seção "Mecânica", definições de conceitos físicos, resumem as leis físicas básicas e regularidades da mecânica clássica e registram essas leis em forma matemática.

A seção "Mecânica" trata da cinemática e dinâmica de um ponto material, da cinemática e dinâmica de rotação de um corpo rígido em torno de um eixo fixo e das leis de conservação.

Para estudar a seção "Mecânica", é necessário conhecimento de matemática: elementos de álgebra vetorial (projeção vetorial em um eixo, escalar e produto vetorial etc.), cálculo diferencial e integral (cálculo das derivadas mais simples e encontrar primitivas).

As diretrizes metodológicas não refletem o material experimental devido a limitações no volume da publicação.

Essas diretrizes ajudarão os alunos a estudar independentemente o curso de mecânica durante a sessão de exame.

1. O programa de trabalho da disciplina "física"

MECÂNICA

1. Relatividade do movimento mecânico. Sistema de referência. Ponto material (partícula). Vetor de raio. Trajetória. Caminho e movimento. Velocidade e aceleração.

2. Movimento retilíneo e curvilíneo de uma partícula. Aceleração tangente (tangencial) e normal.

3. Inércia. Sistemas de referência inerciais. A primeira lei de Newton. Adição de velocidades e o princípio da relatividade na mecânica clássica.

4. Interação dos corpos. Poder. Inércia. Densidade de massa. Segunda e terceira leis de Newton.

5. Forças em mecânica: gravitacional, gravidade, elasticidade, peso, empuxo, atrito (em repouso, deslizamento, rolamento, viscoso).

6. Movimento de um corpo no campo de gravidade. Queda livre. O movimento de um corpo sob a ação de várias forças. Resultante.

7. Corpo absolutamente rígido (ATT). Centro de inércia (centro de massa) ATT e a lei do seu movimento. Movimento translacional e rotacional da ATT. Sistema Centro de Inércia.

8. Deslocamento angular, velocidade angular e aceleração angular. Relação entre as características cinemáticas do movimento translacional e rotacional.

9. Momento de força. Momento de inércia. Teorema de Steiner. A equação básica da dinâmica do movimento rotacional.

10. Sistema isolado. Momentum (momentum) de um corpo. Lei da conservação da quantidade de movimento.

11. Momento de momentum (momento de momentum). Momento angular próprio. Lei da conservação do momento angular.

12. Trabalho mecânico, potência. Trabalho de força constante e variável. O trabalho do momento das forças durante o movimento de rotação.

13. Energia cinética. forças conservadoras. Energia potencial. energia mecânica total. A lei da conservação da energia em mecânica. Dissipação de energia. Lei física geral da conservação da energia.

14. Colisão de partículas absolutamente elástica e absolutamente inelástica.

15. Mecanismos simples: plano inclinado, bloco, alavanca. A "regra de ouro" da mecânica. eficiência do mecanismo.