INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE OS EXAMES DE ENTRADA EM FÍSICA

Na RTU MIREA, o exame de admissão em física é realizado por escrito (para candidatos que não passaram no exame). O bilhete de exame inclui duas questões teóricas e cinco tarefas. As questões teóricas dos bilhetes de exame são formadas com base no programa totalmente russo exames de entrada em física para universidades técnicas. Uma lista completa de tais perguntas é fornecida abaixo.

Deve-se notar que durante o exame, o foco está na profundidade de compreensão do material, e não na sua reprodução mecânica. Portanto, é desejável ilustrar ao máximo as respostas às questões teóricas com desenhos explicativos, gráficos, etc. Nas expressões analíticas dadas, o significado físico de cada um dos parâmetros deve ser indicado. Não se deve descrever em detalhes os experimentos e experiências que confirmam esta ou aquela lei física, mas pode-se limitar apenas a enunciar as conclusões deles. Se a lei tem um registro analítico, então é necessário dá-lo, sem dar uma formulação verbal. Ao resolver problemas e responder a questões teóricas, as grandezas vetoriais devem ser fornecidas com os ícones apropriados e, a partir do trabalho do solicitante, o verificador deve ter uma opinião clara de que o solicitante sabe a diferença entre um escalar e um vetor.

A profundidade do material apresentado é determinada pelo conteúdo de livros-texto padrão para ensino médio e subsídios para candidatos universitários.
Ao resolver problemas, recomenda-se:

• dê um desenho esquemático refletindo as condições do problema (para a maioria dos problemas físicos, isso é simplesmente necessário);
• introduzir designações para os parâmetros necessários para resolver este problema (sem esquecer de indicar o seu significado físico);
• escreva fórmulas que expressem as leis físicas usadas para resolver esse problema;
• realizar as transformações matemáticas necessárias e apresentar a resposta de forma analítica;
• se necessário, faça cálculos numéricos e obtenha uma resposta no sistema SI ou nas unidades indicadas na condição do problema.

Ao receber uma resposta ao problema de forma analítica, é necessário verificar a dimensão da expressão resultante e, claro, o estudo de seu comportamento em casos óbvios ou limites também é bem-vindo.

A partir dos exemplos acima de tarefas introdutórias, pode-se ver que as tarefas propostas em cada versão variam bastante em complexidade. É por isso Quantia máxima pontos que podem ser obtidos para um problema resolvido corretamente e uma questão teórica não são os mesmos e iguais: uma questão teórica - 10 pontos, tarefa nº 3 - 10 pontos, tarefas nº 4, 5, 6 - 15 pontos e tarefa nº 7 - 25 pontos.

Assim, um candidato que tenha concluído totalmente a tarefa pode obter um máximo de 100 pontos. Quando convertido para 10 pontuação, que é afixada na folha de exame do candidato, está em vigor a seguinte escala: 19 ou menos pontos - “três”, 20 ÷ 25 pontos - “quatro”, 26 ÷ 40 pontos - “cinco”, 41 ÷ 55 pontos - “seis”, 56÷65 pontos - “sete”, 66÷75 pontos - “oito”, 76÷85 pontos - “nove”, 86÷100 pontos - “dez”. A avaliação positiva mínima correspondeu à avaliação de "quatro". Observe que a escala de recálculo pode mudar em uma direção ou outra.

Ao verificar o trabalho de um candidato, o professor não é obrigado a examinar a minuta, e o faz em casos excepcionais para esclarecer certas questões que não estão suficientemente claras no final.

O uso de calculadora não programável é permitido no exame de física. É expressamente proibido o uso de qualquer meio de comunicação e computadores portáteis.

A duração do exame escrito em física é de quatro horas astronômicas (240 minutos).

QUESTÕES PARA PROVAS DE FÍSICA

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As perguntas foram compiladas com base no programa russo de exames de admissão em física para universidades.

1. Sistema de referência. Ponto material. Trajetória. Caminho e movimento. Velocidade e aceleração.
2. A lei da adição de velocidades de um ponto material em vários sistemas de referência. Dependência da velocidade e das coordenadas de um ponto material no tempo para o caso de movimento uniformemente acelerado.
3. Movimento circular uniforme. Velocidades lineares e angulares e a relação entre elas. Aceleração durante o movimento uniforme de um corpo em círculo (aceleração centrípeta).
4. A primeira lei de Newton. Sistemas de referência inerciais. Princípio da relatividade de Galileu. Peso. Força. A força resultante. Segunda lei de Newton. Terceira lei de Newton.
5. Ombro de força. Momento de poder. Condição de equilíbrio de corpos.
6. Forças de elasticidade. Lei de Hooke. Força de fricção. Atrito em repouso Atrito de deslizamento. Coeficiente de atrito deslizante.
7. A lei da gravitação universal. Gravidade. Peso corporal. Sem peso. Primeiro velocidade espacial(conclusão).
8. impulso corporal. Impulso de força. A relação entre a mudança no momento do corpo e o momento da força.
9. Sistema fechado tel. Lei da conservação da quantidade de movimento. O conceito de propulsão a jato.
10. Trabalho mecanico. Poder, poder da força. Energia cinética. Relação entre trabalho e mudanças na energia cinética do corpo.
11. forças potenciais. Energia potencial. Relação entre o trabalho das forças potenciais e a energia potencial. Energia potencial da gravidade e forças elásticas. A lei da conservação da energia mecânica.
12. Pressão. Lei de Pascal para líquidos e gases. Vasos comunicantes. Princípio do dispositivo pressão hidráulica. Lei de Arquimedes para líquidos e gases. A condição dos corpos flutuando na superfície de um líquido.
13. As principais disposições da teoria cinética molecular e sua fundamentação experimental. Massa molar. O número de Avogadro. A quantidade de substância. Gás ideal.
14. A equação básica da teoria cinética molecular de um gás ideal. Temperatura e seu significado físico. Escala de temperatura absoluta.
15. Equação de estado de um gás ideal (equação de Clapeyron-Mendeleev). Processos isotérmicos, isocóricos e isobáricos.
16. Energia interna. Quantidade de calor. Trabalho em termodinâmica. A lei da conservação da energia em processos térmicos (a primeira lei da termodinâmica).
17. A capacidade calorífica de uma substância. Transformações de fase da matéria. Calor específico de vaporização e calor específico de fusão. Equação de balanço de calor.
18. O princípio de funcionamento dos motores térmicos. Eficiência do motor térmico e seu valor máximo. Ciclo de Carnot.
19. Evaporação e condensação. Líquido fervente. Pares saturados e insaturados. Umidade do ar.
20. Lei de Coulomb. Força do campo elétrico. Campo eletrostático de uma carga pontual. O princípio da superposição de campos.
21. O trabalho do campo eletrostático ao mover a carga. Potencial e diferença de potencial. Potencial do campo de uma carga puntiforme. Relação entre a força de um campo eletrostático homogêneo e a diferença de potencial.
22. Capacidade elétrica. Capacitores. Capacitância de um capacitor plano. A energia armazenada em um capacitor é a energia de um campo elétrico.
23. Capacidade da bateria de capacitores conectados em série e paralelo (saída).
24. Eletricidade. Força atual. Lei de Ohm para uma seção de circuito. Resistência de condutores metálicos. Conexão serial e paralela de condutores (saída).
25. Força eletromotriz (EMF). Lei de Ohm para um circuito completo. Trabalho e potência - lei de Joule-Lenz (conclusão).
26. Indução campo magnético. A força que atua em um condutor de corrente em um campo magnético. Lei de Ampère.
27. A ação de um campo magnético sobre uma carga em movimento. Força Lorentz. A natureza do movimento de uma partícula carregada em um campo magnético uniforme (a velocidade da partícula é orientada perpendicularmente ao vetor de indução).
28. A ação de um campo magnético sobre uma carga em movimento. Força Lorentz. A natureza do movimento de uma partícula carregada em um campo magnético uniforme (a velocidade da partícula faz um ângulo agudo com o vetor de indução do campo magnético).
29. O fenômeno da indução eletromagnética. fluxo magnético. Lei da indução eletromagnética. regra de Lenz.
30. O fenômeno da auto-indução. EMF de auto-indução. Indutância. Energia armazenada em um circuito de transporte de corrente.
31. Oscilações eletromagnéticas livres em um circuito LC. Conversão de energia em um circuito oscilatório. Frequência natural de oscilações no circuito.
32. Corrente elétrica alternada. Recebendo corrente alternada. Valor RMS de tensão e corrente. Transformador, o princípio de sua operação.
33. Leis de reflexão e refração da luz. índice de refração. Reflexão interna total, ângulo limite de reflexão total. Construção de uma imagem em um espelho plano.
34. Lentes convergentes e divergentes. O curso dos raios nas lentes. Fórmula de lente fina. Construção de imagem em lentes convergentes e divergentes (um caso típico para cada lente de sua escolha).
35. quanta de luz. O fenômeno do efeito fotoelétrico. Equação de Einstein para o efeito fotoelétrico.
36. Experimentos de Rutherford sobre a dispersão de partículas alfa. Modelo nuclear do átomo. postulados de Bohr.
37. Modelo nuclear do átomo. A composição do núcleo de um átomo. Isótopos. Radioatividade. Radiação alfa, beta e gama.

EXEMPLOS DE BILHETES DE EXAME

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Bilhete número 1

1. Movimento uniformemente acelerado. Velocidade de movimento.

2. Corrente elétrica no vácuo e nos gases.

3. A tarefa do efeito fotoelétrico.

1. Um movimento no qual a velocidade de um corpo varia na mesma quantidade para quaisquer intervalos de tempo iguais é chamado de uniformemente acelerado.

Para caracterizar esse movimento, é preciso conhecer a velocidade do corpo em este momento tempo ou em um determinado ponto da trajetória, ou seja. velocidade instantânea e aceleração.

A aceleração é um valor igual à razão entre a mudança na velocidade e o período de tempo durante o qual essa mudança ocorreu. Caso contrário, a aceleração é a taxa de variação da velocidade:

Daí a fórmula da velocidade instantânea:

O movimento durante este movimento é determinado pela fórmula:

velocidade -

2. A corrente elétrica em gases é um movimento direcional de elétrons e íons livres. Em pressão normal e baixas temperaturas, os gases contêm uma quantidade insuficiente de íons e elétrons para condutividade elétrica e são isolantes. Para tornar um gás um condutor, ele deve ser ionizado.

corrente no vácuo. O vácuo é uma rarefação de um gás em um recipiente no qual o caminho livre médio de partículas carregadas excede as dimensões do recipiente. O vácuo é um isolante. Quando um eletrodo de metal é aquecido, os elétrons começam a “evaporar” da superfície do metal.

O fenômeno de emissão de elétrons da superfície de corpos aquecidos é chamado de emissão termiônica.

A corrente no vácuo é um movimento direcionado de elétrons produzidos por emissão termiônica. A emissão termiônica é a base da operação de muitos dispositivos de vácuo.

Bilhete número 2

Movimento uniforme de um corpo em um círculo e seus parâmetros.

Campo magnético O vetor de indução magnética é a força do campo magnético.

O problema da reação nuclear.

1. O MOVIMENTO DO CORPO EM CÍRCULO

Ao se mover ao longo de uma trajetória curvilínea, inclusive ao longo de um círculo, a velocidade do corpo pode mudar tanto em valor absoluto quanto em direção. É possível mover em que apenas a direção da velocidade muda, e seu módulo permanece constante. Esse movimento é chamado de movimento circular uniforme. O raio desenhado do centro do círculo para o corpo descreveu o ângulo Ф no tempo t2 - t1, que é chamado de deslocamento angular

O deslocamento angular é medido em radianos (rad). Um radiano é igual ao ângulo entre dois raios de um círculo, o comprimento do arco entre os quais é igual ao raio.

O movimento de um ponto ao longo de um círculo é repetido em certos intervalos iguais ao período de revolução.

O período de revolução é o tempo durante o qual o corpo faz uma revolução completa.

O período é indicado pela letra T e é medido em segundos.

Se no tempo t o corpo fez N revoluções, então o período de revolução T é igual a:

A frequência de revolução é o número de revoluções do corpo em um segundo.

A unidade de frequência é 1 revolução por segundo, abreviada como 1 s. Esta unidade é chamada de hertz (Hz).

A frequência e o período de circulação estão relacionados da seguinte forma:

O movimento de um corpo em um círculo é caracterizado por uma velocidade angular.

A velocidade angular é uma grandeza física igual à razão entre o deslocamento angular e o intervalo de tempo durante o qual esse deslocamento ocorreu.

A velocidade angular é indicada pela letra (ômega).

A unidade de velocidade angular é o radiano por segundo (rad/s).

No caso de um corpo se movendo em círculo, essa velocidade é chamada de linear.

A velocidade linear de um corpo movendo-se uniformemente em um círculo, permanecendo constante em valor absoluto, muda continuamente de direção e em qualquer ponto é direcionado tangencialmente à trajetória

A velocidade linear é denotada pela letra v.

2. CAMPO MAGNÉTICO

Um campo magnético é um tipo especial de matéria que ocorre no espaço em torno de qualquer campo elétrico alternado. Do ponto de vista moderno, na natureza há uma combinação de dois campos - elétrico e magnético - este é um campo eletromagnético. Ela existe objetivamente, independentemente de nossa consciência. Um campo magnético sempre gera um campo elétrico alternado e, inversamente, um campo elétrico alternado sempre gera um campo magnético alternado. Os portadores do campo elétrico são partículas - elétrons e prótons. Um campo magnético sem um campo elétrico não existe, pois não há portadores de um campo magnético. Existe um campo magnético em torno de um condutor com corrente, e é gerado por um campo elétrico alternado de movimento

A indução magnética é a corrente gerada em um condutor fechado colocado em um campo magnético alternado. partículas carregadas em um condutor.

INDUÇÃO MAGNÉTICA

Um único elemento de corrente é um condutor de 1 m de comprimento e a corrente nele é 1 A. A unidade de medida da indução magnética é tesla (T).

1 T = 1 N/A m.

Para determinar a direção do vetor de indução magnética, é usada a ação de um campo magnético em uma agulha magnética.

Em uma malha fechada, a direção do vetor de indução magnética é determinada usando a regra do primeiro parafuso: o vetor de indução B é direcionado na direção em que a verruma se moveria ao girar na direção da corrente na espira.

O campo magnético é um campo de vórtice

Bilhete número 3

Leis de Newton. Peso. Força.

Lei de Ampère. Potência de amperagem.

Problema sobre a lei do consumo radioativo.

A primeira lei de Newton.

Existem tais referenciais, em relação aos quais um corpo em movimento progressivo mantém sua velocidade constante se nenhum outro corpo agir sobre ele (ou as ações de outros corpos forem compensadas). Esta lei é muitas vezes chamada de lei da inércia, uma vez que o movimento a uma velocidade constante enquanto compensa as influências externas no corpo é chamado de inércia.

Segunda lei de Newton. A força que atua sobre um corpo é igual ao produto da massa do corpo pela aceleração transmitida por essa força

F \u003d t a. a \u003d F / m - a aceleração é diretamente proporcional à força atuante (ou resultante) e inversamente proporcional à massa do corpo.

Terceira lei de Newton. De experimentos sobre a interação de corpos segue

t a \u003d - t a, da segunda lei de Newton F \u003d m a e F \u003d m a, portanto F \u003d F corpos diferentes(portanto, eles não podem se equilibrar), sempre atuam em pares e são da mesma natureza.

As leis de Newton permitem explicar os padrões de movimento dos planetas, seus satélites naturais e artificiais. Caso contrário, eles permitem prever as trajetórias dos planetas, calculando as trajetórias das naves espaciais e suas coordenadas em um determinado momento. Em condições terrestres, permitem explicar o fluxo da água, o movimento de numerosos e diversos veículos (o movimento de carros, navios, aviões, foguetes). Para todos esses movimentos, corpos e forças, as leis de Newton são válidas.

2. POTÊNCIA DE AMPER De acordo com Ampere, um condutor condutor de corrente colocado em um campo magnético é submetido a uma força igual ao produto do vetor de indução magnética B e a intensidade da corrente I, o comprimento da seção do condutor l e o seno de o ângulo entre a indução magnética e a seção do condutor: F \u003d BI l sin.

Esta é a formulação da lei de Ampère.

A direção da força Ampere é determinada pela regra da mão esquerda: se a mão esquerda estiver posicionada de modo que quatro dedos mostrem a direção da corrente e a componente perpendicular do vetor de indução magnética entrar na palma da mão, o polegar dobra 90 ° mostrará a direção da força Ampere.

Bilhete número 4

A lei da gravitação universal. Queda livre de corpos.

Força Lorentz.

O problema de determinar o comprimento de onda de Broglie.

1. A FORÇA DA GRAVITAÇÃO GLOBAL

A terra age sobre todos os corpos com uma força descendente da gravidade. Sabe-se também que as forças atuam em pares, ou seja, se a Terra atrai um corpo, então o corpo também atrai a Terra.

Newton descobriu que todos os corpos são atraídos uns pelos outros. As forças com as quais os corpos se atraem são chamadas de forças da gravitação universal.

A força da gravitação universal é diretamente proporcional ao produto das massas dos corpos que interagem.

A força da gravidade depende da distância entre os corpos. É inversamente proporcional a esta distância. Se a força de atração não dependesse da distância, então a Lua se moveria ao redor da Terra com uma aceleração centrípeta de 9,8 m/s. Ele também se move com uma aceleração centrípeta de 0,0027 m/s, que é 3600 vezes menor que a aceleração de queda livre dos corpos na superfície da Terra. A distância da Terra à Lua é 60 vezes maior que o raio da Terra, ou seja, com o aumento da distância entre a Terra e o corpo em 60 vezes, a força de atração aumenta em 3600 vezes.

os corpos são atraídos entre si com uma força cujo módulo é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

Esta fórmula expressa a lei da gravitação universal, onde m1 e m2 são as massas dos corpos, R é a distância entre os corpos, G é a constante da gravitação universal ou a constante gravitacional.

A lei da gravitação universal é válida para corpos cujas dimensões podem ser desprezadas em comparação com a distância entre eles (para pontos materiais). A lei também se aplica às bolas, caso em que a distância entre os corpos é a distância entre os centros das bolas.

A constante gravitacional é numericamente igual à força de atração entre dois corpos de massa 1 kg cada com uma distância entre eles de 1 m. E

G = 6,67 10 Nm/kg.

2. FORÇA LORENTZ

A ação de um campo magnético sobre um condutor com corrente significa que o campo magnético atua sobre cargas elétricas em movimento com alguma força. Essa força é chamada de força de Lorentz, que pode ser encontrada se a fórmula

onde F, é a força de Lorentz, q é a magnitude da carga, v é a velocidade da partícula. B \u003d B sin - componente perpendicular do vetor de indução magnética

A direção da força de Lorentz é determinada pela regra da mão esquerda (como para a força de Ampère), apenas quatro dedos são colocados na direção do movimento carga positiva. Se uma carga negativa se move, quatro dedos são colocados na direção oposta à direção do movimento da carga negativa.

Bilhete número 5

Peso corporal. Sem peso. Sobrecarga.

Propriedade magnética da matéria.

A tarefa de calcular a eletricidade.

1.. O peso do corpo é a força com que o corpo pressiona um suporte ou suspensão como resultado da atração gravitacional do planeta. O peso do corpo é denotado R. A unidade de peso é newton (N). Como o peso é igual à força com que o corpo atua sobre o suporte, então em magnitude o peso do corpo é igual à força de reação do suporte. Portanto, para encontrar o peso do corpo, é necessário determinar qual é a força de reação do suporte.

Consideremos o caso em que o corpo junto com o suporte não se move. Neste caso, a força de reação do suporte e, portanto, o peso do corpo, é igual à força da gravidade (Fig. 6):

No caso de um corpo movendo-se verticalmente para cima junto com um suporte com aceleração, segundo a segunda lei de Newton, pode-se escrever mg + N = mA (Fig. 7, a). Projetado no eixo OX: mg - N = -ta, portanto N = m(g + a).

Portanto, ao se mover verticalmente para cima com aceleração, o peso do corpo aumenta e é encontrado pela fórmula Р = rn(g + a).

O aumento do peso corporal causado pelo movimento acelerado do suporte ou suspensão é chamado de sobrecarga. Os cosmonautas experimentam o efeito da sobrecarga, tanto durante a decolagem de um foguete espacial quanto durante a desaceleração da nave ao entrar nas densas camadas da atmosfera. Os pilotos também sofrem sobrecarga ao realizar acrobacias e motoristas de carro durante frenagens fortes.

Se o corpo desce verticalmente, então, por raciocínio análogo, obtemos mg + N = ma; mg - N = ma; N \u003d m (g - a); P \u003d m (g - a), ou seja, o peso ao se mover verticalmente com aceleração será menor que a força da gravidade (Fig. 7.6).

Se o corpo cai livremente, então neste caso P=(g-g)m = O.

O estado de um corpo em que seu peso é zero é chamado de ausência de peso. O estado de ausência de peso é observado em um avião ou espaçonave quando se move com a aceleração de queda livre, independentemente da direção e valor da velocidade de seu movimento. Fora da atmosfera da Terra quando desligado motores a jato no nave espacial apenas a força gravitacional atua. Sob a ação dessa força, a espaçonave e todos os corpos nela se movem com a mesma aceleração, de modo que o estado de ausência de peso é observado na nave.

2. ÍMÃS PERMANENTES

Ímãs permanentes são corpos que retêm propriedades magnéticas, ou magnetização, por um longo tempo. A razão para isso é que em cada átomo existem elétrons, que, à medida que se movem ao redor do núcleo do átomo, criam campos magnéticos. Se os campos magnéticos dos átomos estiverem orientados da mesma maneira, isso causa uma magnetização significativa de algumas ligas, como ferro ou aço.

Os ímãs têm uma forma diferente: há tiras, ímãs em ferradura, ímãs em forma de discos. Aqueles lugares que produzem a ação magnética mais forte são chamados de pólos do ímã. Todo ímã tem dois pólos: norte N e sul S. Se você colocar um pedaço de papelão no ímã e derramar limalha de ferro sobre ele, poderá obter uma imagem do campo magnético. As linhas magnéticas dos ímãs permanentes são fechadas, todas saem do pólo norte e entram no pólo sul, fechando-se dentro do ímã.

Setas magnéticas, ímãs interagem entre si. Foi estabelecido que pólos magnéticos opostos se atraem, enquanto pólos semelhantes se repelem. A interação dos ímãs é explicada pelo fato de que o campo magnético que existe ao redor de um ímã atua sobre outro ímã e, inversamente, o campo magnético do segundo ímã atua sobre o primeiro.

Você está bem ciente de que existem substâncias que não são atraídas por um ímã, são muitas: madeira, plástico, etc. Algumas substâncias: ferro, aço, níquel, cobalto, adquirem propriedades magnéticas na presença de ímãs permanentes .

Bilhete número 6

Força elástica. Força de fricção.

Indução eletromagnética. Os experimentos de Faraday.

A tarefa de determinar os parâmetros de uma oscilação harmônica.

1. ELASTICIDADE.

Já sabemos que quando você tenta comprimir ou alongar o corpo, ele “resiste” – mostra elasticidade. Isso se deve à interação de partículas de matéria (consulte a seção "Interação de partículas"). O corpo também apresenta elasticidade nos casos em que sua forma é alterada (deformada) de alguma outra forma (torcida, dobrada).

A força que surge dentro do corpo quando ele é deformado e impede uma mudança de forma é chamada de força elástica.

Sob a ação da força elástica do lado da mola esticada, a porta aberta se fecha. A força elástica surge no cabo durante o reboque, na corda quando o aluno sobe nela. Dobrando, as tábuas do piso seguram você e eu, evitando que caiamos - esse também é um exemplo da ação da força elástica.

A força elástica é tanto maior quanto mais se altera a forma do corpo.

FRICÇÃO DESLIZANTE

Não importa o quão rápido a bola rola, ela eventualmente para. Depois de acelerar nos patins, você pode deslizar por um tempo, mas esse movimento logo será interrompido. Nesses e em muitos outros casos semelhantes, o movimento é interrompido devido ao atrito.

A força decorrente do movimento de um corpo na superfície de outro, direcionada contra o movimento, é chamada de força de atrito.

Se um corpo desliza em qualquer superfície, seu movimento é dificultado pela força do atrito de deslizamento. A razão para a ocorrência de atrito é que existem irregularidades na superfície de qualquer corpo (às vezes até imperceptíveis a olho nu). Se as superfícies de atrito são bem polidas e o espaço entre elas é muito pequeno, o movimento é impedido pelas forças de atração entre as partículas da substância dessas superfícies. Esta é a segunda razão para o atrito.

A Figura 9 mostra que o bloco está se movendo para a direita. Isso significa que a força de atrito que atua sobre ela é direcionada para a esquerda e a barra, diminuindo gradualmente a velocidade, irá parar. Também fica claro pela figura que mais duas forças atuam na barra: a força da gravidade e a força de reação do suporte (força de elasticidade). Essas duas forças são direcionadas em direções opostas e são numericamente iguais entre si. Portanto, no caso em que o corpo está sobre uma superfície horizontal, a força de reação do apoio pode ser calculada da mesma forma que a força da gravidade:

Experimentos mostram que a força de atrito é diretamente proporcional à força de reação do suporte. Denotando a força de atrito FTp, obtemos a seguinte fórmula para o seu cálculo:

onde N é a força de reação do suporte e é o coeficiente de atrito de deslizamento. Coeficiente | não depende do peso do corpo, mas é determinado apenas pela natureza das superfícies de atrito (por exemplo, o coeficiente de atrito da madeira na madeira é um, o coeficiente de atrito da madeira no metal é outro, etc.) .

2. Indução eletromagnética.

Imagine um circuito condutor fechado colocado em um campo magnético. Tal circuito permeará um certo número de linhas de indução magnética, ou, como se costuma dizer, um fluxo de indução magnética. O fluxo de indução magnética F através da área S, limitada por um circuito condutor, é um valor igual ao produto do módulo do vetor de indução magnética B pela área da seção transversal S e o cosseno do ângulo

entre a normal (perpendicular) n ao plano do condutor e o vetor B. (Fig. 1):

O fluxo de indução magnética (o número de linhas que penetram no contorno) pode mudar, por exemplo, quando o contorno é girado em um campo magnético, quando o contorno e o ímã se aproximam e se afastam, quando o contorno é introduzido no campo magnético e quando é removido de lá. Empiricamente, M. Faraday descobriu que no caso de uma mudança no fluxo magnético através do circuito, um

eletricidade. Este fenômeno é chamado de indução eletromagnética, e a corrente é chamada de indução.

A direção da corrente de indução no circuito é determinada pela regra de Lenz. A corrente de indução que surge em um circuito fechado tem tal direção que o fluxo de indução magnética criado por ela através da área delimitada pelo circuito tende a compensar a mudança no fluxo de indução magnética externa que induz essa corrente.

O aparecimento de uma corrente de indução indica o aparecimento de um campo elétrico. No caso da indução eletromagnética, o campo elétrico é gerado por um campo magnético variável. Tal campo elétrico não está conectado com cargas, suas linhas de força são fechadas: é um vórtice. Como esse campo elétrico tem natureza não eletrostática, ele é externo e seu trabalho ao longo de uma trajetória fechada é diferente de zero. Como qualquer campo externo, o campo elétrico de vórtice é caracterizado por uma força eletromotriz, chamada neste caso de EMF de indução.

Como os experimentos mostraram, a corrente de indução e, portanto - de acordo com a lei de Ohm - e

Indução EMF, proporcional à taxa de variação do fluxo magnético.

Portanto, a lei de indução eletromagnética de Faraday é formulada para EMF e afirma que a EMF de indução em um circuito fechado é igual à taxa de variação do fluxo magnético que o penetra Ф, tomado com o sinal oposto:

Assim, a lei da indução eletromagnética estabelece uma relação entre um campo elétrico alternado magnético e um vórtice. A explicação teórica desta lei do ponto de vista da eletrodinâmica clássica foi dada por J. Maxwell

Bilhete número 7

Impulso de força. impulso corporal. Lei da conservação da quantidade de movimento.

Auto-indução. Indutância de campo magnético.

A tarefa de calcular os parmetros

1. A quantidade de movimento de um corpo é o produto da massa do corpo pela sua velocidade (p = tv). A quantidade de movimento do corpo é uma grandeza vetorial.

As forças F e F, respectivamente, atuaram sobre os corpos durante sua interação, e após a interação eles começaram a se mover com velocidades v e v. Então F = (m v" - m v)/t, F = (m v" - m v)/t, onde t é o tempo de interação. De acordo com a terceira lei de Newton F \u003d -F, portanto, (m v - m v) / t \u003d

-(m v "- m v) / t, rn v" - m v = - t v + m v ou m v + m v = rn v + m v ". No lado esquerdo da equação está a soma dos impulsos de ambos os corpos (carrinhos) antes da interação, à direita - a soma dos impulsos dos mesmos corpos após a interação. O impulso de cada carrinho mudou, mas a soma permaneceu inalterada. Isso é verdade para sistemas fechados, que incluem grupos de corpos que não interagem com corpos que não estão incluídos neste grupo. Daí a conclusão, ou seja, a lei de conservação impulso: a soma geométrica dos impulsos dos corpos que compõem um sistema fechado permanece constante para quaisquer interações dos corpos desse sistema com cada outro.

Um exemplo da manifestação da lei de conservação do momento é a propulsão a jato. É observado na natureza (o movimento de um polvo) e é muito utilizado em tecnologia (lancha, armas de fogo, movimento de foguetes e manobras de naves espaciais).

2. O fenômeno da auto-indução. Indutância. Campo eletromagnetico

A energia do campo magnético.

O fenômeno da auto-indução consiste no aparecimento de um EMF de indução no próprio condutor quando a corrente nele muda, um caso especial de indução eletromagnética. Um exemplo do fenômeno da auto-indução é um experimento com duas lâmpadas conectadas em paralelo por meio de uma chave a uma fonte de corrente, uma das quais conectada por uma bobina (Fig. 27). Quando a chave é fechada, a luz 2, ligada pela bobina,

acende mais tarde que a lâmpada 1. Isso ocorre porque depois que a chave é fechada, a corrente não atinge seu valor máximo imediatamente, o campo magnético da corrente crescente gerará um EMF de indução na bobina, que, de acordo com a Lenz regra, interferirá no aumento da corrente.

Usando a lei da indução eletromagnética, pode-se obter a seguinte consequência: a EMF da auto-indução é diretamente proporcional à taxa de variação da corrente no condutor.

O fator de proporcionalidade L é chamado de indutância.

A indutância é um valor igual ao EMF de auto-indução quando a intensidade da corrente no condutor muda de 1 A em 1 s.

A unidade de indutância é Henry (H). 1 H = 1 V s/A. 1 henry é a indutância de tal condutor em que um EMF de auto-indução de 1 volt ocorre a uma taxa de mudança na força da corrente de 1 A / s. A indutância caracteriza as propriedades magnéticas de um circuito elétrico (condutor), depende da permeabilidade magnética do meio do núcleo, do tamanho e da forma da bobina e do número de voltas nela.

Quando o indutor é desconectado da fonte de corrente, a lâmpada conectada em paralelo com a bobina dá um breve lampejo (Fig. 28). A corrente no circuito surge sob a ação da auto-indução EMF. A fonte de energia liberada neste caso no circuito elétrico é o campo magnético da bobina. A energia do campo magnético é determinada pela fórmula Wm=LI2/2.

A energia do campo magnético depende da indutância do condutor e da intensidade da corrente nele. Essa energia pode ser convertida em energia de um campo elétrico. Um campo elétrico de vórtice é gerado por um campo magnético alternado, e um campo elétrico alternado gera um campo magnético alternado, ou seja, campos elétricos e magnéticos alternados não podem existir um sem o outro. Sua relação nos permite concluir que existe um único campo eletromagnético.

Um campo eletromagnético é um campo através do qual a interação de partículas eletricamente carregadas é realizada. O campo eletromagnético é caracterizado pela força do campo elétrico e indução magnética. A conexão entre essas quantidades e a distribuição de cargas e correntes elétricas no espaço foi estabelecida na década de 1960. século 19 J. Maxwell. Essa relação é chamada de equações básicas da eletrodinâmica, que descrevem fenômenos eletromagnéticos em vários meios e no vácuo. Essas equações são obtidas como uma generalização das leis dos fenômenos elétricos e magnéticos estabelecidas pela experiência

Bilhete número 8

trabalho e poder. Energia cinética e potencial. Lei

conservação de energia.

Vibrações harmônicas. Parâmetros de movimento oscilatório

pêndulo matemático.

3. A tarefa de calcular a capacitância elétrica de um capacitor.

1. TRABALHO E ENERGIA CINÉTICA

Quando uma força constante atua sobre um corpo, ele adquire aceleração. Como o corpo se move sob a ação dessa força, a força realiza trabalho. Considere o movimento de um corpo com aceleração. Vamos supor que os vetores de força e deslocamento são direcionados na mesma direção ao longo de uma linha reta. Se o eixo de coordenadas é direcionado na mesma direção, então as projeções de todos os vetores que caracterizam o movimento são iguais aos seus módulos.

A aceleração com que o corpo se move é:

Essa aceleração do corpo é expressa pela força F, que, de acordo com a segunda lei de Newton, é igual a: F = aquela de onde: a= . Substituindo a expressão na fórmula

para acelerar temos:

vamos transformar a fórmula:

No lado esquerdo da igualdade está o trabalho da força A. No lado direito da igualdade - uma mudança no valor

Esse valor, igual à metade do produto da massa do corpo pelo quadrado de sua velocidade, é chamado de energia cinética - E. Podemos dizer que o trabalho da força é igual à variação da energia cinética do corpo. Essa afirmação é chamada de teoria da energia cinética.

Se a força realiza trabalho positivo, então a energia cinética do corpo aumenta; se a força realiza trabalho negativo, então a energia cinética do corpo diminui. Isso acontece, por exemplo, quando a velocidade do corpo diminui sob a ação da força de atrito.

A energia cinética é medida da mesma forma que o trabalho, em joules.

A energia cinética é a energia possuída por um corpo em movimento.

Caracteriza seu estado em um momento ou outro.

ENERGIA POTENCIAL DO CORPO.

Energia potencial é a energia de interação de corpos ou partes do corpo, dependendo de sua posição relativa.

Vamos encontrar a conexão entre o trabalho da gravidade e a variação da energia potencial do corpo. Deixe um corpo de massa m cair de uma altura h até uma altura h (Fig. 75).

O trabalho da gravidade no local

Bilhetes para o assunto mais lógico e simples

Bilhete número 1

1. movimento mecânico. Relatividade do movimento mecânico (01) A lei da adição de velocidades na mecânica clássica. Cinemática do movimento retilíneo de um ponto material.

2. Campo magnético na matéria (15). Permeabilidade magnética. A natureza do ferromagnetismo. Temperatura Curi.

Bilhete número 2

1. Movimento retilíneo uniformemente acelerado. Descrição analítica e gráfica do movimento retilíneo uniformemente acelerado. (01)

2. O fenômeno da indução eletromagnética. Lei da indução eletromagnética. regra de Lenz. Auto-indução. EMF de auto-indução. A energia do campo magnético de uma bobina com corrente.

Bilhete número 3

1. Movimento de um ponto material ao longo de um círculo. aceleração centrípeta. Velocidade angular. Relação entre velocidades lineares e angulares.

2. Corrente elétrica em metais. A natureza da corrente elétrica nos metais. Lei de Ohm para uma seção de circuito. A dependência da resistência dos metais na temperatura. Supercondutividade.

Bilhete número 4

1. Primeira lei de Newton. Sistemas de referência inerciais. O princípio da relatividade na mecânica clássica e na teoria da relatividade especial.

2. Corrente elétrica em soluções e derretimentos de eletrólitos. Leis da eletrólise. Determinando a carga de um elétron

Bilhete número 5

1. A segunda lei de Newton e os limites da sua aplicabilidade.

2. Interação magnética de correntes. Campo magnético e suas características. Potência de amperagem. Força Lorentz. Movimento de partículas carregadas em um campo magnético uniforme.

Bilhete número 6

1. Terceira lei de Newton. Propriedades das forças de ação e reação. Limites de aplicabilidade da terceira lei de Newton

2. Corrente elétrica no vácuo. Dispositivos de eletrovácuo e suas aplicações.

Bilhete número 7

2. Corrente elétrica em condutores. Condutividade intrínseca e impureza de semicondutores, transição distrital. diodo semicondutor. Transistor.

Bilhete número 8

1. A lei da gravitação universal. Constante gravitacional e suas medidas. Gravidade. Peso corporal. Sem peso. Movimento dos corpos sob a ação da gravidade. (04)

2. Oscilações elétricas livres. Circuito oscilatório. Conversão de energia em um circuito oscilatório. Atenuação de vibrações. Fórmula de Thomson.

Bilhete número 9

1. Força de elasticidade. Tipos de deformações elásticas. Lei de Hooke. Módulo de Young. Esticar gráfico.(10)

2. Auto-oscilações. Sistema auto-oscilante. Gerador de oscilações eletromagnéticas não amortecidas.

Bilhete número 10

1. Força de atrito. Coeficiente de atrito deslizante. Contabilidade e uso do atrito na vida cotidiana e na tecnologia. Fricção em líquidos e gases.

2. Corrente alternada como oscilações eletromagnéticas forçadas. Valores efetivos de corrente alternada e tensão. Resistência ativa e reativa. Lei de Ohm para um circuito elétrico AC

Bilhete número 11

1. Equilíbrio de um corpo rígido. Momento de poder. Condições de equilíbrio para um corpo rígido. Tipos de equilíbrio. O princípio da energia potencial mínima.

2. Transformador. Dispositivos e o princípio de funcionamento do transformador. Transmissão de eletricidade.

Bilhete número 12

1. Trabalho mecânico e potência. Energia: A lei da conservação da energia em processos mecânicos.

2. Onda eletromagnética e suas propriedades. Velocidade de propagação ondas eletromagnéticas. Os experimentos de Hertz

Bilhete número 13

1. Hidro e aerostática. Propriedades gerais de corpos líquidos e gasosos. Lei de Pascal. O poder de Arquimedes. Condições de navegação tel.

2. O princípio da radiocomunicação. A invenção do rádio. Radar. TELEVISÃO. Desenvolvimento de meios de comunicação.

Bilhete número 14

2. Natureza eletromagnética da luz (21). Métodos para medir a velocidade da luz. Escala de ondas eletromagnéticas. Equação de onda.

Bilhete número 15

1. Vibrações mecânicas. A equação das oscilações harmônicas. Vibrações livres e forçadas. Período de oscilação de um peso em uma mola e um pêndulo matemático. A transformação da energia durante o movimento oscilatório.

2. Interferência de luz. A experiência de Young. ondas coerentes. Cores de filmes finos e o uso de interferência.

Bilhete número 16

1. Ondas mecânicas e suas propriedades. Propagação de vibrações em meios elásticos. Comprimento de onda. Ondas sonoras e suas propriedades. Eco. ressonância acústica.

2. O fenômeno da difração da luz. Zonas de Fresnel. Rede de difração como dispositivo espectral.

Bilhete número 17

1. Disposições básicas da teoria cinética molecular e sua fundamentação experimental. Dimensões e massa das moléculas.(06)

2. Dispersão e absorção de luz

Bilhete número 18

1. Gás ideal. Derivação da posição principal da teoria cinética molecular de um gás ideal. Temperatura como medida da energia cinética média das moléculas.(07)

2. Polarização da luz. luz natural. Polarizar.

Bilhete número 19

1. Vapor saturado e insaturado. (09) Dependência da pressão do vapor saturado em

temperatura. Ebulição. temperatura critica. Umidade relativa do ar e sua medição.

2. A lei da propagação retilínea da luz. Leis da refração e reflexão da luz. Reflexão completa. Lentes. Fórmula de lente fina.

Bilhete número 20

1. Propriedades da superfície dos líquidos. Tensão superficial. Umectante e não umectante. fenômenos capilares.

2. Elementos de fotometria: energia e grandezas fotométricas. Leis de iluminação.

Bilhete número 21

2. Instrumentos ópticos: lupa, microscópio, telescópio. resolução do telescópio. Câmera. Dia-, epi-, e projetos de cinema.

Bilhete número 22

1. Energia interna e formas de mudá-la. Primeira lei da termodinâmica. Energia interna de um gás ideal. Aplicação da primeira lei da termodinâmica a isoprocessos e a um processo adiabático.

2. Elementos da teoria da relatividade especial. postulados do SRT. Finitude e limite da velocidade da luz. Lei relativística da transformação da velocidade. Dinâmica relativística.

Bilhete número 23

1. Máquinas térmicas, seu dispositivo e princípio de funcionamento. Irreversibilidade dos processos térmicos. A segunda lei da termodinâmica e seu significado estático. Máquinas térmicas e problemas de ecologia.

2. A hipótese quântica de Planck. Efeito fotoelétrico. Leis do efeito fotoelétrico. Teoria quântica do efeito fotoelétrico. Fotocélulas e sua aplicação.

Bilhete número 24

1. Interação elétrica e carga elétrica. A lei da conservação da carga elétrica. Lei de Coulomb.

2. A estrutura do átomo. experimentos de Rutherford. Os postulados quânticos de Bohr. Experimentos de Frank e Hertz. O princípio da conformidade.

Bilhete número 25

1. Campo elétrico. Força do campo elétrico. Linhas de tensão.

2. Emissão espontânea e induzida. Laser e suas aplicações.

Bilhete número 26

1. O trabalho das forças do campo elétrico. Potencial e diferença de potencial. superfícies equipotenciais. Relação entre tensão e diferença de potencial.

2. Núcleo atômico. A estrutura do núcleo atômico. Forças nucleares. A energia de ligação do núcleo. Energia de ligação específica e força dos núcleos

Bilhete número 27

1. Condutores e dielétricos em um campo elétrico.

2. Radioatividade. Propriedades da radiação radioativa. Lei do decaimento radioativo.

Bilhete número 28

1. Eletricidade. Capacitância do capacitor. A energia de um capacitor carregado.

2. Propriedades radiação ionizante. Interação da radiação ionizante com a matéria. Métodos de registro de radiações ionizantes.

1. A corrente elétrica e as condições de sua existência. EMF da fonte atual. Lei de Ohm para uma seção homogênea e não homogênea de um circuito elétrico. Lei de Ohm para um circuito completo. Curto circuito.

2. Reações nucleares. Liberação e absorção de energia em reações nucleares. Reações nucleares em cadeia. reações termonucleares. Problemas da energia nuclear.

BILHETES PARA EXAME DE FÍSICA

Bilhete número 1

1. movimento mecânico. Relatividade do movimento. Sistema de referência. Ponto material. Trajetória. Caminho e movimento. Velocidade instantânea.

2. Trabalho de laboratório subordinado ao tema "Medição da aceleração de um corpo com movimento uniformemente acelerado".

Bilhete número 2

1. Queda livre de corpos. Movimento circular uniforme. aceleração centrípeta. Cinemática do movimento rotacional. Relação entre velocidade angular e linear.

2. Tarefa sobre o tema "Leis de conservação em mecânica".

Bilhete número 3

1. Interação dos corpos. Força. Segunda lei de Newton.

2. Tarefa sobre o tema "Momentum do corpo".

Bilhete número 4

1. impulso corporal. Lei da conservação da quantidade de movimento. Manifestação da lei da conservação do momento na natureza e seu uso na tecnologia.

2. Tarefa sobre o tema "Cinemática do movimento rotacional".

Bilhete número 5

1. A lei da gravitação universal. Gravidade. Peso corporal. Sem peso.

2. O problema de encontrar a eficiência de uma máquina térmica.

Bilhete número 6

1. Energia. Energia potencial e cinética..

2. Tarefa sobre o tema “A primeira lei da termodinâmica. eficiência de motores térmicos.

Bilhete número 7

1. Conversão de energia durante vibrações mecânicas. Vibrações livres e forçadas.

2. O problema da conexão paralela de condutores

Bilhete número 8

1. Base experimental das principais disposições do MKT da estrutura da matéria. Massa e tamanho das moléculas. constante de Avogadro.

2. A tarefa de movimento ou equilíbrio de uma partícula infectada em um campo elétrico.

Bilhete número 9

1. Gás ideal. A equação básica do MKT de um gás ideal. Temperatura e sua medição. temperatura absoluta.

2. A tarefa de determinar a indução do campo magnético (de acordo com a lei do ampere ou fórmulas para calcular a força de Lorentz).

Bilhete número 10

1. Trabalho de força. Poder.

2. Tarefa sobre o tema "A lei da conservação da energia"

Bilhete número 11

1. A equação de estado para um gás ideal. Isoprocessos.

2. Tarefa sobre o tema "Lei de Coulomb".

Bilhete número 12

1. Evaporação e condensação. Saturação e vapores insaturados. Umidade do ar. Medição da umidade do ar.

2. Trabalho de laboratório "Medição da resistência de dois resistores ligados em série."

Bilhete número 13

1. Corpos cristalinos e anfóricos. Deformações elásticas e plásticas de sólidos.

2. A tarefa de aplicar a lei da indução eletromagnética.

Bilhete número 14

1. Forças e energias de interação intermolecular. A estrutura dos corpos gasosos, líquidos e sólidos. Experiência severa.

2. Tarefa sobre o tema “Energia interna. Cálculo da quantidade de calor.

Bilhete número 15

1. Gás ideal. Parâmetros de estado de gás ideal

2. Trabalho de laboratório sobre o tema "Determinação do módulo de elasticidade do material"

Bilhete número 16

1. Energia interna. Capacidade de calor. Calor específico. Primeira lei da termodinâmica. processo adiabático.

2. A tarefa de aplicar a lei da conservação da energia.

Bilhete número 17

1. Indução eletromagnética. fluxo magnético. Lei da indução eletromagnética. Regra de Lenz

2. Problema sobre o tema "A Lei da Conservação do Momento".

Bilhete número 18

1. Capacitores. Capacitância do capacitor. O uso de capacitores.

2. O problema da aplicação da equação de estado de um gás ideal.

Bilhete número 19

1. Trabalho e potência no circuito DC. Força eletromotriz. Lei de Ohm para um circuito completo.

2. Trabalho de laboratório "Medição do peso corporal".

Bilhete número 20

1. Campo magnético, condições de sua existência. A ação de um campo magnético sobre uma carga elétrica e experimentos que confirmam essa ação. Indução magnética.

2. Trabalho de laboratório "Medição da umidade do ar".

Bilhete número 21

1. Semicondutores. Condutividade intrínseca e impureza de semicondutores. Dispositivos semicondutores.

2. Problema para isoprocessos.

Bilhete número 22

1. O princípio de funcionamento de uma máquina térmica. eficiência do motor térmico.

2. A tarefa de determinar o trabalho de um gás usando um gráfico da dependência da pressão do gás em seu volume.

Bilhete número 23

1. A segunda lei da termodinâmica. Máquina de refrigeração. Motor térmico.

2. O problema da aplicação da lei da conservação da quantidade de movimento.

Bilhete número 24

1. Propriedades dos líquidos. A camada superficial do líquido. fenômenos capilares.

2. Trabalho de laboratório sobre o tema "Determinação da umidade do ar na sala de aula de física".

Bilhete número 25

1. Propriedades dos sólidos. Lei de Hooke. Propriedades mecânicas dos sólidos. fusão e cristalização.

2. A tarefa de determinar o módulo de Young do material de que é feito o fio.

Bilhete número 26

1. O princípio da superposição de campos. O trabalho das forças do campo eletrostático. Potencial. Diferença potencial.

2. A tarefa de aplicar a lei de Joule-Lenz.

Anexo a bilhetes de exame(tarefas).

Bilhete número 2

Bilhete número 3

Bilhete número 4

Bilhete número 5

Bilhete número 6

Bilhete número 7

Bilhete número 8

Bilhete número 9

A tarefa de determinar a indução do campo magnético (de acordo com a lei do ampere ou a fórmula para calcular a força de Lorentz).

Determine a indução de um campo magnético uniforme se um condutor de 0,2 m de comprimento for submetido a uma força de 50 mN do lado do campo. O condutor forma um ângulo de 30 0 com a direção das linhas de campo e uma corrente de 10 A flui através dele.

Bilhete número 10

Bilhete número 11

Bilhete número 13

Bilhete número 14

Bilhete número 16

Bilhete número 17

Bilhete número 18

Bilhete número 21

Problema em isoprocessos.

A figura mostra duas isocores para a mesma massa de um gás ideal. Como é determinada a razão entre os volumes ocupados pelos gases se os ângulos de inclinação das isócoras em relação ao eixo das abcissas são iguais e ?

Bilhete número 22

Bilhete número 23

Bilhete número 25

Bilhete número 26

Exemplos de respostas corretas

Bilhete número 1

1. Movimento mecânico. Relatividade do movimento. Sistema de referência. Ponto material. Trajetória. Caminho e movimento. Velocidade instantânea.

Mecânico movimento é uma mudança na posição de um corpo (ou suas partes) em relação a outros corpos.

A partir desses exemplos, pode-se ver que é sempre necessário indicar o corpo em relação ao qual o movimento é considerado, é chamado corpo de referência. O sistema de coordenadas, o corpo de referência ao qual está associado e o método escolhido para medir o tempo formam sistema de referência. Assim, algumas vezes as dimensões do corpo em relação à distância a ele podem ser desprezadas, nestes casos o corpo é considerado um ponto material, a linha ao longo da qual o ponto material se move é chamada de trajetória. O comprimento da parte da trajetória entre a posição inicial e final do ponto é chamado de caminho (L). A unidade de medida do caminho é 1m.

O movimento mecânico é caracterizado por três grandezas físicas: deslocamento, velocidade e aceleração.

Um segmento de linha direcionado desenhado da posição inicial de um ponto em movimento até sua posição final é chamado de em movimento(s).

Velocidade- grandeza física vetorial que caracteriza a velocidade de movimento do corpo, numericamente igual à razão do movimento em um pequeno período de tempo para o valor desse período.

Aceleração- quantidade física vetorial que caracteriza a taxa de variação da velocidade, numericamente igual à razão entre a variação da velocidade e o período de tempo durante o qual essa variação ocorreu

O movimento em que a velocidade do corpo não muda, ou seja, o corpo se move na mesma quantidade para quaisquer intervalos de tempo iguais, é chamado movimento linear uniforme.

Em tal movimento, a velocidade e a aceleração têm as mesmas direções, e a velocidade muda da mesma maneira para quaisquer intervalos de tempo iguais. Esse tipo de movimento é chamado uniformemente acelerado.

Quando o carro freia, a velocidade diminui igualmente para quaisquer intervalos de tempo iguais, a aceleração é menor que zero; à medida que a velocidade diminui, as equações assumem a forma:

v = v 0 + em, s = v 0 t - em 2 / 2. Tal movimento é chamado igualmente lento.

Bilhete número 2

Queda livre de corpos. Movimento circular uniforme. aceleração centrípeta. Cinemática do movimento rotacional. Relação entre velocidade angular e linear.

1. Um dos tipos mais comuns de movimento com aceleração constante é a queda livre de corpos.

Queda livre - este é o movimento dos corpos apenas sob a influência da atração da Terra (sob a influência da gravidade).

Em queda livre, todos os corpos próximos à superfície da Terra, independentemente de sua massa, adquirem o mesmo aceleração é chamada aceleração de queda livre.

O símbolo da aceleração de queda livre é - g.

Na superfície da Terra, a aceleração de queda livre (g) varia de 9,78 m/s 2 no equador a 9,83 m/s 2 no pólo.

2. Movimento em círculo - um caso especial de movimento curvilíneo.

Se para quaisquer intervalos de tempo iguais o vetor raio do corpo gira nos mesmos ângulos, e a velocidade linear do corpo não muda em valor absoluto (ou seja, se |v 0 |=|v|), o movimento do corpo em um círculo é chamado uniforme (Não se deve esquecer que o movimento uniforme em um círculo ocorre com aceleração, pois a velocidade do corpo está constantemente mudando de direção).

velocidade angular chamado um valor igual à razão do ângulo de rotação do raio-vetor de um ponto que se move ao longo de um círculo para o intervalo de tempo t durante o qual esta rotação ocorreu.

A velocidade de um corpo direcionado tangencialmente a um círculo é chamada de linear.

A velocidade instantânea do corpo em cada ponto da trajetória curvilínea é direcionada tangencialmente à trajetória. Consequentemente, no movimento curvilíneo, a direção da velocidade do corpo muda continuamente. Essa. movimento ao longo de um círculo com uma velocidade que é módulo constante é acelerado. A aceleração centrípeta é sempre direcionada para o centro do círculo:

As velocidades linear e angular estão relacionadas: , ou seja .

Período- uma quantidade física que mostra o tempo que um ponto leva para fazer uma revolução completa. se nós designássemos Né o número de revoluções e T- período, então: .

A unidade SI é s. Porque durante um período, o ponto gira em um ângulo 2π, então .

Frequência- o número de voltas que o ponto fez por unidade de tempo: .

Unidade de medida no SI - Hz (hertz). A frequência é um hertz se o ponto faz uma revolução completa em 1 segundo ( 1Hz=1s -1). Frequência e período são quantidades mutuamente recíprocas: . Consequentemente: .

Bilhete número 3

Força. Peso. Segunda lei de Newton.

As ações dos corpos uns sobre os outros que criam aceleração são chamadas de forças. Todas as forças podem ser divididas em dois tipos principais: forças que atuam em contato direto e forças que atuam independentemente de os corpos estarem em contato ou não, ou seja, à distância.

A força é uma grandeza vetorial. A força é medida com um dinamômetro. As forças que atuam em contato direto atuam sobre toda a superfície de contato dos corpos. Um martelo batendo na cabeça de um prego age sobre toda a cabeça. Mas se a área for pequena, eles consideram que o corpo atua em um ponto. Este ponto é chamado de ponto de aplicação. Se várias forças atuam sobre o corpo, então sua ação sobre o corpo pode ser substituída por uma força de substituição chamada soma ou resultante.

A propriedade dos corpos de adquirir uma certa aceleração sob um dado impacto é chamada inércia. A inércia consiste no fato de que, para alterar a velocidade de um corpo por um determinado valor, é necessário que outro corpo atue sobre ele e essa ação dura algum tempo. A inércia é uma propriedade inerente a todos os corpos. Peso corpo - uma medida quantitativa de sua inércia.

Um corpo que muda menos sua velocidade como resultado da interação é dito mais inerte, sua massa é maior:

A unidade SI de massa corporal é o quilograma (kg).

Como a massa está incluída na lei da gravitação universal, ela também determina a interação gravitacional dos corpos.

Lei de Newton II

A força que atua no corpo é igual ao produto da massa do corpo e a aceleração criada por essa força, e as direções da força e da aceleração são as mesmas: a \u003d F / m

A lei pode ser expressa de outra forma. A aceleração transmitida ao corpo é diretamente proporcional à força que atua sobre o corpo, é inversamente proporcional à massa do corpo e é direcionada da mesma maneira que a força.

Características da lei de Newton II:

1. Fiel a todos os poderes.

2. Força - a causa, determina a aceleração.

3. Vetor uma co-direcional com vetor F.

4. Se várias forças atuam sobre o corpo, então a resultante é obtida.

5. Se a resultante for zero, então a aceleração é zero. (primeira lei de Newton)

6. Só pode ser aplicado a corpos cuja velocidade é baixa em relação à velocidade da luz.

Bilhete número 4

Plano de resposta

1. O momento do corpo. 2. Lei da conservação da quantidade de movimento. 3. Aplicação da lei da conservação da quantidade de movimento. 4. Propulsão a jato.

Existem quantidades que podem ser preservadas durante a interação dos corpos. Essas quantidades são energia e pulso.

impulso do corpo chamada de grandeza física vetorial, que é uma característica quantitativa do movimento de translação dos corpos. O impulso é indicado R. Unidade de pulso

R- kg m/s. A quantidade de movimento de um corpo é igual ao produto da massa do corpo pela sua velocidade: p = mv. Direção do vetor momento R coincide com a direção do vetor velocidade do corpo v(Fig. 4).

Para a quantidade de movimento dos corpos, a lei de conservação é cumprida, que tem a forma m 1 v 1 + t 2 contra 2 = m 1 v 1 "+ t 2 v 2" Onde t 1 e

t 2 - massas de corpos, e v 1 e v 2 - velocidades antes da interação, v 1 "e v 2" - velocidade após a interação. este

fórmula e é uma expressão matemática da lei de conservação do momento: o momento de um sistema físico fechado é conservado para quaisquer interações que ocorrem dentro deste sistema.

Na mecânica, a lei da conservação do momento e as leis de Newton estão interligadas. Se em um corpo de massa t por um tempo t força atua e sua velocidade muda de v0 para v , então a aceleração uma corpo é igual uma= (v- v0)/t. Com base na segunda lei de Newton para a força F pode ser escrito F = ta = m(v - v0)/t, isso implica

Ft = mv - mv 0 .

pés- quantidade física vetorial que caracteriza a ação de uma força sobre um corpo durante um certo período de tempo e igual ao produto da força pelo tempo t suas ações são chamadas impulso de força.

Unidade de impulso em SI - N s.

A lei da conservação da quantidade de movimento jato-Propulsão.Jato-Propulsão- este é o movimento do corpo, que ocorre após a separação do corpo de sua parte.

Um grande mérito no desenvolvimento da teoria da propulsão a jato pertence a K. E. Tsiolkovsky.

Desenvolveu a teoria do voo de um corpo de massa variável (foguete) em um campo gravitacional uniforme e calculou as reservas de combustível necessárias para vencer a força da gravidade; fundamentos da teoria de um motor a jato de propelente líquido, bem como elementos de seu projeto; a teoria dos foguetes de múltiplos estágios, e propôs duas opções: paralela (vários motores a jato operam simultaneamente) e sequencial (motores reativos operam um após o outro).

Bilhete número 5

A lei da gravitação universal. campo gravitacional. Gravidade. Peso corporal.

Isaac Newton sugeriu que entre quaisquer corpos na natureza existem forças de atração mútua. Essas forças são chamadas de forças gravitacionais, ou forças da gravidade universal. A força da gravitação universal se manifesta no Cosmos, sistema solar e na Terra. Newton generalizou as leis do movimento corpos celestiais e descobrimos que a força F é igual a:

m 1 e t 2- massas de corpos que interagem, R - distância entre eles, G - coeficiente de proporcionalidade, que é chamado de constante gravitacional. O valor numérico da constante gravitacional foi determinado experimentalmente por Cavendish, medindo a força de interação entre bolas de chumbo. Como resultado, a lei da gravitação universal soa assim: entre quaisquer pontos materiais existe uma força de atração mútua, diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles, agindo ao longo da linha que liga esses pontos.

As forças da gravitação universal atuam entre quaisquer corpos na natureza, mas tornam-se tangíveis em grandes massas (ou se pelo menos a massa de um dos corpos for grande). A lei da gravitação universal é cumprida apenas para pontos materiais e bolas (neste caso, a distância entre os centros das bolas é tomada como distância).

Um tipo especial de força gravitacional universal é a força de atração dos corpos para a Terra (ou para outro planeta). Essa força é chamada gravidade. Sob a ação dessa força, todos os corpos adquirem a aceleração de queda livre. De acordo com a segunda lei de Newton g = fita F *m, portanto, fita F = mg. A força da gravidade é sempre direcionada para o centro da Terra. Dependente da altura h acima da superfície da Terra e a latitude geográfica da posição do corpo, a aceleração da queda livre adquire vários significados. Na superfície da Terra e nas latitudes médias, a aceleração de queda livre é de 9,831 m/s2.
O conceito é amplamente utilizado na tecnologia e na vida cotidiana. peso corporal. O peso corporal é a força com que o corpo pressiona um suporte ou suspensão como resultado da atração gravitacional ao planeta (Fig. 1). O peso do corpo é denotado R. A unidade de peso é N. Como o peso é igual à força com que o corpo atua sobre o suporte, então, de acordo com a terceira lei de Newton, o peso do corpo é igual em magnitude da força de reação do suporte. Portanto, para encontrar o peso do corpo, é necessário determinar qual é a força de reação do suporte.

Se o corpo cai livremente, então neste caso P = (g-g)m = 0. O estado de um corpo em que seu peso é zero é chamado ausência de peso. O estado de ausência de peso é observado em um avião ou espaçonave quando se move com a aceleração de queda livre, independentemente da direção e valor da velocidade de seu movimento. Fora da atmosfera terrestre, quando os motores a jato são desligados, apenas a força da gravitação universal atua sobre a espaçonave. Sob a ação dessa força, a espaçonave e todos os corpos nela se movem com a mesma aceleração, de modo que o estado de ausência de peso é observado na nave.

Bilhete número 6

Energia. Energia potencial e cinética.

Os corpos em movimento têm a capacidade de realizar trabalho no caso de uma mudança na velocidade. A energia possuída por um corpo como resultado de seu movimento é chamada de energia cinética.

Parte da energia mecânica devido ao movimento do corpo é chamada de energia cinética - Ek.

Dependência da energia cinética da massa de um corpo em movimento e sua velocidade

A energia cinética de um corpo que se move a uma certa velocidade é igual ao trabalho que deve ser feito para dar a um corpo estacionário essa velocidade. Seja aplicada uma força constante F a um corpo imóvel de massa m. Então Ek = A = Fs, onde s é o módulo de deslocamento. Substituindo nesta fórmula as expressões F = ma e s = v2/2a, obtemos: a energia cinética de um corpo de massa m, movendo-se com velocidade v, é expresso pela fórmula Ek = m v2/2.

Parte da energia mecânica, que é determinada pelo arranjo mútuo dos corpos que interagem, é chamada de energia potencial - Pt.

Por exemplo, se a gravidade está fazendo trabalho enquanto uma carga está caindo, o sistema "carga levantada e Terra" tem energia potencial.

Indicamos a variação da energia potencial , onde o índice 1 denota o estado inicial do sistema e o índice 2 denota o estado final.

Se, durante uma mudança no arranjo mútuo dos corpos, o sistema realiza trabalho positivo, sua energia potencial diminui e, se o sistema realiza trabalho negativo, sua energia potencial aumenta.

A mudança na energia potencial ΔEp e A, o trabalho realizado pelo sistema, estão relacionados pela relação:

ΔEp = -A.

Segue-se desta fórmula que apenas a mudança na energia potencial tem significado físico: é medida pelo trabalho que o sistema executou. A escolha do nível zero de energia potencial é determinada por considerações de conveniência para resolver cada problema específico.

a) Energia potencial de uma carga levantada acima do solo. Quando uma carga de massa m é elevada a uma altura h, realiza-se trabalho mgh, então a energia potencial do sistema "carga e terra" aumenta em mgh. Vamos escolher como nível zero de energia potencial o estado do sistema quando a carga está na superfície da Terra. Então En = mgh.

b) Energia potencial de uma mola deformada. A energia potencial de uma mola deformada é igual ao trabalho que deve ser feito para deformar a mola. A \u003d kx 2 / 2, onde k é a rigidez da mola, x é o seu alongamento. Portanto, a energia potencial da mola deformada Ep = kx 2 /2.

Bilhete número 7

Plano de resposta

1. Definição de movimento oscilatório. 2. Vibrações livres. 3. Transformações energéticas. 4. Vibrações forçadas.

Vibrações mecânicas chamados de movimentos do corpo, repetindo-se exatamente ou aproximadamente nos mesmos intervalos de tempo. As principais características das vibrações mecânicas são: deslocamento, amplitude, frequência, período. Tendênciaé o desvio da posição de equilíbrio. Amplitude- módulo de desvio máximo da posição de equilíbrio. Frequência- o número de oscilações completas por unidade de tempo. Período- o tempo de uma oscilação completa, ou seja, o período mínimo de tempo após o qual o processo é repetido. Período e frequência estão relacionados por: v= 1/T.

O tipo mais simples de movimento oscilatório é oscilações harmônicas, em que o valor flutuante muda com o tempo de acordo com a lei do seno ou cosseno (Fig.).

gratuitamente- chamadas vibrações que ocorrem devido à energia inicialmente relatada com a posterior ausência de influências externas no sistema que oscila. Por exemplo, flutuações da carga na rosca (Fig.).

Consideremos o processo de conversão de energia usando o exemplo de oscilações de carga em um fio (ver Fig.).

Quando o pêndulo se desvia da posição de equilíbrio, ele sobe a uma altura h em relação ao nível zero, portanto, no ponto MAS pêndulo tem energia potencial mgh. Ao se mover para a posição de equilíbrio, para o ponto O, a altura diminui para zero, e a velocidade da carga aumenta, e no ponto O toda a energia potencial mgh se transformará em energia cinética mv g/2. Na posição de equilíbrio, a energia cinética é máxima e a energia potencial é mínima. Após passar pela posição de equilíbrio, a energia cinética é convertida em energia potencial, a velocidade do pêndulo diminui e, no desvio máximo da posição de equilíbrio, torna-se zero. Durante o movimento oscilatório, sempre ocorrem transformações periódicas de suas energias cinética e potencial.

Com vibrações mecânicas livres, a energia é inevitavelmente perdida para vencer as forças de resistência. Se as oscilações ocorrem sob a ação de uma força externa que atua periodicamente, essas oscilações são chamadas de forçado.

Quando a frequência da força externa coincide com a frequência das oscilações naturais do corpo, a amplitude das oscilações forçadas aumenta acentuadamente. Tal fenômeno é chamado ressonância mecânica.

Xt- amplitude

W- frequência de força externa

w0- frequência de oscilações naturais

O fenômeno da ressonância pode causar a destruição de máquinas, prédios, pontes, se suas frequências naturais coincidirem com a frequência de uma força que atua periodicamente. Portanto, por exemplo, os motores dos automóveis são montados em amortecedores especiais e as unidades militares são proibidas de se mover ao longo da ponte para acompanhar o ritmo.

Bilhete número 8

Plano de resposta

1. Disposições básicas. 2. Evidências experimentais. 3. Microcaracterísticas da substância.

A teoria cinética molecular é um ramo da física que estuda as propriedades de vários estados da matéria, com base no conceito da existência de moléculas e átomos, como partículas menores substâncias. As TIC baseiam-se em três princípios fundamentais:

1. Todas as substâncias consistem nas menores partículas: moléculas, átomos ou íons.

2. Essas partículas estão em movimento caótico contínuo, cuja velocidade determina a temperatura da substância.

3. Entre as partículas existem forças de atração e repulsão, cuja natureza depende da distância entre elas.

As principais disposições do MKT são confirmadas por muitos fatos experimentais. A existência de moléculas, átomos e íons foi comprovada experimentalmente, as moléculas foram suficientemente estudadas e até fotografadas usando microscópios eletrônicos. A capacidade dos gases de se expandir e ocupar indefinidamente o todo o volume fornecido por ele é explicado pelo movimento caótico contínuo das moléculas. Elasticidade gases, sólidos e líquidos, a capacidade dos líquidos de molhar alguns sólidos, os processos de coloração, colagem, manutenção da forma de sólidos e muito mais indicam a existência de forças de atração e repulsão entre as moléculas. O fenômeno da difusão - a capacidade das moléculas de uma substância de penetrar nas lacunas entre as moléculas de outra - também confirma as disposições básicas do MKT. O fenômeno da difusão explica, por exemplo, a propagação de odores, a mistura de líquidos diferentes, o processo de dissolução de sólidos em líquidos, a soldagem de metais por fusão ou por pressão. Uma confirmação do movimento caótico contínuo das moléculas também é o movimento browniano - o movimento caótico contínuo de partículas microscópicas que são insolúveis em um líquido.

O movimento das partículas brownianas é explicado pelo movimento caótico das partículas fluidas que colidem com partículas microscópicas e as colocam em movimento. Foi provado experimentalmente que a velocidade das partículas brownianas depende da temperatura do líquido. A teoria do movimento browniano foi desenvolvida por A. Einstein. As leis do movimento das partículas são de natureza estatística e probabilística. Existe apenas uma maneira conhecida de reduzir a intensidade do movimento browniano - uma diminuição da temperatura. A existência do movimento browniano confirma de forma convincente o movimento das moléculas.

Toda substância é composta de partículas, então quantidade de substânciaé considerado proporcional ao número de partículas, ou seja, elementos estruturais contido no corpo, v.

A unidade de quantidade de uma substância é mol.toupeira- esta é a quantidade de uma substância que contém tantos elementos estruturais de qualquer substância quantos átomos existem em 12 g de carbono C 12. A razão entre o número de moléculas de uma substância e a quantidade de uma substância é chamada constante Avogadro:

n a = N/v. na = 6,02 10 23 mol -1 .

A constante de Avogadro mostra quantos átomos e moléculas estão contidos em um mol de uma substância. massa molar chamada de quantidade igual à razão entre a massa de uma substância e a quantidade de substância:

A massa molar é expressa em kg/mol. Conhecendo a massa molar, você pode calcular a massa de uma molécula:

m 0 \u003d m / N \u003d m / vN A \u003d M / N A

A massa média das moléculas é geralmente determinada por métodos químicos, a constante de Avogadro foi determinada com alta precisão por vários métodos físicos. As massas de moléculas e átomos são determinadas com um grau considerável de precisão usando um espectrógrafo de massa.

As massas das moléculas são muito pequenas. Por exemplo, a massa de uma molécula de água: t = 29,9 10 -27 kg.

A massa molar está relacionada com a massa molecular relativa que o Sr. A massa molar relativa é um valor igual à razão entre a massa de uma molécula de uma dada substância e 1/12 da massa de um átomo de carbono C 12 . Se conhecido Fórmula química substância, então, usando a tabela periódica, sua massa relativa pode ser determinada, que, quando expressa em quilogramas, mostra a magnitude da massa molar dessa substância.

Bilhete número 9

Plano de resposta

1. O conceito de gás ideal, propriedades. 2. Explicação da pressão do gás. 3. A necessidade de medir a temperatura. quatro. significado físico temperatura. 5. Escalas de temperatura. 6. Temperatura absoluta.

O modelo de gás ideal é usado para explicar as propriedades da matéria no estado gasoso. perfeito gás é considerado se:

a) não há forças atrativas entre as moléculas, ou seja, as moléculas se comportam como corpos absolutamente elásticos;

b) o gás é muito rarefeito, ou seja, a distância entre as moléculas é muito mais tamanhos as próprias moléculas;

c) o equilíbrio térmico em todo o volume é alcançado instantaneamente. As condições necessárias para que um gás real adquira as propriedades de um ideal são realizadas com uma rarefação adequada do gás real. Alguns gases até temperatura do quarto e a pressão atmosférica diferem ligeiramente das ideais.

Os principais parâmetros de um gás ideal são pressão, volume e temperatura.

Um dos primeiros e importantes sucessos do MKT foi a explicação qualitativa e quantitativa da pressão de um gás nas paredes de um vaso. qualidade A explicação está no fato de que as moléculas do gás, ao colidir com as paredes do vaso, interagem com elas de acordo com as leis da mecânica como corpos elásticos e transferem seus impulsos para as paredes do vaso.

Com base no uso das principais disposições da teoria da cinética molecular, foi obtida a equação básica do MKT de um gás ideal, que se parece com isso: p = 1/3 t0 pv2.

Aqui R- pressão de gás ideal, m 0 -

massa da molécula P- concentração de moléculas, v 2 - o quadrado médio da velocidade molecular.

Denotando o valor médio da energia cinética do movimento de translação das moléculas de um gás ideal E k obtemos a equação básica do MKT de um gás ideal na forma: p = 2/3nEk.

No entanto, medindo apenas a pressão do gás, é impossível conhecer o valor médio da energia cinética das moléculas separadamente ou sua concentração. Portanto, para encontrar os parâmetros microscópicos do gás, é necessário medir alguma outra grandeza física relacionada à energia cinética média das moléculas. A temperatura é uma quantidade assim na física. Temperatura - quantidade física escalar que descreve o estado de equilíbrio termodinâmico (um estado em que não há mudança nos parâmetros microscópicos). Como grandeza termodinâmica, a temperatura caracteriza o estado térmico do sistema e é medida pelo grau de seu desvio daquele tomado como zero; como grandeza molecular-cinética, caracteriza a intensidade do movimento caótico das moléculas e é medida por sua energia cinética média.

E k = 3/2 kT, Onde k = 1,38 10 -23 J/K e é chamado constante de Boltzmann.

A temperatura de todas as partes de um sistema isolado em equilíbrio é a mesma. A temperatura é medida com termômetros em graus de várias escalas de temperatura. Existe uma escala termodinâmica absoluta (escala Kelvin) e várias escalas empíricas que diferem pontos de partida. Antes da introdução da escala de temperatura absoluta, a escala Celsius era amplamente utilizada na prática (o ponto de congelamento da água era de 0 ° C, o ponto de ebulição da água à temperatura normal era de 100 ° C). pressão atmosférica).

A unidade de temperatura em escala absoluta é chamada Kelvin e é escolhido igual a um grau Celsius 1 K = 1 °C. Na escala Kelvin, a temperatura do zero absoluto é tomada como zero, ou seja, a temperatura na qual a pressão de um gás ideal a volume constante é zero. Os cálculos dão o resultado de que a temperatura do zero absoluto é -273 ° C. Assim, existe uma relação entre a escala de temperatura absoluta e a escala Celsius T = t°C + 273. A temperatura do zero absoluto é inatingível, pois qualquer resfriamento é baseado na evaporação das moléculas da superfície e, ao se aproximar do zero absoluto, a velocidade do movimento de translação das moléculas diminui tanto que a evaporação praticamente para. Teoricamente, no zero absoluto, a taxa de movimento translacional das moléculas é zero, ou seja, o movimento térmico das moléculas cessa.

Bilhete número 10

Força o trabalho. Poder.

O trabalho da força é igual ao produto dos módulos de força e deslocamento e o cosseno do ângulo entre eles. Esta fórmula é válida quando a força é constante e o corpo se move ao longo de uma linha reta.

O sinal do trabalho é determinado pelo sinal do cosseno do ângulo entre a força e o deslocamento.

Se α<90˚, то A>0,

Se α>90˚, então A<0

Se α=0, então A=0

Se várias forças atuam sobre o corpo, então o trabalho total (a soma do trabalho de todas as forças) é igual ao trabalho da força resultante.

A=F1r | ∆r|+F2r |∆r|+…=A1+A2+… .

No Sistema Internacional de Unidades, o trabalho é medido em joules (J)

1 J = 1 N 1 m = 1 N m

Um joule é o trabalho realizado por uma força de 1 N para se mover 1 m se a direção da força e do movimento forem as mesmas.

A potência é a razão entre o trabalho A e o intervalo de tempo ∆t, durante o qual esse trabalho é realizado. N = A/∆t

Se substituirmos a fórmula do trabalho na fórmula da potência, verifica-se que a potência é igual ao produto do módulo do vetor força pelo módulo do vetor velocidade e o cosseno do ângulo entre, por exemplo,

1. Movimento mecânico. Ponto material.

O movimento mecânico de um corpo é a mudança em sua posição no espaço em relação a outros corpos ao longo do tempo. Ele estuda o movimento dos corpos de um mecânico. O movimento de um corpo absolutamente rígido (não deformado durante o movimento e interação), no qual todos os seus pontos em um determinado momento se movem da mesma maneira, é chamado de movimento translacional, para descrevê-lo é necessário e suficiente descrever o movimento de translação. movimento de um ponto do corpo. Um movimento em que as trajetórias de todos os pontos do corpo são círculos centrados em uma linha reta e todos os planos dos círculos são perpendiculares a essa linha reta é chamado de movimento rotacional. Um corpo cuja forma e dimensões podem ser desprezadas sob dadas condições é chamado de ponto material.

Essa negligência é permissível quando as dimensões do corpo são pequenas em comparação com a distância que ele percorre ou a distância do corpo dado a outros corpos. Para descrever o movimento de um corpo, você precisa conhecer suas coordenadas a qualquer momento. Esta é a principal tarefa da mecânica.

2. Relatividade do movimento. Sistema de referência. Unidades.

Para determinar as coordenadas de um ponto material, é necessário selecionar um corpo de referência e associar-lhe um sistema de coordenadas e definir a origem da referência de tempo. O sistema de coordenadas e a indicação da origem da referência de tempo formam o sistema de referência em relação ao qual o movimento do corpo é considerado. O sistema deve se mover a uma velocidade constante (ou estar em repouso, o que geralmente é a mesma coisa). A trajetória do corpo, a distância percorrida e o deslocamento dependem da escolha do sistema de referência, ou seja, movimento mecânico é relativo. A unidade de comprimento é o metro, que é a distância percorrida pela luz no vácuo em segundos. Um segundo é uma unidade de tempo, igual aos períodos de radiação de um átomo de césio-133.

3. Trajetória. Caminho e movimento. Velocidade instantânea.

A trajetória de um corpo é uma linha descrita no espaço por um ponto material em movimento. Caminho - o comprimento da seção da trajetória do deslocamento inicial ao final do ponto do material. Vetor de raio - um vetor que conecta a origem e um ponto no espaço. Deslocamento é um vetor que conecta os pontos inicial e final da seção da trajetória passada no tempo. A velocidade é uma quantidade física que caracteriza a velocidade e a direção do movimento em um determinado momento. A velocidade média é definida como. A velocidade média no solo é igual à razão do caminho percorrido pelo corpo em um período de tempo para esse intervalo. . A velocidade instantânea (vetor) é a primeira derivada do vetor raio do ponto em movimento. . A velocidade instantânea é direcionada tangencialmente à trajetória, a velocidade média é direcionada ao longo da secante. Velocidade instantânea no solo (escalar) - a primeira derivada do caminho em relação ao tempo, igual em magnitude à velocidade instantânea

4. Movimento retilíneo uniforme. Gráficos de dependência de quantidades cinemáticas no tempo em movimento uniforme. Adição de velocidades.

O movimento com um módulo e velocidade de direção constantes é chamado de movimento retilíneo uniforme. No movimento retilíneo uniforme, um corpo percorre distâncias iguais em quaisquer intervalos de tempo iguais. Se a velocidade é constante, então a distância percorrida é calculada como. A lei clássica da adição de velocidades é formulada da seguinte forma: a velocidade de um ponto material em relação ao sistema de referência, tomado como fixo, é igual à soma vetorial das velocidades do ponto no sistema em movimento e a velocidade do sistema móvel em relação ao fixo.

5. Aceleração. Movimento retilíneo uniformemente acelerado. Gráficos da dependência de quantidades cinemáticas no tempo em movimento uniformemente acelerado.

Um movimento no qual um corpo faz movimentos desiguais em intervalos de tempo iguais é chamado de movimento não uniforme. Com o movimento de translação desigual, a velocidade do corpo muda ao longo do tempo. Aceleração (vetor) é uma grandeza física que caracteriza a taxa de variação da velocidade em valor absoluto e em direção. Aceleração instantânea (vetor) - a primeira derivada da velocidade em relação ao tempo. .Acelerado uniformemente é o movimento com aceleração, constante em magnitude e direção. A velocidade durante o movimento uniformemente acelerado é calculada como.

A partir daqui, a fórmula para o caminho com movimento uniformemente acelerado é derivada como

As fórmulas derivadas das equações de velocidade e trajetória para movimento uniformemente acelerado também são válidas.

6. Queda livre de corpos. Aceleração da gravidade.

A queda de um corpo é o seu movimento no campo de gravidade (???) . A queda de corpos no vácuo é chamada de queda livre. Foi estabelecido experimentalmente que em queda livre os corpos se movem da mesma maneira, independentemente de suas características físicas. A aceleração com que os corpos caem para a Terra no vácuo é chamada de aceleração de queda livre e é denotada

7. Movimento uniforme em círculo. Aceleração durante o movimento uniforme de um corpo em um círculo (aceleração centrípeta)

Qualquer movimento em uma seção suficientemente pequena da trajetória pode ser considerado aproximadamente como um movimento uniforme ao longo de um círculo. No processo de movimento uniforme em um círculo, o valor da velocidade permanece constante e a direção do vetor velocidade muda.<рисунок>.. O vetor aceleração ao se mover ao longo de um círculo é direcionado perpendicularmente ao vetor velocidade (dirigido tangencialmente), ao centro do círculo. O intervalo de tempo durante o qual o corpo dá uma volta completa em um círculo é chamado de período. . O recíproco de um período, mostrando o número de revoluções por unidade de tempo, é chamado de frequência. Aplicando essas fórmulas, podemos deduzir que, ou . A velocidade angular (velocidade de rotação) é definida como . A velocidade angular de todos os pontos do corpo é a mesma e caracteriza o movimento do corpo em rotação como um todo. Neste caso, a velocidade linear do corpo é expressa como , e a aceleração - como .

O princípio da independência dos movimentos considera o movimento de qualquer ponto do corpo como a soma de dois movimentos - translacional e rotacional.

8. Primeira lei de Newton. Sistema de referência inercial.

O fenômeno de manter a velocidade de um corpo na ausência de influências externas é chamado de inércia. A primeira lei de Newton, também conhecida como lei da inércia, diz: "existem tais referenciais, em relação aos quais corpos em movimento progressivo mantêm sua velocidade constante se nenhum outro corpo agir sobre eles". Os referenciais, em relação aos quais os corpos na ausência de influências externas se movem em linha reta e uniformemente, são chamados de referenciais inerciais. Os sistemas de referência associados à terra são considerados inerciais, desde que a rotação da terra seja desprezada.

9. Missa. Força. Segunda lei de Newton. Composição de forças. Centro de gravidade.

A razão para mudar a velocidade de um corpo é sempre sua interação com outros corpos. Quando dois corpos interagem, as velocidades sempre mudam, ou seja, aceleradores são adquiridos. A razão das acelerações de dois corpos é a mesma para qualquer interação. A propriedade de um corpo da qual sua aceleração depende ao interagir com outros corpos é chamada de inércia. Uma medida quantitativa da inércia é o peso corporal. A razão das massas dos corpos que interagem é igual à razão inversa dos módulos de aceleração. A segunda lei de Newton estabelece uma conexão entre a característica cinemática do movimento - aceleração, e as características dinâmicas da interação - forças. , ou, mais precisamente, , ou seja. a taxa de variação do momento de um ponto material é igual à força que atua sobre ele. Com a ação simultânea de várias forças sobre um corpo, o corpo se move com uma aceleração, que é a soma vetorial das acelerações que surgiriam sob a influência de cada uma dessas forças separadamente. As forças que atuam sobre o corpo, aplicadas a um ponto, são somadas de acordo com a regra da adição de vetores. Esta disposição é chamada de princípio da independência da ação das forças. O centro de massa é um ponto de um corpo rígido ou sistema de corpos rígidos que se move da mesma maneira que um ponto material com massa igual à soma das massas de todo o sistema como um todo, que é afetado pela mesma força resultante do corpo. . Integrando esta expressão ao longo do tempo, pode-se obter expressões para as coordenadas do centro de massa. O centro de gravidade é o ponto de aplicação da resultante de todas as forças gravitacionais que atuam sobre as partículas desse corpo em qualquer posição do espaço. Se as dimensões lineares do corpo são pequenas em comparação com o tamanho da Terra, então o centro de massa coincide com o centro de gravidade. A soma dos momentos de todas as forças gravitacionais elementares em torno de qualquer eixo que passa pelo centro de gravidade é igual a zero.

10. Terceira lei de Newton.

Em qualquer interação de dois corpos, a razão dos módulos das acelerações adquiridas é constante e igual à razão inversa das massas. Porque quando os corpos interagem, os vetores aceleração têm direção oposta, podemos escrever que . De acordo com a segunda lei de Newton, a força que atua no primeiro corpo é , e no segundo. Nesse caminho, . A terceira lei de Newton relaciona as forças com as quais os corpos agem uns sobre os outros. Se dois corpos interagem entre si, então as forças que surgem entre eles são aplicadas a corpos diferentes, são iguais em magnitude, opostas em direção, atuam ao longo da mesma linha reta e têm a mesma natureza.

11. Forças de elasticidade. Lei de Hooke.

A força decorrente da deformação do corpo e direcionada na direção oposta ao movimento das partículas do corpo durante essa deformação é chamada de força elástica. Experimentos com a haste mostraram que para pequenas deformações em relação às dimensões do corpo, o módulo da força elástica é diretamente proporcional ao módulo do vetor de deslocamento da extremidade livre da haste, que na projeção se parece com . Esta conexão foi estabelecida por R. Hooke, sua lei é formulada da seguinte forma: a força elástica decorrente da deformação do corpo é proporcional ao alongamento do corpo na direção oposta à direção do movimento das partículas do corpo durante deformação. Coeficiente k chamada de rigidez do corpo, e depende da forma e do material do corpo. É expresso em newtons por metro. As forças elásticas são devidas a interações eletromagnéticas.

12. Forças de atrito, coeficiente de atrito de deslizamento. Fricção viscosa (???)

A força que surge no limite da interação dos corpos na ausência de movimento relativo dos corpos é chamada de força de atrito estático. A força de atrito estático é igual em valor absoluto à força externa direcionada tangencialmente à superfície de contato dos corpos e oposta a ela na direção. Quando um corpo se move uniformemente sobre a superfície de outro, sob a influência de uma força externa, uma força atua sobre o corpo, igual em valor absoluto à força motriz e oposta em direção. Essa força é chamada de força de atrito deslizante. O vetor de força de atrito deslizante é direcionado contra o vetor de velocidade, de modo que essa força sempre leva a uma diminuição na velocidade relativa do corpo. As forças de atrito, assim como a força de elasticidade, são de natureza eletromagnética e surgem devido à interação entre as cargas elétricas dos átomos dos corpos em contato. Foi estabelecido experimentalmente que o valor máximo do módulo de força de atrito estático é proporcional à força de pressão. Além disso, o valor máximo da força de atrito estático e da força de atrito deslizante são aproximadamente iguais, assim como os coeficientes de proporcionalidade entre as forças de atrito e a pressão do corpo na superfície.

13. Forças gravitacionais. A lei da gravitação universal. Gravidade. Peso corporal.

Do fato de que os corpos, independentemente de sua massa, caem com a mesma aceleração, segue-se que a força que atua sobre eles é proporcional à massa do corpo. Essa força de atração que atua em todos os corpos do lado da Terra é chamada de gravidade. A força da gravidade atua a qualquer distância entre os corpos. Todos os corpos se atraem, a força da gravitação universal é diretamente proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. Os vetores das forças da gravitação universal são direcionados ao longo de uma linha reta que liga os centros de massa dos corpos. , G – Constante gravitacional, igual a . O peso do corpo é a força com que o corpo, devido à gravidade, atua sobre o suporte ou estica a suspensão. O peso do corpo é igual em valor absoluto e oposto em direção à força elástica do suporte de acordo com a terceira lei de Newton. De acordo com a segunda lei de Newton, se nenhuma outra força atua sobre o corpo, então a força da gravidade do corpo é equilibrada pela força da elasticidade. Como resultado, o peso de um corpo sobre um suporte horizontal fixo ou em movimento uniforme é igual à força da gravidade. Se o suporte se move com aceleração, então de acordo com a segunda lei de Newton , do qual deriva. Isso significa que o peso de um corpo cuja direção de aceleração coincide com a direção da aceleração de queda livre é menor que o peso de um corpo em repouso.

14. Movimento de um corpo sob a ação da gravidade ao longo da vertical. Movimento de satélites artificiais. Sem peso. Primeira velocidade cósmica.

Ao lançar um corpo paralelo à superfície da Terra, quanto maior a velocidade inicial, maior será o alcance do voo. Em altas velocidades, também é necessário levar em conta a esfericidade da Terra, que se reflete na mudança na direção do vetor gravitacional. A um certo valor de velocidade, o corpo pode se mover ao redor da Terra sob a influência da força gravitacional universal. Essa velocidade, chamada de primeira velocidade cósmica, pode ser determinada a partir da equação do movimento de um corpo em um círculo. Por outro lado, da segunda lei de Newton e da lei da gravitação universal segue-se isso. Assim, à distância R do centro de um corpo celeste de massa M a primeira velocidade cósmica é igual a. Quando a velocidade do corpo muda, a forma de sua órbita muda de um círculo para uma elipse. Ao atingir a segunda velocidade cósmica, igual à órbita torna-se parabólica.

15. Momento do corpo. Lei da conservação da quantidade de movimento. Jato-Propulsão.

De acordo com a segunda lei de Newton, independentemente de o corpo estar em repouso ou em movimento, uma mudança em sua velocidade só pode ocorrer ao interagir com outros corpos. Se em um corpo de massa m por um tempo t uma força atua e a velocidade de seu movimento muda de , então a aceleração do corpo é igual a . Com base na segunda lei de Newton, a força pode ser escrita como . A quantidade física igual ao produto da força pelo tempo de sua ação é chamada de impulso da força. O impulso da força mostra que existe uma quantidade que varia igualmente para todos os corpos sob a influência das mesmas forças, se a duração da força for a mesma. Esse valor, igual ao produto da massa do corpo pela velocidade de seu movimento, é chamado de momento do corpo. A mudança na quantidade de movimento do corpo é igual à quantidade de movimento da força que causou essa mudança. Vamos pegar dois corpos, massas e , movendo-se com velocidades e . De acordo com a terceira lei de Newton, as forças que atuam nos corpos durante sua interação são iguais em valor absoluto e opostas em direção, ou seja, podem ser denotados como . Para mudanças nos momentos durante a interação, podemos escrever . Destas expressões obtemos que , ou seja, a soma vetorial dos impulsos de dois corpos antes da interação é igual à soma vetorial dos impulsos após a interação. De uma forma mais geral, a lei de conservação do momento é assim: Se, então.

16. Trabalho mecânico. Poder. Energia cinética e potencial.

trabalhar MAS força constante é uma quantidade física igual ao produto dos módulos de força e deslocamento, multiplicado pelo cosseno do ângulo entre os vetores e. . O trabalho é uma grandeza escalar e pode ser negativo se o ângulo entre os vetores deslocamento e força for maior que . A unidade de trabalho é chamada de joule, 1 joule é igual ao trabalho realizado por uma força de 1 newton quando o ponto de sua aplicação se move 1 metro. A potência é uma quantidade física igual à razão entre o trabalho e o período de tempo durante o qual esse trabalho foi realizado. . A unidade de potência é chamada de watt, 1 watt é igual à potência na qual o trabalho de 1 joule é feito em 1 segundo. Suponhamos que em um corpo de massa m atua uma força (que geralmente pode ser a resultante de várias forças), sob a influência de que o corpo se move na direção do vetor . O módulo de força de acordo com a segunda lei de Newton é mãe, e o módulo do vetor deslocamento está relacionado com a aceleração e as velocidades inicial e final as. A partir daqui, a fórmula para o trabalho é obtida . Uma quantidade física igual à metade do produto da massa do corpo pelo quadrado da velocidade é chamada de energia cinética. O trabalho das forças resultantes aplicadas ao corpo é igual à variação da energia cinética. A quantidade física igual ao produto da massa do corpo pelo módulo da aceleração de queda livre e a altura à qual o corpo é elevado acima da superfície com potencial zero é chamada de energia potencial do corpo. A mudança na energia potencial caracteriza o trabalho da gravidade ao mover o corpo. Este trabalho é igual à variação da energia potencial, tomada com o sinal oposto. Um corpo abaixo da superfície da Terra tem uma energia potencial negativa. Não só os corpos elevados têm energia potencial. Considere o trabalho realizado pela força elástica quando a mola é deformada. A força elástica é diretamente proporcional à deformação, e seu valor médio será igual a , o trabalho é igual ao produto da força pela deformação , ou . Uma quantidade física igual à metade do produto da rigidez do corpo pelo quadrado da deformação é chamada de energia potencial do corpo deformado. Uma característica importante da energia potencial é que um corpo não pode possuí-la sem interagir com outros corpos.

17. Leis de conservação de energia em mecânica.

A energia potencial caracteriza os corpos em interação, cinética - em movimento. Tanto isto como o outro surgem em consequência da interação de corpos. Se vários corpos interagem entre si apenas por forças gravitacionais e forças elásticas, e nenhuma força externa atua sobre eles (ou sua resultante é zero), então para quaisquer interações de corpos, o trabalho das forças elásticas ou gravitacionais é igual à variação em energia potencial, tomada com o sinal oposto . Ao mesmo tempo, de acordo com o teorema da energia cinética (a variação da energia cinética de um corpo é igual ao trabalho das forças externas), o trabalho das mesmas forças é igual à variação da energia cinética. . Segue-se dessa igualdade que a soma das energias cinética e potencial dos corpos que compõem um sistema fechado e interagem entre si pelas forças da gravidade e da elasticidade permanece constante. A soma das energias cinética e potencial dos corpos é chamada de energia mecânica total. A energia mecânica total de um sistema fechado de corpos interagindo entre si por forças gravitacionais e elásticas permanece inalterada. O trabalho das forças de gravidade e elasticidade é igual, por um lado, a um aumento da energia cinética e, por outro, a uma diminuição da energia potencial, ou seja, o trabalho é igual à energia que se transformou de uma forma para outra.

18. Mecanismos simples (plano inclinado, alavanca, bloco) sua aplicação.

Um plano inclinado é usado para que um corpo de grande massa possa ser movido pela ação de uma força muito menor que o peso do corpo. Se o ângulo do plano inclinado for igual a a, para mover o corpo ao longo do plano, é necessário aplicar uma força igual a . A razão desta força para o peso do corpo, desprezando a força de atrito, é igual ao seno do ângulo de inclinação do plano. Mas com um ganho de força, não há ganho de trabalho, porque o caminho é multiplicado. Esse resultado é consequência da lei da conservação da energia, pois o trabalho da gravidade independe da trajetória de levantamento do corpo.

A alavanca está em equilíbrio se o momento das forças que a gira no sentido horário é igual ao momento il que gira a alavanca no sentido anti-horário. Se as direções dos vetores das forças aplicadas à alavanca são perpendiculares às linhas retas mais curtas que conectam os pontos de aplicação das forças e o eixo de rotação, as condições de equilíbrio assumem a forma. Se , então a alavanca proporciona um ganho de força. Um ganho de força não dá um ganho de trabalho, pois quando girada em um ângulo a, a força realiza trabalho e a força realiza trabalho. Porque de acordo com a condição , então .

O bloco permite que você altere a direção da força. Os ombros das forças aplicadas em diferentes pontos do bloco imóvel são os mesmos e, portanto, o bloco imóvel não dá ganho de força. Ao levantar uma carga com a ajuda de um bloco móvel, obtém-se um ganho duplo de força, porque. o braço da gravidade é metade do braço da tensão do cabo. Mas ao puxar o cabo para um comprimento eu a carga aumenta 1/2, portanto, um bloco fixo também não dá ganho de trabalho.

19. Pressão. Lei de Pascal para líquidos e gases.

A quantidade física igual à razão do módulo de força que atua perpendicularmente à superfície para a área dessa superfície é chamada de pressão. A unidade de pressão é o pascal, que é igual à pressão exercida por uma força de 1 newton sobre uma área de 1 metro quadrado. Todos os líquidos e gases transmitem a pressão produzida sobre eles em todas as direções.

20. Embarcações de comunicação. Pressão hidráulica. Pressão atmosférica. equação de Bernoulli.

Em um recipiente cilíndrico, a força de pressão no fundo do recipiente é igual ao peso da coluna de líquido. A pressão no fundo do vaso é , de onde a pressão em profundidade hé igual a . A mesma pressão atua nas paredes do vaso. A igualdade das pressões do fluido na mesma altura leva ao fato de que em vasos comunicantes de qualquer forma, as superfícies livres de um fluido homogêneo em repouso estão no mesmo nível (no caso de forças capilares insignificantes). No caso de um líquido não homogêneo, a altura de uma coluna de um líquido mais denso será menor que a altura de um menos denso. A máquina hidráulica funciona com base na lei de Pascal. Consiste em dois vasos comunicantes fechados por pistões de diferentes áreas. A pressão produzida por uma força externa em um pistão é transmitida de acordo com a lei de Pascal para o segundo pistão. . Uma máquina hidráulica dá um ganho de potência tantas vezes quanto a área de seu pistão grande for maior que a área do pequeno.

No movimento estacionário de um fluido incompressível, a equação de continuidade é válida. Para um fluido ideal no qual a viscosidade (isto é, o atrito entre suas partículas) pode ser desprezada, a expressão matemática para a lei da conservação da energia é a equação de Bernoulli .

21. Experiência de Torricelli.

Mudança na pressão atmosférica com a altura.

Sob a influência da gravidade, as camadas superiores da atmosfera exercem pressão sobre as camadas subjacentes. Essa pressão, de acordo com a lei de Pascal, é transmitida em todas as direções. Esta pressão é maior na superfície da Terra e é devido ao peso da coluna de ar desde a superfície até o limite da atmosfera. Com o aumento da altitude, a massa das camadas da atmosfera que pressiona a superfície diminui, portanto, a pressão atmosférica diminui com a altura. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é de 101 kPa. Esta pressão é exercida por uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura. Se um tubo é abaixado em mercúrio líquido, no qual um vácuo é criado, então, sob a ação da pressão atmosférica, o mercúrio sobe até uma altura tal que a pressão da coluna líquida se torna igual à pressão atmosférica externa na superfície aberta. superfície do mercúrio. Quando a pressão atmosférica muda, a altura da coluna de líquido no tubo também muda.

22. Força arquimediana do dia dos líquidos e gases. Condições de navegação tel.

A dependência da pressão em um líquido e gás em profundidade leva ao surgimento de uma força de empuxo que atua em qualquer corpo imerso em um líquido ou gás. Essa força é chamada de força de Arquimedes. Se um corpo está imerso em um líquido, as pressões nas paredes laterais do vaso são equilibradas entre si, e a resultante das pressões de baixo e de cima é a força de Arquimedes. , ou seja A força que empurra um corpo imerso em um líquido (gás) é igual ao peso do líquido (gás) deslocado pelo corpo. A força de Arquimedes é direcionada oposta à força da gravidade, portanto, ao pesar um líquido, o peso de um corpo é menor do que no vácuo. Um corpo em um líquido é afetado pela gravidade e pela força de Arquimedes. Se a força da gravidade for maior em módulo - o corpo afunda, se for menor - flutua, igual - pode estar em equilíbrio em qualquer profundidade. Essas razões de forças são iguais às razões das densidades do corpo e do líquido (gás).

23. Disposições básicas da teoria cinética molecular e sua fundamentação experimental. Movimento browniano. Peso e tamanho moléculas.

A teoria cinética molecular é o estudo da estrutura e propriedades da matéria, usando o conceito da existência de átomos e moléculas como as menores partículas da matéria. As principais disposições do MKT: a substância consiste em átomos e moléculas, essas partículas se movem aleatoriamente, as partículas interagem entre si. O movimento de átomos e moléculas e sua interação estão sujeitos às leis da mecânica. A princípio, na interação das moléculas quando elas se aproximam, prevalecem as forças atrativas. A uma certa distância entre eles, surgem forças repulsivas, superando a força de atração em valor absoluto. Moléculas e átomos fazem vibrações aleatórias sobre posições onde as forças de atração e repulsão se equilibram. Em um líquido, as moléculas não apenas oscilam, mas também saltam de uma posição de equilíbrio para outra (fluidez). Nos gases, as distâncias entre os átomos são muito maiores do que as dimensões das moléculas (compressibilidade e extensibilidade). R. Brown no início do século 19 descobriu que partículas sólidas se movem aleatoriamente em um líquido. Esse fenômeno só poderia ser explicado pelo MKT. Moléculas em movimento aleatório de um líquido ou gás colidem com uma partícula sólida e mudam a direção e o módulo da velocidade de seu movimento (enquanto, é claro, mudam sua direção e velocidade). Quanto menor o tamanho da partícula, mais perceptível a mudança no momento se torna. Qualquer substância consiste em partículas, portanto, a quantidade de uma substância é considerada proporcional ao número de partículas. A unidade de quantidade de uma substância é chamada de mol. Um mol é igual à quantidade de uma substância contendo tantos átomos quantos existem em 0,012 kg de carbono 12 C. A razão entre o número de moléculas e a quantidade de substância é chamada de constante de Avogadro: . A quantidade de uma substância pode ser encontrada como a razão entre o número de moléculas e a constante de Avogadro. massa molar Mé chamada de quantidade igual à razão entre a massa de uma substância mà quantidade de substância. A massa molar é expressa em quilogramas por mol. A massa molar pode ser expressa em termos da massa da molécula m0 : .

24. Gás ideal. A equação básica da teoria cinética molecular de um gás ideal.

O modelo de gás ideal é usado para explicar as propriedades da matéria no estado gasoso. Este modelo assume o seguinte: as moléculas de gás são desprezíveis em relação ao volume do recipiente, não há forças atrativas entre as moléculas e as forças repulsivas atuam quando colidem entre si e com as paredes do recipiente. Uma explicação qualitativa do fenômeno da pressão do gás é que as moléculas de um gás ideal, ao colidir com as paredes do vaso, interagem com elas como corpos elásticos. Quando uma molécula colide com a parede do vaso, a projeção do vetor velocidade no eixo perpendicular à parede muda para o oposto. Portanto, durante uma colisão, a projeção da velocidade muda de –mvx antes da mv x, e a variação da quantidade de movimento é . Durante a colisão, a molécula age na parede com uma força igual, de acordo com a terceira lei de Newton, a uma força oposta na direção. Existem muitas moléculas, e o valor médio da soma geométrica das forças que atuam por parte das moléculas individuais forma a força da pressão do gás nas paredes do recipiente. A pressão do gás é igual à razão entre o módulo da força de pressão e a área da parede do vaso: p=F/S. Suponha que o gás esteja em um recipiente cúbico. O momento de uma molécula é 2 mv, uma molécula age na parede em média com uma força 2mv/Dt. Hora D t movimento de uma parede do vaso para outra 2l/v, Consequentemente, . A força de pressão na parede do vaso de todas as moléculas é proporcional ao seu número, ou seja, . Devido à completa aleatoriedade do movimento das moléculas, seu movimento em cada uma das direções é equiprovável e igual a 1/3 do número total de moléculas. Nesse caminho, . Como a pressão é exercida na face de um cubo com área l 2, então a pressão será a mesma. Essa equação é chamada de equação básica da teoria cinética molecular. Denotando para a energia cinética média das moléculas, temos.

25. Temperatura, sua medição. Escala de temperatura absoluta. A velocidade das moléculas de gás.

A equação MKT básica para um gás ideal estabelece uma relação entre os parâmetros micro e macroscópicos. Quando dois corpos entram em contato, seus parâmetros macroscópicos mudam. Quando essa mudança cessa, diz-se que o equilíbrio térmico se instalou. Um parâmetro físico que é o mesmo em todas as partes de um sistema de corpos em estado de equilíbrio térmico é chamado de temperatura corporal. Experimentos mostraram que, para qualquer gás em estado de equilíbrio térmico, a razão entre o produto da pressão e do volume e o número de moléculas é a mesma. . Isso permite que o valor seja tomado como uma medida de temperatura. Porque n=N/V, então, levando em consideração a equação básica do MKT, portanto, o valor é igual a dois terços da energia cinética média das moléculas. , Onde k– coeficiente de proporcionalidade, dependendo da escala. Os parâmetros do lado esquerdo desta equação são não negativos. Portanto, a temperatura do gás na qual sua pressão a volume constante é zero é chamada de temperatura zero absoluto. O valor deste coeficiente pode ser encontrado a partir de dois estados conhecidos da matéria com pressão, volume, número de moléculas e temperatura conhecidos. . Coeficiente k, chamada constante de Boltzmann, é igual a . Segue das equações da relação entre temperatura e energia cinética média, ou seja, a energia cinética média do movimento aleatório das moléculas é proporcional à temperatura absoluta. , . Esta equação mostra que na mesma temperatura e concentração de moléculas, a pressão de qualquer gás é a mesma.

26. Equação de estado de um gás ideal (equação de Mendeleev-Clapeyron). Processos isotérmicos, isocóricos e isobáricos.

Usando a dependência da pressão em relação à concentração e temperatura, pode-se encontrar uma relação entre os parâmetros macroscópicos de um gás - volume, pressão e temperatura. . Essa equação é chamada de equação de estado do gás ideal (equação de Mendeleev-Clapeyron).

Um processo isotérmico é um processo que ocorre a uma temperatura constante. Da equação de estado de um gás ideal, segue-se que a uma temperatura, massa e composição constantes do gás, o produto da pressão e do volume deve permanecer constante. O gráfico de uma isotérmica (curva de um processo isotérmico) é uma hipérbole. A equação é chamada de lei de Boyle-Mariotte.

Um processo isocórico é um processo que ocorre a um volume, massa e composição do gás constantes. Sob estas condições , onde é o coeficiente de temperatura da pressão do gás. Essa equação é chamada de lei de Charles. O gráfico da equação de um processo isocórico é chamado de isócoro e é uma linha reta que passa pela origem.

Um processo isobárico é um processo que ocorre a uma pressão, massa e composição do gás constantes. Da mesma forma que para o processo isocórico, podemos obter a equação para o processo isobárico . A equação que descreve esse processo é chamada de lei de Gay-Lussac. O gráfico da equação de um processo isobárico é chamado de isóbara, e é uma linha reta que passa pela origem.

27. Energia interna. Trabalho em termodinâmica.

Se a energia potencial de interação das moléculas é zero, então a energia interna é igual à soma das energias cinéticas do movimento de todas as moléculas de gás . Portanto, quando a temperatura muda, a energia interna do gás também muda. Substituindo a equação de estado de um gás ideal na equação da energia, obtemos que a energia interna é diretamente proporcional ao produto da pressão do gás pelo volume. . A energia interna de um corpo pode mudar apenas quando interage com outros corpos. No caso de interação mecânica de corpos (interação macroscópica), a medida da energia transferida é o trabalho MAS. Na transferência de calor (interação microscópica), a medida da energia transferida é a quantidade de calor Q. Em um sistema termodinâmico não isolado, a mudança na energia interna D você igual à soma da quantidade de calor transferida Q e o trabalho de forças externas MAS. Em vez de trabalho MAS realizado por forças externas, é mais conveniente considerar o trabalho A` realizada pelo sistema em corpos externos. A=-A`. Então a primeira lei da termodinâmica é expressa como, ou. Isso significa que qualquer máquina pode trabalhar em corpos externos apenas recebendo calor do lado de fora. Q ou diminuição da energia interna D você. Esta lei exclui a criação de uma máquina de movimento perpétuo do primeiro tipo.

28. Quantidade de calor. Capacidade calorífica específica de uma substância. A lei da conservação da energia em processos térmicos (a primeira lei da termodinâmica).

O processo de transferência de calor de um corpo para outro sem realizar trabalho é chamado de transferência de calor. A energia transferida para o corpo como resultado da transferência de calor é chamada de quantidade de calor. Se o processo de transferência de calor não for acompanhado de trabalho, então com base na primeira lei da termodinâmica. A energia interna de um corpo é proporcional à massa do corpo e sua temperatura, portanto . Valor Comé chamado de capacidade calorífica específica, a unidade é . A capacidade calorífica específica mostra quanto calor deve ser transferido para aquecer 1 kg de uma substância em 1 grau. A capacidade calorífica específica não é uma característica inequívoca e depende do trabalho realizado pelo corpo durante a transferência de calor.

Na implementação da transferência de calor entre dois corpos em condições de igualdade a zero do trabalho de forças externas e no isolamento térmico de outros corpos, de acordo com a lei de conservação de energia . Se a variação da energia interna não for acompanhada de trabalho, então , ou , de onde . Essa equação é chamada de equação do balanço de calor.

29. Aplicação da primeira lei da termodinâmica a isoprocessos. processo adiabático. Irreversibilidade dos processos térmicos.

Um dos principais processos que realizam trabalho na maioria das máquinas é a expansão de um gás para realizar trabalho. Se durante a expansão isobárica do gás do volume V 1 até o volume V 2 deslocamento do pistão do cilindro foi eu, então trabalhe UMA gás perfeito é igual a , ou . Se compararmos as áreas sob a isóbara e a isotérmica, que são trabalhos, podemos concluir que com a mesma expansão do gás na mesma pressão inicial, no caso de um processo isotérmico, menos trabalho será realizado. Além dos processos isobáricos, isocóricos e isotérmicos, existe o chamado. processo adiabático. Um processo é dito adiabático se não houver transferência de calor. O processo de expansão ou compressão rápida do gás pode ser considerado próximo ao adiabático. Neste processo, o trabalho é feito devido a uma mudança na energia interna, ou seja, , portanto, durante o processo adiabático, a temperatura diminui. Como a temperatura do gás aumenta durante a compressão adiabática de um gás, a pressão do gás aumenta mais rapidamente com a diminuição do volume do que durante um processo isotérmico.

Os processos de transferência de calor ocorrem espontaneamente em apenas uma direção. O calor é sempre transferido para um corpo mais frio. A segunda lei da termodinâmica afirma que um processo termodinâmico não é viável, pelo que o calor seria transferido de um corpo para outro, mais quente, sem outras alterações. Esta lei exclui a criação de uma máquina de movimento perpétuo do segundo tipo.

30. O princípio de funcionamento dos motores térmicos. eficiência do motor térmico.

Em motores térmicos, o trabalho geralmente é realizado pelo gás em expansão. O gás que realiza trabalho durante a expansão é chamado de fluido de trabalho. A expansão de um gás ocorre como resultado do aumento de sua temperatura e pressão quando aquecido. Um dispositivo do qual o fluido de trabalho recebe uma quantidade de calor Q chamado de aquecedor. O dispositivo para o qual a máquina libera calor após um curso de trabalho é chamado de refrigerador. Primeiro, a pressão aumenta isocoricamente, expande isobaricamente, esfria isocoricamente, contrai isobaricamente.<рисунок с подъемником>. Como resultado do ciclo de trabalho, o gás retorna ao seu estado inicial, sua energia interna assume seu valor original. Significa que . De acordo com a primeira lei da termodinâmica, . O trabalho realizado pelo corpo por ciclo é igual a Q. A quantidade de calor recebida pelo corpo por ciclo é igual à diferença entre a recebida do aquecedor e a fornecida ao refrigerador. Consequentemente, . A eficiência de uma máquina é a razão entre a energia útil usada e a energia gasta.

31. Evaporação e condensação. Pares saturados e insaturados. Umidade do ar.

A distribuição desigual da energia cinética do movimento térmico leva a isso. Que a qualquer temperatura a energia cinética de algumas das moléculas pode exceder a energia potencial de ligação com o resto. A evaporação é o processo pelo qual as moléculas escapam da superfície de um líquido ou sólido. A evaporação é acompanhada de resfriamento, porque moléculas mais rápidas deixam o líquido. A evaporação de um líquido em um recipiente fechado a uma temperatura constante leva a um aumento na concentração de moléculas no estado gasoso. Após algum tempo, ocorre um equilíbrio entre o número de moléculas que evaporam e retornam ao líquido. Uma substância gasosa em equilíbrio dinâmico com seu líquido é chamada de vapor saturado. Vapor a uma pressão abaixo da pressão de vapor saturado é chamado insaturado. A pressão de vapor saturado não depende do volume (de ) a temperatura constante. A uma concentração constante de moléculas, a pressão do vapor saturado aumenta mais rapidamente do que a pressão de um gás ideal, porque o número de moléculas aumenta com a temperatura. A razão entre a pressão de vapor d'água em uma determinada temperatura e a pressão de vapor saturado na mesma temperatura, expressa em porcentagem, é chamada de umidade relativa. Quanto menor a temperatura, menor a pressão de vapor saturado, então, quando resfriado a uma certa temperatura, o vapor fica saturado. Essa temperatura é chamada de ponto de orvalho. tp.

32. Corpos cristalinos e amorfos. Propriedades mecânicas dos sólidos. Deformações elásticas.

Corpos amorfos são aqueles cujas propriedades físicas são as mesmas em todas as direções (corpos isotrópicos). A isotropia das propriedades físicas é explicada pelo arranjo aleatório das moléculas. Os sólidos nos quais as moléculas são ordenadas são chamados de cristais. As propriedades físicas dos corpos cristalinos não são as mesmas em diferentes direções (corpos anisotrópicos). A anisotropia das propriedades dos cristais é explicada pelo fato de que com uma estrutura ordenada, as forças de interação não são as mesmas em direções diferentes. A ação mecânica externa no corpo causa o deslocamento dos átomos da posição de equilíbrio, o que leva a uma mudança na forma e no volume do corpo - deformação. A deformação pode ser caracterizada pelo alongamento absoluto, igual à diferença entre os comprimentos antes e depois da deformação, ou pelo alongamento relativo. Quando o corpo é deformado, surgem forças elásticas. Uma quantidade física igual à razão entre o módulo de elasticidade e a área da seção transversal do corpo é chamada de estresse mecânico. Em pequenas deformações, a tensão é diretamente proporcional ao alongamento relativo. Fator de proporcionalidade E na equação é chamado de módulo de elasticidade (módulo de Young). O módulo de elasticidade é constante para um determinado material , Onde . A energia potencial de um corpo deformado é igual ao trabalho despendido em tração ou compressão. Daqui .

A lei de Hooke é satisfeita apenas para pequenas deformações. A tensão máxima na qual ainda é realizada é chamada de limite proporcional. Além deste limite, a tensão para de aumentar proporcionalmente. Até um certo nível de estresse, o corpo deformado irá restaurar suas dimensões após a remoção da carga. Este ponto é chamado de limite elástico do corpo. Quando o limite elástico é excedido, inicia-se a deformação plástica, na qual o corpo não recupera sua forma anterior. Na região de deformação plástica, a tensão quase não aumenta. Esse fenômeno é chamado de fluxo de material. Além do ponto de escoamento, a tensão sobe para um ponto chamado de resistência máxima, após o qual a tensão diminui até que o corpo se rompa.

33. Propriedades dos líquidos. Tensão superficial. fenômenos capilares.

A possibilidade de movimento livre de moléculas em um líquido determina a fluidez do líquido. O corpo no estado líquido não tem uma forma permanente. A forma do líquido é determinada pela forma do recipiente e pelas forças de tensão superficial. Dentro do líquido, as forças atrativas das moléculas são compensadas, mas não perto da superfície. Qualquer molécula próxima à superfície é atraída pelas moléculas dentro do líquido. Sob a ação dessas forças, as moléculas são atraídas para a superfície até que a superfície livre se torne a mínima possível. Porque Se uma bola tem uma superfície mínima para um determinado volume, então com uma pequena ação de outras forças, a superfície assume a forma de um segmento esférico. A superfície do líquido na borda do vaso é chamada de menisco. O fenômeno de molhamento é caracterizado pelo ângulo de contato entre a superfície e o menisco no ponto de interseção. A magnitude da força de tensão superficial em uma seção de comprimento D eué igual a . A curvatura da superfície cria um excesso de pressão no líquido, igual ao ângulo de contato e raio conhecidos . O coeficiente s é chamado de coeficiente de tensão superficial. Um capilar é um tubo com um pequeno diâmetro interno. Com a molhagem completa, a força de tensão superficial é direcionada ao longo da superfície do corpo. Nesse caso, a ascensão do líquido pelo capilar continua sob a ação dessa força até que a força da gravidade equilibre a força da tensão superficial, tk. , então.

34. Carga elétrica. Interação de corpos carregados. Lei de Coulomb. A lei da conservação da carga elétrica.

Nem a mecânica nem o MKT são capazes de explicar a natureza das forças que ligam os átomos. As leis de interação de átomos e moléculas podem ser explicadas com base no conceito de cargas elétricas.<Опыт с натиранием ручки и притяжением бумажки>A interação de corpos encontrada neste experimento é chamada de eletromagnética e é determinada por cargas elétricas. A capacidade das cargas de atrair e repelir é explicada pela suposição de que existem dois tipos de cargas - positivas e negativas. Corpos com a mesma carga se repelem e objetos com cargas diferentes se atraem. A unidade de carga é o pingente - a carga que passa pela seção transversal do condutor em 1 segundo a uma força de corrente de 1 ampere. Em um sistema fechado, no qual as cargas elétricas não entram de fora e do qual as cargas elétricas não saem durante nenhuma interação, a soma algébrica das cargas de todos os corpos é constante. A lei básica da eletrostática, também conhecida como lei de Coulomb, afirma que o módulo da força de interação entre duas cargas é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. A força é direcionada ao longo da linha reta que conecta os corpos carregados. É a força de repulsão ou atração, dependendo do sinal das cargas. Constante k na expressão da lei de Coulomb é igual a . Em vez deste coeficiente, o chamado. constante elétrica associada ao coeficiente k expressão de onde. A interação de cargas elétricas fixas é chamada eletrostática.

35. Campo elétrico. Força do campo elétrico. O princípio da superposição de campos elétricos.

Em torno de cada carga, com base na teoria da ação de curto alcance, existe um campo elétrico. O campo elétrico é um objeto material que existe constantemente no espaço e é capaz de atuar sobre outras cargas. O campo elétrico se propaga no espaço à velocidade da luz. Uma quantidade física igual à razão da força com a qual o campo elétrico atua sobre uma carga de teste (uma pequena carga positiva pontual que não afeta a configuração do campo) para o valor dessa carga é chamada de intensidade do campo elétrico. Usando a lei de Coulomb, é possível obter uma fórmula para a intensidade do campo criado pela carga q na distância r de carga . A força do campo não depende da carga sobre a qual atua. Se estiver a cargo q os campos elétricos de várias cargas atuam simultaneamente, então a força resultante é igual à soma geométrica das forças que atuam em cada campo separadamente. Isso é chamado de princípio da superposição de campos elétricos. A linha de força do campo elétrico é a linha, a tangente à qual em cada ponto coincide com o vetor de força. As linhas de tensão começam nas cargas positivas e terminam nas negativas, ou vão até o infinito. Um campo elétrico cuja intensidade é a mesma para todos em qualquer ponto do espaço é chamado de campo elétrico uniforme. Campo aproximadamente homogêneo pode ser considerado entre duas placas metálicas paralelas de cargas opostas. Com uma distribuição de carga uniforme q na superfície da área S a densidade superficial de carga é . Para um plano infinito com densidade superficial de carga s, a intensidade do campo é a mesma em todos os pontos do espaço e é igual a .

36. O trabalho do campo eletrostático ao mover a carga. Diferença potencial.

Quando uma carga é movida por um campo elétrico ao longo de uma distância, o trabalho realizado é igual a . Como no caso do trabalho da gravidade, o trabalho da força de Coulomb não depende da trajetória da carga. Quando a direção do vetor deslocamento muda de 180 0, o trabalho das forças de campo muda de sinal para o oposto. Assim, o trabalho das forças do campo eletrostático ao mover a carga ao longo de um circuito fechado é igual a zero. O campo, cujo trabalho de forças ao longo de uma trajetória fechada é igual a zero, é chamado de campo potencial.

Assim como um corpo de massa m no campo de gravidade tem uma energia potencial proporcional à massa do corpo, uma carga elétrica em um campo eletrostático tem uma energia potencial Wp, proporcional à carga. O trabalho das forças do campo eletrostático é igual à variação da energia potencial da carga, tomada com o sinal oposto. Em um ponto no campo eletrostático, cargas diferentes podem ter energias potenciais diferentes. Mas a razão entre a energia potencial e a carga para um dado ponto é um valor constante. Essa quantidade física é chamada de potencial de campo elétrico, de onde a energia potencial da carga é igual ao produto do potencial em um dado ponto pela carga. Potencial é uma quantidade escalar, o potencial de vários campos é igual à soma dos potenciais desses campos. A medida da mudança de energia durante a interação dos corpos é o trabalho. Quando a carga se move, o trabalho das forças do campo eletrostático é igual à variação de energia com o sinal oposto, portanto. Porque trabalho depende da diferença de potencial e não depende da trajetória entre eles, então a diferença de potencial pode ser considerada uma energia característica do campo eletrostático. Se o potencial a uma distância infinita da carga for igual a zero, então a uma distância r da carga, é determinado pela fórmula .

A razão entre o trabalho realizado por qualquer campo elétrico ao mover uma carga positiva de um ponto do campo para outro e o valor da carga é chamada de tensão entre esses pontos, de onde vem o trabalho. Em um campo eletrostático, a tensão entre quaisquer dois pontos é igual à diferença de potencial entre esses pontos. A unidade de tensão (e diferença de potencial) é chamada de volt, . 1 volt é a tensão na qual o campo realiza 1 joule de trabalho para mover uma carga de 1 coulomb. Por um lado, o trabalho de mover a carga é igual ao produto da força pelo deslocamento. Por outro lado, pode ser encontrado a partir da tensão conhecida entre as seções da via. Daqui. A unidade de intensidade do campo elétrico é volts por metro ( Eu estou).

Capacitor - um sistema de dois condutores separados por uma camada dielétrica, cuja espessura é pequena em comparação com as dimensões dos condutores. Entre as placas, a intensidade do campo é igual a duas vezes a força de cada uma das placas; fora das placas, é igual a zero. Uma quantidade física igual à razão entre a carga de uma das placas e a tensão entre as placas é chamada de capacitância do capacitor. A unidade de capacidade elétrica é farad, um capacitor tem capacidade de 1 farad, entre as placas cuja tensão é de 1 volt quando as placas são carregadas com 1 pingente. A intensidade do campo entre as placas de um capacitor sólido é igual à soma da força de suas placas. , e desde para um corpo homogêneo é satisfeito, então , ou seja a capacitância é diretamente proporcional à área das placas e inversamente proporcional à distância entre elas. Quando um dielétrico é introduzido entre as placas, sua capacitância aumenta por um fator de e, onde e é a constante dielétrica do material introduzido.

38. A constante dielétrica. Energia do campo elétrico.

A permissividade dielétrica é uma quantidade física que caracteriza a razão entre o módulo do campo elétrico no vácuo e o módulo do campo elétrico em um dielétrico homogêneo. O trabalho do campo elétrico é igual, mas quando o capacitor é carregado, sua tensão aumenta de 0 antes da você, é por isso . Portanto, a energia potencial do capacitor é igual a .

39. Corrente elétrica. Força atual. Condições para a existência de uma corrente elétrica.

A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas. A direção da corrente é considerada o movimento de cargas positivas. As cargas elétricas podem se mover de maneira ordenada sob a influência de um campo elétrico. Portanto, uma condição suficiente para a existência de uma corrente é a presença de um campo e portadores de carga livres. Um campo elétrico pode ser criado por dois corpos conectados de cargas opostas. Taxa de carga D q, transferido através da seção transversal do condutor para o intervalo de tempo D t a este intervalo é chamado de força atual. Se a intensidade da corrente não mudar com o tempo, a corrente é chamada de constante. Para que uma corrente exista em um condutor por muito tempo, é necessário que as condições que causam a corrente permaneçam inalteradas.<схема с один резистором и батареей>. As forças que fazem com que a carga se mova dentro da fonte de corrente são chamadas de forças externas. Em uma célula galvânica (e qualquer bateria - por exemplo???) são as forças de uma reação química, em uma máquina de corrente contínua - a força de Lorentz.

40. Lei de Ohm para uma seção de corrente. resistência do condutor. A dependência da resistência dos condutores na temperatura. Supercondutividade. Ligação em série e em paralelo de condutores.

A relação de tensão entre as extremidades de uma seção de um circuito elétrico para a intensidade da corrente é um valor constante e é chamado de resistência. A unidade de resistência é 0 ohm, a resistência de 1 ohm tem uma seção do circuito na qual, com uma intensidade de corrente de 1 ampere, a tensão é de 1 volt. A resistência é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcional à área da seção transversal, onde r é a resistividade elétrica, um valor constante para uma dada substância sob determinadas condições. Quando aquecido, a resistividade dos metais aumenta de acordo com uma lei linear, onde r 0 é a resistividade em 0 0 С, a é o coeficiente de resistência da temperatura, específico para cada metal. Em temperaturas próximas ao zero absoluto, a resistência das substâncias cai drasticamente para zero. Este fenômeno é chamado de supercondutividade. A passagem de corrente em materiais supercondutores ocorre sem perdas para aquecimento do condutor.

A lei de Ohm para uma seção de um circuito é chamada de equação. Quando os condutores são conectados em série, a intensidade da corrente é a mesma em todos os condutores, e a tensão nas extremidades do circuito é igual à soma das tensões em todos os condutores conectados em série. . Quando os condutores são conectados em série, a resistência total é igual à soma das resistências dos componentes. Com uma conexão paralela, a tensão nas extremidades de cada seção do circuito é a mesma e a intensidade da corrente se ramifica em partes separadas. Daqui. Quando os condutores são conectados em paralelo, o recíproco da resistência total é igual à soma dos recíprocos das resistências de todos os condutores conectados em paralelo.

41. Trabalho e potência atual. Força eletromotriz. Lei de Ohm para um circuito completo.

O trabalho das forças do campo elétrico que cria uma corrente elétrica é chamado de trabalho da corrente. Trabalhar MAS corrente na área com resistência R no tempo D té igual a . A potência da corrente elétrica é igual à razão do trabalho para o tempo de conclusão, ou seja, . O trabalho é expresso, como de costume, em joules, potência - em watts. Se nenhum trabalho for realizado na seção do circuito sob a influência de um campo elétrico e nenhuma reação química ocorrer, então o trabalho leva ao aquecimento do condutor. Neste caso, o trabalho é igual à quantidade de calor liberada pelo condutor de corrente (Lei de Joule-Lenz).

Em um circuito elétrico, o trabalho é realizado não apenas na seção externa, mas também na bateria. A resistência elétrica de uma fonte de corrente é chamada de resistência interna r. Na seção interna do circuito, uma quantidade de calor igual a é liberada. O trabalho total das forças do campo eletrostático ao se mover ao longo de um circuito fechado é zero, então todo o trabalho é feito devido a forças externas que mantêm uma tensão constante. A razão entre o trabalho das forças externas e a carga transferida é chamada de força eletromotriz da fonte, onde D q- taxa transferível. Se, como resultado da passagem de corrente contínua, ocorreu apenas o aquecimento dos condutores, de acordo com a lei da conservação de energia , ou seja . A corrente em um circuito elétrico é diretamente proporcional à EMF e inversamente proporcional à impedância do circuito.

42. Semicondutores. Condutividade elétrica de semicondutores e sua dependência da temperatura. Condutividade intrínseca e impureza de semicondutores.

Muitas substâncias não conduzem corrente tão bem quanto os metais, mas ao mesmo tempo não são dielétricos. Uma das diferenças entre os semicondutores é que, quando aquecidos ou iluminados, sua resistividade não aumenta, mas diminui. Mas sua principal propriedade praticamente aplicável acabou sendo a condutividade unilateral. Devido à distribuição desigual da energia do movimento térmico em um cristal semicondutor, alguns átomos são ionizados. Os elétrons liberados não podem ser capturados pelos átomos circundantes, porque suas ligações de valência estão saturadas. Esses elétrons livres podem se mover no metal, criando uma corrente de condução de elétrons. Ao mesmo tempo, um átomo, do qual um elétron escapou, torna-se um íon. Este íon é neutralizado pela captura de um átomo de um vizinho. Como resultado desse movimento caótico, ocorre um movimento de um local com um íon ausente, que é visível externamente como um movimento de carga positiva. Isso é chamado de corrente de condução do buraco. Em um cristal semicondutor ideal, a corrente é gerada pelo movimento de um número igual de elétrons livres e lacunas. Este tipo de condução é chamado de condução intrínseca. À medida que a temperatura diminui, o número de elétrons livres, que é proporcional à energia média dos átomos, diminui e o semicondutor torna-se semelhante a um dielétrico. Às vezes, impurezas são adicionadas a um semicondutor para melhorar a condutividade, que são doadoras (aumentam o número de elétrons sem aumentar o número de lacunas) e aceitadoras (aumentam o número de lacunas sem aumentar o número de elétrons). Semicondutores onde o número de elétrons excede o número de buracos são chamados de semicondutores eletrônicos, ou semicondutores do tipo n. Semicondutores onde o número de buracos excede o número de elétrons são chamados de semicondutores de buracos, ou semicondutores do tipo p.

43. Diodo semicondutor. Transistor.

Um diodo semicondutor é formado por pn transição, ou seja, de dois semicondutores conectados de diferentes tipos de condutividade. Quando combinados, os elétrons se difundem em R-semicondutor. Isso leva ao aparecimento de íons positivos não compensados ​​da impureza doadora no semicondutor eletrônico e íons negativos da impureza aceitadora, que capturaram os elétrons difundidos, no semicondutor de lacuna. Um campo elétrico se desenvolve entre as duas camadas. Se uma carga positiva for aplicada à região com condutividade eletrônica e uma carga negativa for aplicada à região com condução de furos, o campo de bloqueio aumentará, a força da corrente cairá acentuadamente e quase não depende da tensão. Esse método de ativação é chamado de bloqueio e a corrente que flui no diodo é chamada de reversa. Se uma carga positiva for aplicada à região com condutividade do buraco e uma carga negativa for aplicada à região com eletrônica, o campo de bloqueio enfraquecerá, a corrente através do diodo neste caso depende apenas da resistência do circuito externo. Esse método de ativação é chamado de throughput e a corrente que flui no diodo é chamada de direta.

Um transistor, também conhecido como triodo semicondutor, consiste em dois pn(ou n-p) transições. A parte do meio do cristal é chamada de base, as extremas são o emissor e o coletor. Transistores em que a base tem condutividade de furos são chamados de transistores. p-n-p transição. Para acionar um transistor p-n-p tipo, uma tensão de polaridade negativa em relação ao emissor é aplicada ao coletor. A tensão de base pode ser positiva ou negativa. Porque houver mais buracos, então a corrente principal através da junção será o fluxo de difusão de buracos de R- áreas. Se uma pequena tensão direta for aplicada ao emissor, uma corrente de furo fluirá através dele, difundindo-se de R-áreas em n-área (base). Mas desde a base é estreita, então os buracos voam através dela, acelerados pelo campo, para o coletor. (???, algo aqui eu não entendi...). O transistor é capaz de distribuir a corrente, amplificando-a assim. A razão entre a variação da corrente no circuito coletor e a variação da corrente no circuito de base, todas as outras coisas sendo iguais, é um valor constante, chamado coeficiente de transferência integral da corrente de base. Portanto, alterando a corrente no circuito base, é possível obter mudanças na corrente no circuito coletor. (???)

44. Corrente elétrica em gases. Tipos de descargas de gás e sua aplicação. O conceito de plasma.

O gás sob a influência da luz ou do calor pode se tornar um condutor de corrente. O fenômeno da corrente que passa por um gás sob a condição de influência externa é chamado de descarga elétrica não auto-sustentada. O processo de formação de íons gasosos sob a influência da temperatura é chamado de ionização térmica. O aparecimento de íons sob a influência da radiação luminosa é a fotoionização. Um gás no qual uma parte significativa das moléculas é ionizada é chamado de plasma. A temperatura do plasma atinge vários milhares de graus. Os elétrons e íons do plasma são capazes de se mover sob a influência de um campo elétrico. Com um aumento na intensidade do campo, dependendo da pressão e da natureza do gás, ocorre uma descarga sem a influência de ionizadores externos. Esse fenômeno é chamado de descarga elétrica autossustentável. Para que um elétron ionize um átomo quando o atinge, ele deve ter uma energia não inferior ao trabalho de ionização. Essa energia pode ser adquirida por um elétron sob a influência das forças de um campo elétrico externo em um gás em seu caminho livre, ou seja, . Porque o caminho livre médio é pequeno, a auto-descarga só é possível em altas intensidades de campo. Em baixa pressão de gás, uma descarga incandescente é formada, o que é explicado por um aumento na condutividade do gás durante a rarefação (o caminho livre médio aumenta). Se a força da corrente na auto-descarga for muito alta, os impactos dos elétrons podem causar aquecimento do cátodo e do ânodo. Os elétrons são emitidos da superfície do cátodo em alta temperatura, o que mantém a descarga no gás. Este tipo de descarga é chamado de arco.

45. Corrente elétrica no vácuo. Emissão termionica. Tubo de raios catódicos.

Não há portadores de carga livres no vácuo, portanto, sem influência externa, não há corrente no vácuo. Pode ocorrer se um dos eletrodos for aquecido a uma temperatura alta. O cátodo aquecido emite elétrons de sua superfície. O fenômeno de emissão de elétrons livres da superfície de corpos aquecidos é chamado de emissão termiônica. O dispositivo mais simples que usa emissão termiônica é um diodo eletrovácuo. O ânodo consiste em uma placa de metal, o cátodo é feito de um fio fino enrolado. Uma nuvem de elétrons é criada ao redor do cátodo quando é aquecido. Se você conectar o cátodo ao terminal positivo da bateria e o ânodo ao terminal negativo, o campo dentro do diodo deslocará os elétrons em direção ao cátodo e não haverá corrente. Se você conectar o oposto - o ânodo ao positivo e o cátodo ao menos - o campo elétrico moverá os elétrons em direção ao ânodo. Isso explica a propriedade de condução unilateral do diodo. O fluxo de elétrons que se movem do cátodo para o ânodo pode ser controlado usando um campo eletromagnético. Para fazer isso, o diodo é modificado e uma grade é adicionada entre o ânodo e o cátodo. O dispositivo resultante é chamado de triodo. Se um potencial negativo for aplicado à grade, o campo entre a grade e o cátodo impedirá que o elétron se mova. Se você aplicar positivo, o campo impedirá o movimento dos elétrons. Os elétrons emitidos pelo cátodo podem ser acelerados a altas velocidades com a ajuda de campos elétricos. A capacidade dos feixes de elétrons se desviarem sob a influência de campos eletromagnéticos é usada em um CRT.

46. ​​Interação magnética de correntes. Um campo magnético. A força que atua em um condutor de corrente em um campo magnético. Indução de campo magnético.

Se uma corrente passa pelos condutores na mesma direção, eles se atraem e, se iguais, eles se repelem. Consequentemente, há alguma interação entre os condutores, que não pode ser explicada pela presença de um campo elétrico, uma vez que. Em geral, os condutores são eletricamente neutros. Um campo magnético é criado por cargas elétricas em movimento e atua apenas em cargas em movimento. O campo magnético é um tipo especial de matéria e é contínuo no espaço. A passagem de uma corrente elétrica através de um condutor é acompanhada pela geração de um campo magnético, independentemente do meio. A interação magnética dos condutores é usada para determinar a magnitude da força da corrente. 1 ampere - a força da corrente que passa por dois condutores paralelos de comprimento ¥ e uma pequena seção transversal, localizada a uma distância de 1 metro um do outro, na qual o fluxo magnético causa uma força de interação para baixo igual a cada metro de comprimento . A força com que um campo magnético atua sobre um condutor que transporta corrente é chamada de força ampere. Para caracterizar a capacidade de um campo magnético de afetar um condutor com corrente, existe uma quantidade chamada indução magnética. O módulo de indução magnética é igual à razão entre o valor máximo da força Ampere agindo em um condutor de corrente para a força da corrente no condutor e seu comprimento. A direção do vetor de indução é determinada pela regra da mão esquerda (na mão é um condutor, no polegar é a força, na palma é a indução). A unidade de indução magnética é o tesla, que é igual à indução de tal fluxo magnético, no qual a força máxima de Ampere de 1 Newton atua em 1 metro do condutor com uma corrente de 1 ampere. Uma linha em qualquer ponto do qual o vetor de indução magnética é direcionado tangencialmente é chamada de linha de indução magnética. Se em todos os pontos de algum espaço o vetor de indução tem o mesmo valor em valor absoluto e a mesma direção, então o campo nesta parte é chamado de homogêneo. Dependendo do ângulo de inclinação do condutor de corrente em relação ao vetor de indução magnética, a força de Ampère muda em proporção ao seno do ângulo.

47. Lei de Ampère. A ação de um campo magnético sobre uma carga em movimento. Força Lorentz.

A ação de um campo magnético sobre uma corrente em um condutor indica que ele atua sobre cargas em movimento. Força atual EU no condutor está relacionado com a concentração n partículas carregadas livres, velocidade v seu movimento ordenado e área S seção transversal do condutor pela expressão , onde qé a carga de uma partícula. Substituindo esta expressão na fórmula da força de Ampère, obtemos . Porque nSlé igual ao número de partículas livres em um condutor de comprimento eu, então a força agindo do lado do campo em uma partícula carregada movendo-se com velocidade v em um ângulo a com o vetor de indução magnética Bé igual a . Essa força é chamada de força de Lorentz. A direção da força de Lorentz para uma carga positiva é determinada pela regra da mão esquerda. Em um campo magnético uniforme, uma partícula que se move perpendicularmente às linhas de indução do campo magnético adquire aceleração centrípeta sob a ação da força de Lorentz e se move em círculo. O raio do círculo e o período de revolução são determinados pelas expressões . A independência do período de revolução do raio e da velocidade é usada no acelerador de partículas carregadas - o cíclotron.

48. Propriedades magnéticas da matéria. Ferroímãs.

A interação eletromagnética depende do meio em que as cargas estão localizadas. Se você pendurar uma bobina pequena perto de uma bobina grande, ela se desviará. Se um núcleo de ferro for inserido em um grande, o desvio aumentará. Essa mudança mostra que a indução muda à medida que o núcleo é introduzido. As substâncias que aumentam significativamente o campo magnético externo são chamadas de ferromagnetos. Uma quantidade física que mostra quantas vezes a indutância de um campo magnético em um meio difere da indutância de um campo no vácuo é chamada de permeabilidade magnética. Nem todas as substâncias amplificam o campo magnético. Os paraímãs criam um campo fraco que coincide em direção com o externo. Diamagnets enfraquecem o campo externo com seu campo. O ferromagnetismo é explicado pelas propriedades magnéticas do elétron. Um elétron é uma carga em movimento e, portanto, tem seu próprio campo magnético. Em alguns cristais existem condições para a orientação paralela dos campos magnéticos dos elétrons. Como resultado disso, regiões magnetizadas, chamadas domínios, aparecem dentro do cristal ferromagnético. À medida que o campo magnético externo aumenta, os domínios ordenam sua orientação. A um certo valor de indução, ocorre a ordenação completa da orientação dos domínios e a saturação magnética se estabelece. Quando um ferroímã é removido de um campo magnético externo, nem todos os domínios perdem sua orientação e o corpo se torna um ímã permanente. A ordenação da orientação do domínio pode ser perturbada por vibrações térmicas dos átomos. A temperatura na qual uma substância deixa de ser um ferromagneto é chamada de temperatura de Curie.

49. Indução eletromagnética. fluxo magnético. Lei da indução eletromagnética. regra de Lenz.

Em um circuito fechado, quando o campo magnético muda, surge uma corrente elétrica. Essa corrente é chamada de corrente indutiva. O fenômeno da ocorrência de corrente em um circuito fechado com mudanças no campo magnético que penetra no circuito é chamado de indução eletromagnética. O aparecimento de uma corrente em um circuito fechado indica a presença de forças externas de natureza não eletrostática ou a ocorrência de EMF de indução. Uma descrição quantitativa do fenômeno da indução eletromagnética é dada com base no estabelecimento de uma relação entre a indução EMF e o fluxo magnético. fluxo magnético F através da superfície é chamada de grandeza física igual ao produto da área da superfície S por módulo do vetor de indução magnética B e pelo cosseno do ângulo a entre ele e a normal à superfície . A unidade de fluxo magnético é o weber, igual ao fluxo, que, ao diminuir uniformemente até zero em 1 segundo, causa uma fem de 1 volt. A direção da corrente de indução depende se o fluxo que penetra no circuito aumenta ou diminui, bem como da direção do campo em relação ao circuito. A formulação geral da regra de Lenz: a corrente de indução que surge em um circuito fechado tem tal direção que o fluxo magnético criado por ela através da área delimitada pelo circuito tende a compensar a mudança no fluxo magnético que causa essa corrente. Lei da indução eletromagnética: O EMF de indução em um circuito fechado é diretamente proporcional à taxa de variação do fluxo magnético através da superfície limitada por este circuito e é igual à taxa de variação deste fluxo, levando em conta o Lenz regra. Ao trocar o EMF em uma bobina composta por n voltas idênticas, a fem total em n vezes mais EMF em uma única bobina. Para um campo magnético uniforme, baseado na definição de fluxo magnético, segue-se que a indução é 1 tesla se o fluxo através de um circuito de 1 metro quadrado for 1 weber. A ocorrência de uma corrente elétrica em um condutor fixo não é explicada pela interação magnética, pois O campo magnético atua apenas em cargas em movimento. O campo elétrico que ocorre quando o campo magnético muda é chamado de campo elétrico de vórtice. O trabalho das forças do campo de vórtices sobre o movimento das cargas é o EMF da indução. O campo de vórtices não está conectado com cargas e é uma linha fechada. O trabalho das forças deste campo ao longo de um contorno fechado pode ser diferente de zero. O fenômeno da indução eletromagnética também ocorre quando a fonte de fluxo magnético está em repouso e o condutor está em movimento. Neste caso, a causa da indução EMF, igual a , é a força de Lorentz.

50. O fenômeno da auto-indução. Indutância. A energia do campo magnético.

Uma corrente elétrica que passa por um condutor cria um campo magnético ao seu redor. fluxo magnético F através do contorno é proporcional ao vetor de indução magnética NO, e indução, por sua vez, a força da corrente no condutor. Portanto, para o fluxo magnético, podemos escrever . O coeficiente de proporcionalidade é chamado de indutância e depende das propriedades do condutor, de suas dimensões e do ambiente em que está localizado. A unidade de indutância é henry, a indutância é 1 henry, se a uma intensidade de corrente de 1 ampere o fluxo magnético é 1 weber. Quando a intensidade da corrente na bobina muda, o fluxo magnético criado por essa corrente muda. Uma mudança no fluxo magnético causa o aparecimento de uma indução EMF na bobina. O fenômeno do aparecimento de uma indução EMF em uma bobina como resultado de uma mudança na intensidade da corrente neste circuito é chamado de auto-indução. De acordo com a regra de Lenz, a EMF de auto-indução evita o aumento quando o circuito é ligado e diminui quando o circuito é desligado. EMF de auto-indução surgindo em uma bobina com indutância eu, de acordo com a lei da indução eletromagnética é igual a . Suponha que quando a rede é desconectada da fonte, a corrente diminui de acordo com uma lei linear. Então a EMF de auto-indução tem um valor constante igual a . Durante t em uma diminuição linear no circuito, uma carga passará. Neste caso, o trabalho da corrente elétrica é igual a . Este trabalho é feito para a luz de energia W m campo magnético da bobina.

51. Vibrações harmônicas. Amplitude, período, frequência e fase das oscilações.

Vibrações mecânicas são os movimentos de corpos que se repetem exatamente ou aproximadamente o mesmo em intervalos regulares. As forças que atuam entre os corpos dentro do sistema de corpos considerado são chamadas de forças internas. As forças que atuam sobre os corpos do sistema de outros corpos são chamadas de forças externas. As oscilações livres são chamadas de oscilações que surgiram sob a influência de forças internas, por exemplo, um pêndulo em um fio. As oscilações sob a ação de forças externas são oscilações forçadas, por exemplo, um pistão em um motor. Uma característica comum de todos os tipos de oscilações é a repetibilidade do processo de movimento após um determinado intervalo de tempo. As oscilações descritas pela equação são chamadas de harmônicas. . Em particular, as vibrações que ocorrem em um sistema com uma força restauradora proporcional à deformação são harmônicas. O intervalo mínimo pelo qual o movimento do corpo é repetido é chamado de período de oscilação. T. A quantidade física que é o recíproco do período de oscilação e caracteriza o número de oscilações por unidade de tempo é chamada de frequência. A frequência é medida em hertz, 1 Hz = 1 s -1. Também é utilizado o conceito de frequência cíclica, que determina o número de oscilações em 2p segundos. O módulo de deslocamento máximo da posição de equilíbrio é chamado de amplitude. O valor sob o sinal do cosseno é a fase das oscilações, j 0 é a fase inicial das oscilações. As derivadas também mudam harmonicamente, e , e a energia mecânica total com um desvio arbitrário X(ângulo, coordenada, etc.) , Onde MAS e NO são constantes determinadas pelos parâmetros do sistema. Diferenciando essa expressão e levando em conta a ausência de forças externas, é possível escrever o que , de onde .

52. Pêndulo matemático. Vibração de uma carga em uma mola. Período de oscilação de um pêndulo matemático e um peso em uma mola.

Um corpo de tamanho pequeno, suspenso em um fio inextensível, cuja massa é desprezível em comparação com a massa do corpo, é chamado de pêndulo matemático. A posição vertical é a posição de equilíbrio, na qual a força da gravidade é equilibrada pela força da elasticidade. Com pequenos desvios do pêndulo da posição de equilíbrio, surge uma força resultante, direcionada para a posição de equilíbrio, e suas oscilações são harmônicas. O período de oscilações harmônicas de um pêndulo matemático em um pequeno ângulo de oscilação é igual a . Para derivar esta fórmula, escrevemos a segunda lei de Newton para o pêndulo. O pêndulo é acionado pela força da gravidade e pela tensão da corda. Sua resultante em um pequeno ângulo de deflexão é . Consequentemente, , Onde .

Com vibrações harmônicas de um corpo suspenso por uma mola, a força elástica é igual de acordo com a lei de Hooke. De acordo com a segunda lei de Newton.

53. Conversão de energia durante vibrações harmônicas. Vibrações forçadas. Ressonância.

Quando o pêndulo matemático se desvia da posição de equilíbrio, sua energia potencial aumenta, porque a distância da terra aumenta. Ao se mover para a posição de equilíbrio, a velocidade do pêndulo aumenta e a energia cinética aumenta, devido à diminuição da reserva potencial. Na posição de equilíbrio, a energia cinética é máxima, a energia potencial é mínima. Na posição de desvio máximo - vice-versa. Com mola - o mesmo, mas não a energia potencial no campo gravitacional da Terra, mas a energia potencial da mola é tomada. As vibrações livres são sempre amortecidas, ou seja, com amplitude decrescente, porque energia é gasta na interação com os corpos circundantes. A perda de energia neste caso é igual ao trabalho das forças externas durante o mesmo tempo. A amplitude depende da frequência da mudança de força. Atinge sua amplitude máxima na frequência de oscilações da força externa, que coincide com a frequência natural de oscilações do sistema. O fenômeno de um aumento na amplitude das oscilações forçadas nas condições descritas é chamado de ressonância. Como na ressonância, a força externa realiza o trabalho positivo máximo para o período, a condição de ressonância pode ser definida como a condição de transferência máxima de energia para o sistema.

54. Propagação de vibrações em meios elásticos. Ondas transversais e longitudinais. Comprimento de onda. Relação do comprimento de onda com a velocidade de sua propagação. Ondas sonoras. Velocidade do som. Ultrassom

A excitação de oscilações em um local do meio causa oscilações forçadas de partículas vizinhas. O processo de propagação de vibrações no espaço é chamado de onda. As ondas nas quais as vibrações ocorrem perpendicularmente à direção de propagação são chamadas de ondas transversais. As ondas nas quais as vibrações ocorrem ao longo da direção de propagação da onda são chamadas de ondas longitudinais. Ondas longitudinais podem surgir em todos os meios, ondas transversais - em sólidos sob a ação de forças elásticas durante a deformação ou forças de tensão superficial e forças de gravidade. A velocidade de propagação das oscilações v no espaço é chamada de velocidade da onda. A distância l entre os pontos mais próximos uns dos outros, oscilando nas mesmas fases, é chamada de comprimento de onda. A dependência do comprimento de onda da velocidade e do período é expressa como , ou . Quando ocorrem ondas, sua frequência é determinada pela frequência de oscilação da fonte, e a velocidade é determinada pelo meio onde se propagam, portanto, ondas de mesma frequência podem ter comprimentos diferentes em meios diferentes. Os processos de compressão e rarefação no ar se propagam em todas as direções e são chamados de ondas sonoras. As ondas sonoras são longitudinais. A velocidade do som, como a velocidade de qualquer onda, depende do meio. No ar, a velocidade do som é 331 m/s, na água - 1500 m/s, no aço - 6000 m/s. A pressão sonora é a pressão adicional em um gás ou líquido causada por uma onda sonora. A intensidade do som é medida pela energia transportada pelas ondas sonoras por unidade de tempo através de uma unidade de área de uma seção perpendicular à direção de propagação da onda, e é medida em watts por metro quadrado. A intensidade de um som determina sua intensidade. A altura do som é determinada pela frequência das vibrações. O ultra-som e o infra-som são chamados de vibrações sonoras que estão além dos limites da audição com frequências de 20 quilohertz e 20 hertz, respectivamente.

55. Oscilações eletromagnéticas livres no circuito. Conversão de energia em um circuito oscilatório. Frequência natural de oscilações no circuito.

Um circuito elétrico oscilatório é um sistema que consiste em um capacitor e uma bobina conectados em um circuito fechado. Quando uma bobina é conectada a um capacitor, uma corrente é gerada na bobina e a energia do campo elétrico é convertida em energia de um campo magnético. O capacitor não descarrega instantaneamente, porque. isso é evitado pelo EMF de auto-indução na bobina. Quando o capacitor estiver completamente descarregado, a autoindução EMF impedirá que a corrente diminua e a energia do campo magnético se transformará em energia elétrica. A corrente que surge neste caso carregará o capacitor e o sinal da carga nas placas será oposto ao original. Depois disso, o processo é repetido até que toda a energia seja gasta no aquecimento dos elementos do circuito. Assim, a energia do campo magnético no circuito oscilatório é convertida em energia elétrica e vice-versa. Para a energia total do sistema, é possível escrever as relações: , de onde por um momento arbitrário de tempo. Como se sabe, para uma cadeia completa . Supondo que no caso ideal R” 0, finalmente obtemos , ou . A solução desta equação diferencial é a função , Onde . O valor de w é chamado de sua própria frequência circular (cíclica) de oscilações no circuito.

56. Oscilações elétricas forçadas. Corrente elétrica alternada. Alternador. alimentação CA.

A corrente alternada em circuitos elétricos é o resultado da excitação de oscilações eletromagnéticas forçadas neles. Deixe uma bobina plana ter uma área S e o vetor de indução B faz um ângulo j com a perpendicular ao plano da bobina. fluxo magnético F através da área da bobina neste caso é determinado pela expressão . Quando a bobina gira com uma frequência n, o ângulo j muda de acordo com a lei ., então a expressão para o fluxo tomará a forma. Mudanças no fluxo magnético criam uma fem de indução igual a menos a taxa de mudança de fluxo. Portanto, a mudança na EMF de indução ocorrerá de acordo com a lei harmônica. A tensão retirada da saída do gerador é proporcional ao número de voltas do enrolamento. Quando a tensão muda de acordo com a lei harmônica a intensidade do campo no condutor varia de acordo com a mesma lei. Sob a ação do campo, surge algo cuja frequência e fase coincidem com a frequência e fase das oscilações de tensão. As flutuações de corrente no circuito são forçadas, surgindo sob a influência de uma tensão alternada aplicada. Se as fases da corrente e da tensão coincidem, a potência da corrente alternada é igual ou . O valor médio do cosseno quadrado ao longo do período é 0,5, então . O valor efetivo da intensidade da corrente é a intensidade da corrente contínua, que libera a mesma quantidade de calor no condutor que a corrente alternada. Na amplitude Imax oscilações harmônicas da corrente, a tensão efetiva é igual a. O valor da corrente da tensão também é várias vezes menor que o seu valor de amplitude.A potência média da corrente quando as fases de oscilação coincidem é determinada através da tensão efetiva e da intensidade da corrente.

57. Resistência ativa, indutiva e capacitiva.

resistência ativa R chamada de grandeza física igual à razão entre a potência e o quadrado da corrente, que é obtida a partir da expressão da potência. Em baixas frequências, praticamente não depende da frequência e coincide com a resistência elétrica do condutor.

Deixe uma bobina ser conectada a um circuito de corrente alternada. Então, quando a força da corrente muda de acordo com a lei, a fem de auto-indução aparece na bobina. Porque a resistência elétrica da bobina é zero, então o EMF é igual a menos a tensão nas extremidades da bobina, criada por um gerador externo (??? Que outro gerador???). Portanto, uma mudança na corrente causa uma mudança na tensão, mas com uma mudança de fase . O produto é a amplitude das flutuações de tensão, ou seja, . A razão entre a amplitude das flutuações de tensão na bobina e a amplitude das flutuações de corrente é chamada de reatância indutiva .

Seja um capacitor no circuito. Quando ligado, ele carrega por um quarto do período, depois descarrega a mesma quantidade, depois a mesma coisa, mas com uma mudança de polaridade. Quando a tensão no capacitor muda de acordo com a lei harmônica a carga em suas placas é igual a . A corrente no circuito ocorre quando a carga muda: , assim como no caso de uma bobina, a amplitude das oscilações da corrente é igual a . O valor igual à razão entre a amplitude e a intensidade da corrente é chamado de capacitância .

58. Lei de Ohm para corrente alternada.

Considere um circuito composto por um resistor, uma bobina e um capacitor conectados em série. A qualquer momento, a tensão aplicada é igual à soma das tensões em cada elemento. As flutuações de corrente em todos os elementos ocorrem de acordo com a lei. As flutuações de tensão no resistor estão em fase com as flutuações de corrente, as flutuações de tensão no capacitor ficam atrás das flutuações de corrente em fase, as flutuações de tensão na bobina levam as flutuações de corrente em fase a (por que eles estão atrasados?). Portanto, a condição de igualdade da soma das tensões ao total pode ser escrita como. Usando o diagrama vetorial, você pode ver que a amplitude da tensão no circuito é , ou , ou seja. . A impedância do circuito é indicada . É óbvio a partir do diagrama que a tensão também flutua de acordo com a lei harmônica . A fase inicial j pode ser encontrada pela fórmula . A potência instantânea no circuito AC é igual a. Como o valor médio do cosseno quadrado no período é 0,5, . Se houver uma bobina e um capacitor no circuito, então de acordo com a lei de Ohm para corrente alternada. O valor é chamado de fator de potência.

59. Ressonância em um circuito elétrico.

As resistências capacitivas e indutivas dependem da frequência da tensão aplicada. Portanto, em uma amplitude de tensão constante, a amplitude da intensidade da corrente depende da frequência. Em tal valor de frequência, no qual, a soma das tensões na bobina e no capacitor se torna igual a zero, porque suas oscilações são opostas em fase. Como resultado, a tensão na resistência ativa na ressonância acaba sendo igual à tensão total e a intensidade da corrente atinge seu valor máximo. Expressamos as resistências indutivas e capacitivas na ressonância: , Consequentemente . Esta expressão mostra que na ressonância, a amplitude das flutuações de tensão na bobina e no capacitor pode exceder a amplitude das flutuações de tensão aplicadas.

60. Transformador.

O transformador consiste em duas bobinas com um número diferente de voltas. Quando uma tensão é aplicada a uma das bobinas, uma corrente é gerada nela. Se a tensão mudar de acordo com a lei harmônica, a corrente também mudará de acordo com a mesma lei. O fluxo magnético que passa pela bobina é . Quando o fluxo magnético muda em cada volta da primeira bobina, surge a fem de auto-indução. O produto é a amplitude da EMF em uma volta, a EMF total na bobina primária. A bobina secundária é perfurada pelo mesmo fluxo magnético, portanto. Porque os fluxos magnéticos são os mesmos, então. A resistência ativa do enrolamento é pequena em comparação com a reatância indutiva, de modo que a tensão é aproximadamente igual à EMF. Daqui. Coeficiente Para chamado de razão de transformação. As perdas por aquecimento dos fios e núcleos são pequenas, portanto F 1” F 2. O fluxo magnético é proporcional à corrente no enrolamento e ao número de espiras. Portanto, ou seja, . Aqueles. o transformador aumenta a tensão em Para vezes, reduzindo a corrente na mesma quantidade. A potência atual em ambos os circuitos, desprezando as perdas, é a mesma.

61. Ondas eletromagnéticas. A velocidade de sua propagação. Propriedades das ondas eletromagnéticas.

Qualquer mudança no fluxo magnético no circuito causa o aparecimento de uma corrente de indução nele. Sua aparência é explicada pelo aparecimento de um campo elétrico de vórtice com qualquer mudança no campo magnético. Uma lareira elétrica de vórtice tem a mesma propriedade que uma comum - para gerar um campo magnético. Assim, uma vez iniciado, o processo de geração mútua de campos magnéticos e elétricos continua ininterruptamente. Os campos elétricos e magnéticos que compõem as ondas eletromagnéticas também podem existir no vácuo, ao contrário de outros processos ondulatórios. A partir de experimentos com interferência, estabeleceu-se a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas, que era de aproximadamente . No caso geral, a velocidade de uma onda eletromagnética em um meio arbitrário é calculada pela fórmula . A densidade de energia dos componentes elétricos e magnéticos são iguais entre si: , Onde . As propriedades das ondas eletromagnéticas são semelhantes às de outros processos ondulatórios. Ao passar pela interface entre dois meios, eles são parcialmente refletidos, parcialmente refratados. Eles não são refletidos na superfície do dielétrico, mas são quase completamente refletidos nos metais. As ondas eletromagnéticas têm as propriedades de interferência (experiência de Hertz), difração (placa de alumínio), polarização (grade).

62. Princípios de radiocomunicação. O receptor de rádio mais simples.

Para a implementação da comunicação de rádio, é necessário prever a possibilidade de radiação de ondas eletromagnéticas. Quanto maior o ângulo entre as placas do capacitor, mais livremente as ondas EM se propagam no espaço. Na realidade, um circuito aberto consiste em uma bobina e um fio longo - uma antena. Uma extremidade da antena é aterrada, a outra é elevada acima da superfície da Terra. Porque Como a energia das ondas eletromagnéticas é proporcional à quarta potência da frequência, quando a corrente alternada das frequências sonoras oscila, as ondas EM praticamente não ocorrem. Portanto, o princípio da modulação é usado - frequência, amplitude ou fase. O gerador mais simples de oscilações moduladas é mostrado na figura. Deixe a frequência de oscilação do circuito mudar de acordo com a lei. Deixe que a frequência das vibrações sonoras moduladas também mude conforme , e W<(que diabos é isso exatamente???)(G é o inverso da resistência). Substituindo nesta expressão os valores de tensão, onde, obtemos . Porque na ressonância, as frequências distantes da frequência de ressonância são cortadas, então da expressão para eu o segundo, terceiro e quinto termos desaparecem; .

Considere um simples receptor de rádio. Consiste em uma antena, um circuito oscilatório com um capacitor variável, um diodo detector, um resistor e um telefone. A frequência do circuito oscilatório é selecionada de forma que coincida com a frequência da portadora, enquanto a amplitude das oscilações no capacitor se torna máxima. Isso permite que você selecione a frequência desejada de todas as recebidas. Do circuito, oscilações moduladas de alta frequência chegam ao detector. Depois de passar pelo detector, a corrente carrega o capacitor a cada meio ciclo e, no meio ciclo seguinte, quando nenhuma corrente passa pelo diodo, o capacitor descarrega através do resistor. (Acertei???).

64. Analogia entre vibrações mecânicas e elétricas.

As analogias entre as vibrações mecânicas e elétricas são assim:

Coordenada
Velocidade		Força atual
Aceleração		Taxa de alteração atual
		Indutância
Rigidez		Valor, recíproco capacidade elétrica
		Tensão
Viscosidade		Resistência
Energia potencial mola deformada		Energia do campo elétrico capacitor	Do ponto de vista matemático, esta equação é idêntica à equação de oscilação para um circuito oscilatório. Portanto, sua solução é , onde . 65. Escala de radiação eletromagnética. Dependência de propriedades de radiação eletromagnética em frequência. O uso de radiação eletromagnética. A faixa de ondas eletromagnéticas com um comprimento de 10 -6 m a m é ondas de rádio. Eles são usados ​​para comunicações de rádio e televisão. Comprimentos de 10 -6 m a 780 nm são ondas infravermelhas. Luz visível - de 780 nm a 400 nm. Radiação ultravioleta - de 400 a 10 nm. A radiação na faixa de 10 nm a 10 pm é radiação de raios X. Comprimentos de onda menores correspondem à radiação gama. (Inscrição???). Quanto menor o comprimento de onda (portanto, quanto maior a frequência), menos ondas são absorvidas pelo meio. 65. Propagação retilínea da luz. A velocidade da luz. Leis de reflexão e refração da luz. A linha reta que indica a direção de propagação da luz é chamada de feixe de luz. Na fronteira de dois meios, a luz pode ser parcialmente refletida e propagada no primeiro meio em uma nova direção, e também passar parcialmente pela fronteira e se propagar no segundo meio. O incidente, refletido e perpendicular à fronteira de dois meios, reconstruídos no ponto de incidência, estão no mesmo plano. O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência. Esta lei coincide com a lei de reflexão de ondas de qualquer natureza e é comprovada pelo princípio de Huygens. Quando a luz passa pela interface entre dois meios, a razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração é um valor constante para esses dois meios.<рисунок>. Valor n chamado índice de refração. O índice de refração de um meio em relação ao vácuo é chamado de índice de refração absoluto desse meio. Ao observar o efeito da refração, pode-se observar que no caso de uma transição de um meio de um meio opticamente mais denso para um menos denso, com um aumento gradual do ângulo de incidência, pode ser alcançado tal que o ângulo de refração torna-se igual a . Neste caso, a igualdade é cumprida. O ângulo de incidência a 0 é chamado de ângulo limite da reflexão total. Em ângulos maiores que 0 , ocorre a reflexão total. 66. Lente, imagem. fórmula da lente. Uma lente é um corpo transparente delimitado por duas superfícies esféricas. Uma lente que é mais espessa nas bordas do que no meio é chamada de côncava, e mais espessa no meio é chamada de convexa. A linha reta que passa pelos centros de ambas as superfícies esféricas da lente é chamada de eixo óptico principal da lente. Se a espessura da lente for pequena, podemos dizer que o eixo óptico principal se cruza com a lente em um ponto, chamado de centro óptico da lente. A linha reta que passa pelo centro óptico é chamada de eixo óptico secundário. Se um feixe de luz paralelo ao eixo óptico principal é direcionado para a lente, então o feixe será coletado no ponto próximo à lente convexa F, obtemos a fórmula da lente. Na fórmula da lente, a distância da lente à imagem virtual é considerada negativa. A potência óptica de uma lente biconvexa (e de fato qualquer) é determinada a partir do raio de sua curvatura e do índice de refração do vidro e do ar . 66. Coerência. Interferência da luz e sua aplicação na tecnologia. Difração da luz. Grade de difração. Nos fenômenos de difração e interferência, observam-se as propriedades ondulatórias da luz. Duas frequências de luz cuja diferença de fase é igual a zero são chamadas de coerentes entre si. Durante a interferência - a adição de ondas coerentes - surge um padrão de interferência estável no tempo de máximos e mínimos de iluminação. Com uma diferença de caminho, ocorre um máximo de interferência, em - mínimo. O fenômeno da deflexão da luz da propagação retilínea ao passar pela borda de um obstáculo é chamado de difração da luz. Este fenômeno é explicado pelo princípio de Huygens-Fresnel: uma perturbação em qualquer ponto é resultado da interferência de ondas secundárias emitidas por cada elemento da superfície da onda. A difração é usada em instrumentos espectrais. Um elemento desses dispositivos é uma grade de difração, que é uma placa transparente com um sistema de faixas paralelas opacas depositadas sobre ela, localizadas à distância d de um para o outro. Seja uma onda monocromática incidente na grade. Como resultado da difração de cada fenda, a luz se propaga não apenas na direção original, mas também em todas as outras. Se uma lente for colocada atrás da grade, no plano focal, os raios paralelos de todas as fendas se reunirão em uma tira. Raios paralelos vão com uma diferença de caminho. Quando a diferença de caminho é igual a um número inteiro de ondas, um máximo de interferência de luz é observado. Para cada comprimento de onda, a condição máxima é satisfeita para seu próprio valor do ângulo j, de modo que a grade decompõe a luz branca em um espectro. Quanto maior o comprimento de onda, maior o ângulo. 67. Dispersão da luz. O espectro da radiação eletromagnética. Espectroscopia. Análise espectral. Fontes de radiação e tipos de espectros. Um estreito feixe paralelo de luz branca, ao passar por um prisma, se decompõe em feixes de luz de cores diferentes. A faixa de cores visível neste caso é chamada de espectro contínuo. O fenômeno da dependência da velocidade da luz no comprimento de onda (frequência) é chamado de dispersão da luz. Este efeito é explicado pelo fato de que a luz branca consiste em ondas EM de diferentes comprimentos de onda, das quais depende o índice de refração. Tem o maior valor para a onda mais curta - violeta, a menor - para o vermelho. No vácuo, a velocidade da luz é a mesma, independentemente de sua frequência. Se a fonte do espectro for um gás rarefeito, o espectro terá a forma de linhas estreitas em um fundo preto. Gases, líquidos e sólidos comprimidos emitem um espectro contínuo, onde as cores se misturam perfeitamente. A natureza da aparência do espectro é explicada pelo fato de que cada elemento possui seu próprio conjunto específico do espectro emitido. Esta propriedade permite o uso de análise espectral para identificar a composição química de uma substância. Um espectroscópio é um dispositivo que é usado para estudar a composição espectral da luz emitida por uma determinada fonte. A decomposição é realizada usando uma rede de difração (melhor) ou um prisma; a óptica de quartzo é usada para estudar a região ultravioleta. 68. Efeito fotoelétrico e suas leis. quanta de luz. Equação de Einstein para o efeito fotoelétrico. Aplicação do efeito fotoelétrico na tecnologia. O fenômeno de retirar elétrons de corpos sólidos e líquidos sob a influência da luz é chamado de efeito fotoelétrico externo, e os elétrons retirados dessa maneira são chamados de fotoelétrons. As leis do efeito fotoelétrico foram estabelecidas experimentalmente - a velocidade máxima dos fotoelétrons é determinada pela frequência da luz e não depende de sua intensidade, para cada substância existe sua própria borda vermelha do efeito fotoelétrico, ou seja, tal frequência n min na qual o efeito fotoelétrico ainda é possível, o número de fotoelétrons arrancados por segundo é diretamente proporcional à intensidade da luz. A inércia do efeito fotoelétrico também é estabelecida - ocorre instantaneamente após o início da iluminação, desde que a borda vermelha seja excedida. A explicação do efeito fotoelétrico é possível com a ajuda da teoria quântica, que afirma a discrição da energia. Uma onda eletromagnética, de acordo com essa teoria, consiste em porções separadas - quanta (fótons). Ao absorver um quantum de energia, um fotoelétron adquire energia cinética, que pode ser encontrada a partir da equação de Einstein para o efeito fotoelétrico , onde A 0 é a função trabalho, o parâmetro da substância. O número de fotoelétrons que saem da superfície do metal é proporcional ao número de elétrons, que, por sua vez, depende da iluminação (intensidade da luz). 69. Experimentos de Rutherford sobre a dispersão de partículas alfa. Modelo nuclear do átomo. Os postulados quânticos de Bohr. O primeiro modelo da estrutura do átomo pertence a Thomson. Ele sugeriu que o átomo é uma bola carregada positivamente, dentro da qual há manchas de elétrons carregados negativamente. Rutherford conduziu um experimento sobre o depósito de partículas alfa rápidas em uma placa de metal. Ao mesmo tempo, observou-se que alguns deles se desviaram levemente da propagação retilínea, e alguns deles se desviaram em ângulos maiores que 2 0 . Isso foi explicado pelo fato de que a carga positiva no átomo não está contida de maneira uniforme, mas em um certo volume, muito menor que o tamanho do átomo. Essa parte central foi chamada de núcleo do átomo, onde estão concentradas a carga positiva e quase toda a massa. O raio do núcleo atômico tem dimensões da ordem de 10 a 15 M. Rutherford também propôs o chamado. modelo planetário do átomo, segundo o qual os elétrons giram em torno do átomo como planetas ao redor do sol. O raio da órbita mais distante = o raio do átomo. Mas este modelo contradizia a eletrodinâmica, porque movimento acelerado (incluindo elétrons em um círculo) é acompanhado pela emissão de ondas EM. Consequentemente, o elétron gradualmente perde sua energia e deve cair no núcleo. Na realidade, nem emissão nem queda de um elétron ocorre. N. Bohr deu uma explicação para isso, apresentando dois postulados - um sistema atômico só pode estar em certos estados em que não há emissão de luz, embora o movimento seja acelerado, e durante a transição de um estado para outro, ou absorção ou emissão de um quantum ocorre de acordo com a lei onde é a constante de Planck. Vários estados estacionários possíveis são determinados a partir da relação , Onde né um número inteiro. Para o movimento de um elétron em um círculo em um átomo de hidrogênio, a seguinte expressão é verdadeira: a força de Coulomb de interação com o núcleo. Daqui. Aqueles. em vista do postulado de quantização de energia de Bohr, o movimento só é possível ao longo de órbitas circulares estacionárias, cujos raios são definidos como . Todos os estados, exceto um, são condicionalmente estacionários, e apenas em um - o estado fundamental, no qual o elétron tem uma reserva mínima de energia - um átomo pode permanecer por um tempo arbitrariamente longo, e os estados restantes são chamados de excitados. 70. Emissão e absorção de luz pelos átomos. Laser. Os átomos podem emitir espontaneamente quanta de luz, enquanto ela passa de forma incoerente (porque cada átomo emite independentemente dos outros) e é chamado de espontâneo. A transição de um elétron do nível superior para o inferior pode ocorrer sob a influência de um campo eletromagnético externo com uma frequência igual à frequência de transição. Tal radiação é chamada de estimulada (induzida). Aqueles. como resultado da interação de um átomo excitado com um fóton de frequência correspondente, há uma alta probabilidade do aparecimento de dois fótons idênticos com a mesma direção e frequência. Uma característica da emissão estimulada é que ela é monocromática e coerente. Esta propriedade é a base para o funcionamento dos lasers (geradores quânticos ópticos). Para que uma substância amplifique a luz que a atravessa, é necessário que mais da metade de seus elétrons estejam em estado excitado. Tal estado é chamado de estado com uma população de nível inverso. Nesse caso, a absorção de fótons ocorrerá com menos frequência do que a emissão. Para a operação de um laser em uma haste de rubi, o chamado. lâmpada de bomba, cujo significado é criar uma população inversa. Nesse caso, se um átomo passar do estado metaestável para o estado fundamental, ocorrerá uma reação em cadeia de emissão de fótons. Com uma forma apropriada (parabólica) do espelho refletor, é possível criar um feixe em uma direção. A iluminação completa de todos os átomos excitados ocorre em 10-10 s, de modo que a potência do laser atinge bilhões de watts. Existem também lasers em lâmpadas a gás, cuja vantagem é a continuidade da radiação. 70. A composição do núcleo de um átomo. Isótopos. Energia de ligação dos núcleos atômicos. Reações nucleares. Carga elétrica de um núcleo atômico qé igual ao produto da carga elétrica elementar e ao número de série Z elemento químico da tabela periódica. Átomos que têm a mesma estrutura têm a mesma camada eletrônica e são quimicamente indistinguíveis. A física nuclear usa suas próprias unidades de medida. 1 fermi - 1 femtômetro, . 1 unidade de massa atômica é 1/12 da massa de um átomo de carbono. . Átomos com a mesma carga nuclear, mas massas diferentes, são chamados de isótopos. Os isótopos diferem em seus espectros. O núcleo de um átomo é formado por prótons e nêutrons. O número de prótons no núcleo é igual ao número de carga Z, o número de nêutrons é a massa menos o número de prótons A–Z=N. A carga positiva do próton é numericamente igual à carga do elétron, a massa do próton é 1,007 a.m.u. O nêutron não tem carga e tem uma massa de 1,009 amu. (um nêutron é mais pesado que um próton por mais de duas massas de elétrons). Os nêutrons são estáveis ​​apenas na composição dos núcleos atômicos; na forma livre, eles vivem por ~ 15 minutos e decaem em um próton, um elétron e um antineutrino. A força de atração gravitacional entre nucleons no núcleo excede a força eletrostática de repulsão em 10 36 vezes. A estabilidade dos núcleos é explicada pela presença de forças nucleares especiais. A uma distância de 1 fm do próton, as forças nucleares são 35 vezes maiores que as de Coulomb, mas diminuem muito rapidamente, e a uma distância de cerca de 1,5 fm podem ser desprezadas. As forças nucleares não dependem de a partícula ter carga. Medidas precisas das massas dos núcleos atômicos mostraram a existência de uma diferença entre a massa do núcleo e a soma algébrica das massas de seus núcleons constituintes. É preciso energia para dividir um núcleo atômico em seus constituintes. A quantidade é chamada de defeito de massa. A energia mínima que deve ser gasta na divisão do núcleo em seus núcleons constituintes é chamada de energia de ligação do núcleo, gasta para realizar trabalho contra as forças nucleares de atração. A razão entre a energia de ligação e o número de massa é chamada de energia de ligação específica. Uma reação nuclear é a transformação do núcleo atômico original, ao interagir com qualquer partícula, em outro, diferente do original. Como resultado de uma reação nuclear, partículas ou raios gama podem ser emitidos. Existem dois tipos de reações nucleares - para a implementação de algumas é necessário gastar energia, para outras, a energia é liberada. A energia liberada é chamada de saída de uma reação nuclear. Nas reações nucleares, todas as leis de conservação são cumpridas. A lei da conservação do momento angular assume a forma da lei da conservação do spin. 71. Radioatividade. Tipos de radiação radioativa e suas propriedades. Os núcleos têm a capacidade de decair espontaneamente. Nesse caso, apenas são estáveis ​​os núcleos que possuem energia mínima em comparação com aqueles em que o núcleo pode se transformar espontaneamente. Os núcleos, nos quais há mais prótons do que nêutrons, são instáveis, porque a força repulsiva de Coulomb aumenta. Núcleos com mais nêutrons também são instáveis, porque a massa de um nêutron é maior que a massa de um próton, e um aumento na massa leva a um aumento na energia. Os núcleos podem ser liberados do excesso de energia por fissão em partes mais estáveis ​​(decaimento alfa e fissão) ou por uma mudança na carga (decaimento beta). O decaimento alfa é a fissão espontânea de um núcleo atômico em uma partícula alfa e um núcleo produto. Todos os elementos mais pesados ​​que o urânio sofrem decaimento alfa. A capacidade de uma partícula alfa de superar a atração do núcleo é determinada pelo efeito túnel (equação de Schrödinger). Durante o decaimento alfa, nem toda a energia do núcleo é convertida em energia cinética do movimento do núcleo produto e da partícula alfa. Parte da energia pode ir para a excitação do átomo do núcleo produto. Assim, algum tempo após o decaimento, o núcleo do produto emite vários quanta gama e volta ao seu estado normal. Há também outro tipo de decaimento - fissão nuclear espontânea. O elemento mais leve capaz de tal decaimento é o urânio. A decadência ocorre de acordo com a lei, onde Té a meia-vida, uma constante para um dado isótopo. O decaimento beta é a transformação espontânea de um núcleo atômico, como resultado do qual sua carga aumenta em um devido à emissão de um elétron. Mas a massa de um nêutron excede a soma das massas de um próton e um elétron. Isso se deve à liberação de outra partícula - um antineutrino de elétrons . Não só o nêutron pode decair. Um próton livre é estável, mas quando exposto a partículas, pode decair em um nêutron, pósitron e neutrino. Se a energia do novo núcleo for menor, ocorre o decaimento beta do pósitron. . Como o decaimento alfa, o decaimento beta também pode ser acompanhado por radiação gama. 72. Métodos de registro de radiação ionizante. O método da fotoemulsão consiste em anexar uma amostra a uma chapa fotográfica e, após a revelação, é possível determinar a quantidade e distribuição de uma determinada substância radioativa na amostra pela espessura e comprimento do traço de partículas nela. Um contador de cintilações é um dispositivo no qual se pode observar a transformação da energia cinética de uma partícula rápida em energia de um flash de luz, que, por sua vez, inicia um efeito fotoelétrico (um pulso de corrente elétrica), que é amplificado e registrado. . Uma câmara de nuvens é uma câmara de vidro cheia de ar e vapores de álcool supersaturados. Quando uma partícula se move através da câmara, ela ioniza moléculas em torno das quais a condensação começa imediatamente. A cadeia de gotículas formada como resultado forma uma trilha de partículas. A câmara de bolhas funciona com os mesmos princípios, mas o registrador é um líquido próximo ao ponto de ebulição. Contador de descarga de gás (contador Geiger) - um cilindro cheio de gás rarefeito e um fio esticado de um condutor. A partícula causa ionização gasosa, íons sob a ação de um campo elétrico divergem para o cátodo e ânodo, ionizando outros átomos ao longo do caminho. Ocorre uma descarga corona, cujo impulso é registrado. 73. Reação em cadeia de fissão de núcleos de urânio. Na década de 1930, foi estabelecido experimentalmente que quando o urânio é irradiado com nêutrons, são formados núcleos de lantânio, que não poderiam ser formados como resultado do decaimento alfa ou beta. O núcleo de urânio-238 consiste em 82 prótons e 146 nêutrons. Quando a fissão exatamente pela metade, o praseodímio deveria ter sido formado, mas no núcleo estável do praseodímio há 9 nêutrons a menos. Portanto, durante a fissão do urânio, outros núcleos e um excesso de nêutrons livres são formados. Em 1939, foi realizada a primeira fissão artificial do núcleo de urânio. Neste caso, 2-3 nêutrons livres e 200 MeV de energia foram liberados, e cerca de 165 MeV foram liberados na forma de energia cinética de fragmentos de núcleos ou . Sob condições favoráveis, os nêutrons liberados podem causar fissão de outros núcleos de urânio. O fator de multiplicação de nêutrons caracteriza como a reação irá ocorrer. Se for mais de um. então, a cada fissão, o número de nêutrons aumenta, o urânio é aquecido a uma temperatura de vários milhões de graus e ocorre uma explosão nuclear. Quando o coeficiente de divisão é menor que um, a reação decai, e quando é igual a um, é mantida em um nível constante, que é usado em reatores nucleares. Dos isótopos naturais do urânio, apenas o núcleo é capaz de fissão, e o isótopo mais comum absorve um nêutron e se transforma em plutônio de acordo com o esquema. O plutônio-239 é semelhante em propriedades ao urânio-235. 74. Reator nuclear. reação termonuclear. Existem dois tipos de reatores nucleares - nêutrons lentos e rápidos. A maioria dos nêutrons liberados durante a fissão tem uma energia da ordem de 1-2 MeV e uma velocidade de cerca de 10 7 m/s. Esses nêutrons são chamados rápidos e são igualmente absorvidos pelo urânio-235 e pelo urânio-238, e desde então. há isótopo mais pesado, mas não se divide, então a reação em cadeia não se desenvolve. Os nêutrons que se movem a velocidades de cerca de 2×10 3 m/s são chamados de nêutrons térmicos. Esses nêutrons são absorvidos mais ativamente do que os nêutrons rápidos pelo urânio-235. Assim, para realizar uma reação nuclear controlada, é necessário desacelerar os nêutrons para velocidades térmicas. Os moderadores mais comuns em reatores são grafite, água comum e pesada. Absorvedores e refletores são usados ​​para manter o fator de divisão na unidade. Absorvedores são hastes de cádmio e boro, capturando nêutrons térmicos, refletor - berílio. Se o urânio enriquecido com um isótopo com massa de 235 for usado como combustível, o reator poderá operar sem moderador em nêutrons rápidos. Nesse reator, a maioria dos nêutrons é absorvida pelo urânio-238, que por meio de dois decaimentos beta se torna plutônio-239, que também é combustível nuclear e material de origem para armas nucleares. Assim, um reator de nêutrons rápido não é apenas uma usina de energia, mas também um gerador de combustível para o reator. A desvantagem é a necessidade de enriquecer o urânio com um isótopo leve. A energia nas reações nucleares é liberada não apenas devido à fissão de núcleos pesados, mas também devido à combinação de núcleos leves. Para unir os núcleos, é necessário superar a força repulsiva de Coulomb, que é possível a uma temperatura do plasma de cerca de 10 7 -10 8 K. Um exemplo de reação termonuclear é a síntese de hélio a partir de deutério e trítio ou . A síntese de 1 grama de hélio libera energia equivalente à queima de 10 toneladas de óleo diesel. Uma reação termonuclear controlada é possível aquecendo-a a uma temperatura apropriada, passando uma corrente elétrica através dela ou usando um laser. 75. Efeito biológico da radiação ionizante. Proteção contra Radiação. O uso de isótopos radioativos. A medida do impacto de qualquer tipo de radiação em uma substância é a dose absorvida de radiação. A unidade de dose é o cinza, que é igual à dose com a qual 1 joule de energia é transferido para uma substância irradiada com massa de 1 kg. Porque o efeito físico de qualquer radiação sobre uma substância está associado não tanto ao aquecimento quanto à ionização, então foi introduzida uma unidade de dose de exposição, que caracteriza o efeito de ionização da radiação no ar. A unidade não sistêmica da dose de exposição é o roentgen, igual a 2,58Ch 10 -4 C/kg. Em uma dose de exposição de 1 roentgen, 1 cm3 de ar contém 2 bilhões de pares de íons. Com a mesma dose absorvida, o efeito de diferentes tipos de radiação não é o mesmo. Quanto mais pesada a partícula, mais forte seu efeito (no entanto, é mais pesado e mais fácil de deter). A diferença no efeito biológico da radiação é caracterizada por um coeficiente de eficiência biológica igual à unidade para raios gama, 3 para nêutrons térmicos, 10 para nêutrons com energia de 0,5 MeV. A dose multiplicada pelo coeficiente caracteriza o efeito biológico da dose e é chamada de dose equivalente, medida em sieverts. O principal mecanismo de ação no corpo é a ionização. Os íons entram em uma reação química com a célula e interrompem sua atividade, o que leva à morte celular ou mutação. A exposição de fundo natural é em média 2 mSv por ano, para cidades adicionalmente +1 mSv por ano. 76. Absolutidade da velocidade da luz. Elementos da estação de serviço. Dinâmica relativística. Empiricamente, verificou-se que a velocidade da luz não depende de qual referencial o observador está. Também é impossível acelerar qualquer partícula elementar, como um elétron, a uma velocidade igual à velocidade da luz. A contradição entre este fato e o princípio da relatividade de Galileu foi resolvida por A. Einstein. Sua teoria da relatividade [especial] foi baseada em dois postulados: quaisquer processos físicos procedem da mesma maneira em diferentes referenciais inerciais, a velocidade da luz no vácuo não depende da velocidade da fonte de luz e do observador. Os fenômenos descritos pela teoria da relatividade são chamados de relativísticos. Na teoria da relatividade, duas classes de partículas são introduzidas - aquelas que se movem com velocidades menores que Com, e com os quais o sistema de referência pode ser associado, e aqueles que se movem com velocidades iguais a Com, com os quais os sistemas de referência não podem ser associados. Multiplicando esta desigualdade () por , obtemos . Esta expressão é uma lei relativística de adição de velocidades, coincidindo com a de Newton em v<. Para quaisquer velocidades relativas de referenciais inerciais V Tempo próprio, ou seja, aquele que atua no referencial associado à partícula é invariante, ou seja, não depende da escolha do referencial inercial. O princípio da relatividade modifica essa afirmação, dizendo que em cada referencial inercial o tempo flui da mesma forma, mas não existe um tempo único e absoluto para todos. O tempo coordenado está relacionado ao tempo adequado pela lei . Ao elevar ao quadrado essa expressão, obtemos . O valor que s chamado de intervalo. Uma consequência da lei relativística da adição de velocidade é o efeito Doppler, que caracteriza a mudança na frequência de oscilação dependendo das velocidades da fonte de onda e do observador. Quando o observador se move em um ângulo Q em relação à fonte, a frequência muda de acordo com a lei . Ao se afastar da fonte, o espectro muda para frequências mais baixas correspondentes a um comprimento de onda mais longo, ou seja, para vermelho, ao se aproximar - para roxo. O momento também muda em velocidades próximas a Com:. 77. Partículas elementares. Inicialmente, as partículas elementares incluíam o próton, o nêutron e o elétron, mais tarde - o fóton. Quando o decaimento de nêutrons foi descoberto, múons e píons foram adicionados ao número de partículas elementares. Sua massa variou de 200 a 300 massas de elétrons. Apesar do nêutron decair em um fluxo, um elétron e um neutrino, essas partículas não existem dentro dele, e é considerado uma partícula elementar. A maioria das partículas elementares são instáveis ​​e têm meias-vidas da ordem de 10 -6 -10 -16 s. Na teoria relativista de Dirac do movimento de um elétron em um átomo, seguiu-se que um elétron poderia ter um gêmeo com a carga oposta. Essa partícula, encontrada na radiação cósmica, é chamada de pósitron. Posteriormente, provou-se que todas as partículas têm suas próprias antipartículas, que diferem em spin e (se houver) carga. Existem também partículas verdadeiramente neutras que coincidem completamente com suas antipartículas (pi-null-meson e eta-null-meson). O fenômeno da aniquilação é a destruição mútua de duas antipartículas com a liberação de energia, por exemplo . De acordo com a lei da conservação da energia, a energia liberada é proporcional à soma das massas das partículas aniquiladas. De acordo com as leis de conservação, as partículas nunca aparecem isoladamente. As partículas são divididas em grupos, em ordem crescente de massa - fótons, léptons, mésons, bárions. No total, existem 4 tipos de interações fundamentais (irredutíveis a outras) - gravitacional, eletromagnética, fraca e forte. A interação eletromagnética é explicada pela troca de fótons virtuais (da incerteza de Heisenberg segue-se que em pouco tempo, um elétron pode liberar um quantum devido à sua energia interna, e compensar a perda de energia capturando o mesmo. quantum é absorvido por outro, proporcionando interação.), forte - pela troca de glúons (spin 1, massa 0, carrega a carga do quark "colorido"), fraco - bósons vetoriais. A interação gravitacional não é explicada, mas os quanta do campo gravitacional deveriam teoricamente ter massa 0, spin 2 (???).