Экзаменационный материал по физике

ии еи Билет 1 1) Механ ческим относительно других тел с течением времени. (велосипед, автомобиль) Тело отсчета — тело, относительно которого задается система отсчета.   движ нием  тела называется изменение его положения в пространстве  ­скорость, м/с Система отсчёта — это совокупность тела отсчёта, системы координат и системы отсчёта времени,  связанных с этим телом, по отношению к которому изучается движение (или равновесие) каких­либо  других материальных точек или тел. Относительность механического движения – это зависимость траектории движения тела,  пройденного пути, перемещения и скорости от выбора системы отсчёта.(яблоко в поезде) Материальная точка­это тело размерами которого мы можем пренебречь, для удобства вычислений.  (самолет летит, поезд движется) Путь­длина траектории. S (м)­скалярная величина Траектория – линия движения тела. Перемещение­ отрезок соединяющий начальное положение тела с конечным положением.  Обозначается  S. измеряется в (м)­ векторная величина скорость ­ векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направления  движения материальной точки через определенный промежуток времени. ϑ=s t υ S­перемещение, м t­время , сек Виды движений: Равномерное прямолинейное движение – это движение, при котором тело за любые равные  промежутки времени совершает одинаковые перемещения.(ученик по дороге в школу) Криволинейное движение – это движение, траектория которого представляет собой кривую линию  (например, окружность, эллипс, гиперболу, параболу). Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел  вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Заряд обозначается буквой q, единицы измерения Кл (кулон) Элементарный заряд электрона равен  e=1.6∗10−19Кл Взаимодействие наэлектризованных тел легко наблюдать, так как между ними возникают силы  притяжения или отталкивания , в некоторых случаях даже довольно значительные. Кулон опытным  путем установил взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Опыт показывает, что силы  взаимодействия между заряженными телами существенно зависят от геометрических размеров,  формы и степени электризации. Закон Кулона: два неподвижных точечных электрических заряда взаимодействуют в вакууме с  силой, прямо пропорциональной произведению этих зарядов и обратно пропорционально квадрату  расстояния между ними. F=k q1q2 r2 Сила F измеряется в Н(ньютонах), k= 9∗109Н¿м2 Кл2 , заряд обозначается буквой q измеряется в Кл, расстояние r измеряется в м (метрах). 1 Кулон­это очень большой заряд. В опытах по электризации тел мы имеем дело с зарядами в  миллионы и миллиарды раз меньше, чем один кулон. Дальнейшие опыты показали, что наличие вещества вокруг зарядов влияет на силу их взаимодействия. Если , не меняя их взаимное расположение, пространство  заполнить однородной непроводящей средой, то сила взаимодействия между зарядами уменьшится в  диэлектрической проницаемостью среды. Для каждой среды она имеет определенное значение,  полученное опытным путем, которое занесено  в специальную таблицу. Закон сохранения электрического заряда: во всех  явлениях электризации тел в замкнутой  системе суммарный  электрический заряд сохраняется q1+q2+……+qn=const ε ε  раз. Величина   называется   — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное  2) В  повседневной  жизни  мы  постоянно  встречаемся  с  различными  видами  воздействий  одних   тел  на  другие.  Чтобы  открыть  дверь,  нужно  «подействовать»  на  нее  рукой,  от  воздействия   ноги  мяч  летит  в  ворота,  даже присаживаясь на стул,  вы действуете на него  .В  то  же  время,   открывая  дверь,  мы  ощущаем  ее  воздействие  на  нашу руку,  действие  мяча  на  ногу  особенно   ощутимо,  если  вы  играете  в  футбол босиком, а действие стула не позволяет нам упасть на пол. То  есть действие всегда  является  взаимодействием:  если  одно тело  действует  на  другое,  то  и   другое  тело действует  на  первое.  Можно  наглядно  убедиться  в  том,  что  действие  не  бывает  односторонним.  Проведите  не  сложный  эксперимент:  стоя  на  коньках,  слегка толкните  своего  товарища.  В  результате  начнет  двигаться не только ваш товарищ, но и вы сами. Эти  примеры  подтверждают  вывод  ученых о том, что в природе мы всегда имеем дело с вза­ имодействием,  а не с односторонним действием. С лаии тело других тел. Обозначается сила буквой F. Измеряется в Н(ньютонах) Законы динамики связывают ускорения тел с характеристиками тел (массами) и их взаимодействий  (силами), поэтому неудивительно, что в основу динамики И. Ньютоном были положены именно три  закона.  1 закон Ньютона. В качестве 1 закона Ньютоном был взят закон инерции Г. Галилея, который был  сформулирован и обоснован нами ранее: существуют инерциальные системы отсчета, т.е. такие  системы отсчета, в которых тело движется равномерно и прямолинейно, если другие тела на  него не действуют. Основная роль этого закона – подчеркнуть, что в этих системах отсчета все  ускорения, приобретаемые телами, являются следствиями взаимодействий тел. Дальнейшее описание  движения следует проводить только в инерциальных системах отсчета.  2 закон Ньютона Ускорение точечного тела (материальной точки) прямо пропорционально сумме сил,  действующих на тело, и обратно пропорционально массе тела   a⃗ =F⃗ m , (1) здесь  F⃗  ­ результирующая сила, то есть векторная сумма всех сил, действующих на тело.  На первый взгляд, уравнение (1) является другой формой записи определения силы, данного в  предыдущем разделе. Однако, это не совсем так. Во­первых, закон Ньютона утверждает, что в  уравнение (1) входит сумма всех сил, действующих на тело, чего нет в определении силы. Во­вторых,  2 закон Ньютона однозначно подчеркивает, что сила является причиной ускорения тела, а не  наоборот.  3 закон Ньютона подчеркивает, что причиной ускорения является взаимное действие тел друг на  друга. Поэтому силы, действующие на взаимодействующие тела, являются характеристиками одно и  того же взаимодействия. С этой точки зрения нет ничего удивительного в третьем законе Ньютона  (рис. 41): точечные тела (материальные точки) взаимодействуют с силами равными по величине и  противоположными по направлению и направленными вдоль прямой, соединяющей эти тела:   F⃗ 12=−F⃗ 21 , (2) где  F⃗ 12 ­ сила, действующая на первое тело, со стороны второго, а  F⃗ 21 ­ сила, действующая на  второе тело, со стороны первого.  Границ применимости законов динамики не существует.  Примеры  : движение человека при остановке машины вперед по инерции, перетягивание  каната –   противодействие сил, движение тела с ускорением ­ машина. Вещество многообразно по своим электрическим свойствам. Наиболее широкие классы  вещества составляют проводники и диэлектрики. Основная особенность проводников – наличие свободных зарядов (электронов), которые участвуют в  тепловом движении и могут перемещаться по всему объему проводника. Типичные проводники –  металлы. В отсутствие внешнего поля в любом элементе объема проводника отрицательный свободный заряд  компенсируется положительным зарядом ионной решетки. В проводнике, внесенном в электрическое  поле, происходит перераспределение свободных зарядов, в результате чего на поверхности  проводника возникают нескомпенсированные положительные и отрицательные заряды (рис. 1.5.1).  Этот процесс называют электростатической индукцией, а появившиеся на поверхности проводника  заряды – индукционными зарядами. Индукционные заряды создают свое собственное поле  которое компенсирует внешнее поле  во  (внутри проводника). всем объеме проводника:  Полное электростатическое поле внутри проводника равно нулю, а потенциалы во всех точках  одинаковы и равны потенциалу на поверхности проводника. Все внутренние области проводника, внесенного в электрическое поле, остаются  электронейтральными. Если удалить некоторый объем, выделенный внутри проводника, и образовать  пустую полость, то электрическое поле внутри полости будет равно нулю. На этом основана  электростатическая защита – чувствительные к электрическому полю приборы для исключения  влияния поля помещают в металлические ящики (рис. 1.5.2). Рисунок 1.5.2. Электростатическая защита. Поле в металлической полости равно нулю Так как поверхность проводника является эквипотенциальной, силовые линии у поверхности должны  быть перпендикулярны к ней. В отличие от проводников, в диэлектриках (изоляторах) нет свободных электрических зарядов. Они  состоят из нейтральных атомов или молекул. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг  с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика. Билет 2 1) Слово “импульс” в переводе с латинского означает “толчок”. Понятие импульса первым ввёл  французский философ­математик Декарт (однако, называл эту величину количеством  движения.) Импульсом тела называется – физическая величина, равная произведению массы тела на скорость его  движения. Импульс тела – векторная величина.  ,  – это импульс тела массой 1кг,  . движущегося со скоростью 1  При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому  телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, то такая система  называется замкнутой. В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной  при любых взаимодействиях тел этой системы между собой. Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса. Он является  следствием из второго и третьего законов Ньютона. Рассмотрим какие­либо два взаимодействующих тела, входящих в состав замкнутой системы. Силы  взаимодействия между этими телами обозначим через  и  По третьему закону Ньютона Если эти тела взаимодействуют в течение времени t, то импульсы сил взаимодействия  одинаковы по модулю и направлены в противоположные стороны:  телам второй закон Ньютона:  Применим к этим  где  взаимодействия. Из этих соотношений следует:  – импульсы тел в начальный момент времени,  и  и  – импульсы тел в конце  Это равенство означает, что в результате взаимодействия двух тел их суммарный импульс не  изменился. Рассматривая теперь всевозможные парные взаимодействия тел, входящих в замкнутую  систему, можно сделать вывод, что внутренние силы замкнутой системы не могут изменить ее  суммарный импульс, т. е. векторную сумму импульсов всех тел, входящих в эту систему.   Закон сохранения импульса лежит в основе реактивного движения. Реактивное движение —  это такое движение тела, которое возникает после отделения от тела его части.      Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит К. Э. Циолковскому.      Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и  рассчитал запасы топлива, необходимые для преодоления силы земного притяжения; основы теории  жидкостного реактивного двигателя, а также элементы его конструкции; теорию многоступенчатых  ракет, причем предложил два варианта: параллельный (несколько реактивных двигателей работают  одновременно) и последовательный (реактивные двигатели работают друг за другом). К. Э.  Циолковский строго научно доказал возможность полета в космос с помощью ракет с жидкостным  реактивным двигателем, предложил специальные траектории посадки космических аппаратов на  Землю, выдвинул идею создания межпланетных орбитальных станций и подробно рассмотрел условия  жизни и жизнеобеспечения на них. Технические идеи Циолковского находят применение при создании современной ракетно­космической техники. Движение с помощью реактивной струи по закону  сохранения импульса лежит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих  морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип. Электрическое поле как любой вид материи – материально и существует независимо от  нашего сознания. Порождается электрическим зарядом и существует вокруг любого  заряженного тела. Одной из характеристик электрического поля является – напряжённость: Уточняется, что напряжённость электрического поля является силовой характеристикой  электрического поля. б) Напряжённость единичного заряда. (Согласно закону Кулона): ; – напряжённость единичного заряда. в) Принцип суперпозиции (наложения) полей: значит      Графическое представление электрических полей Силовые линии поля – линии напряжённости. Силовые линии поля начинаются на положительном (+) и заканчиваются на отрицательном (–) заряде. С помощью силовых линий можно показать графическое представление электрических полей.  Практически наглядное получение силовых линий поля можно показать с помощью электрофорной  машины и электрических султанов. Поочерёдно, соединяя электрические султаны с электрофорной машиной, получаем наглядную  демонстрацию графического представления электрических полей. Одновременно с опытом, с  помощью кодоскопа на экран проецируется графическое представление поля. 2) Великий закон Всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном. Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс  этих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. F=G m1∗m2 r2 F­сила взаимодействия, измеряется в Н. m­масса тела, кг. R­расстояние между телами, м G=6.67∗10−11H∗м2 кг2 ­ гравитационная постоянная. УСЛОВИЯ ПРИМЕНИМОСТИ ЗАКОНА ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ  1. если размеры тел много меньше, чем расстояния между ними; 2. если оба тела шары и они однородны; 3. если одно тело большой шар , а другое находится вблизи него ( планета Земля и тела у ее поверхности). Гравитационное взаимодействие ощутимо проявляется при взаимодействии тел большой массы. Силу, с которой тело притягивается к Земле под действием поля тяготения Земли, называют силой тяжести. Сила тяжести действует на все тела, находящиеся в поле тяготения Земли, однако не все тела падают на Землю. Это объясняется тем, что движению многих тел препятствуют другие тела, например опоры, нити подвеса и т. п. Тела, ограничивающие движение других тел, называют связями. Под действием силы тяжести связи деформируются и сила реакции деформированной связи по третьему закону Ньютона уравновешивает силу тяжести. Fт=mg Силу, в которой вследствие притяжения к Земле тело действует на свою опору или подвес, называют  весом тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой, приложенной к телу, вес  ­ это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу. Наблюдения показывают, что вес тела Р, определяемый на пружинных весах, равен действующей на  тело силе тяжести Fт только в том случае, если весы с телом относительно Земли покоятся или  движутся равномерно и прямолинейно; В этом случае Р=Fт=mg. Если же тело движется ускоренно, то его вес зависит от значения этого ускорения и от его  направления относительно направления ускорения свободного падения. Когда тело подвешено на пружинных весах, на него действуют две силы: сила тяжести Fт=mg и сила  упругости Fyп пружины. Если при этом тело движется по вертикали вверх или вниз относительно  направления ускорения свободного падения, значит векторная сумма сил Fт и Fуп дает  равнодействующую, вызывающую ускорение тела, т. е. Fт + Fуп=mа.    (2.32)  Согласно приведенному выше определению понятия "вес", можно написать, что Р=­Fyп. Из (2.32) с  учетом того, что Fт=mg, следует, что mg­mа=­Fyп. Следовательно, Р=m(g­а).  Силы Fт и Fуп направлены по одной вертикальной прямой. Поэтому если ускорение тела а направлено  вниз (т.е. совпадает по направлению с ускорением свободного падения g), то по модулю P=m(g­a)    (2.33) Если же ускорение тела направлено вверх (т. е. противоположно направлению ускорения свободного  падения), то Р = m(g+а). Следовательно, вес тела, ускорение которого совпадает по направлению с ускорением свободного  падения, меньше веса покоящегося тела, а вес тела, ускорение которого противоположно  направлению ускорения свободного падения, больше веса покоящегося тела. Увеличение веса тела,  вызванное его ускоренным движением, называют перегрузкой. При свободном падении a=g. Из (2.33) следует, что в таком случае Р=0, т. е. вес отсутствует.  Следовательно, если тела движутся только под действием силы тяжести (т. е. свободно падают), они  находятся в состоянии невесомости. Характерным признаком этого состояния является отсутствие у свободно падающих тел деформаций и внутренних напряжений, которые вызываются у покоящихся  тел силой тяжести. Причина невесомости тел заключается в том, что сила тяжести сообщает свободно падающему телу и его опоре (или подвесу) одинаковые ускорения. Закон Ома для участка цепи : сила тока на данном участке цепи пропорциональна напряжению  на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I=U R Сила тока I. измеряется в А (ампер) Напряжение U. в В (вольтах) Сопротивление R. в Ом Закон Ома для полной цепи определяет значение тока в реальной цепи, который зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника тока. Другое название этого закона - закон Ома для замкнутой цепи. Эта формула показывает, что электродвижущая сила в цепи равна сумме внешнего и внутреннего  падений напряжения. Вынося I за скобки, получим: или E=I(r+R) I=E/(r+R) Две последние формулы выражают закона Ома для полной цепи. Закон Ома для полной замкнутой цепи формулируется так: сила тока в замкнутой цепи прямо  пропорциональна ЭДС в цепи и обратно пропорциональна общему сопротивлению цепи. Под общим сопротивлением подразумевается сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.  Билет 3 Механические Свойства Твердых Тел Под действием приложенных внешних сил твердые тела изменяют свою форму и объем ­  деформируются. Если после прекращения действия силы, форма и объем тела полностью  восстанавливаются, то деформацию называют упругой, а тело ­ абсолютно упругим. Деформации,  которые не исчезают после прекращения действия сил, называются пластическими, а тела ­  пластичными.  Различают следующие виды деформаций: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.  Силой упругости называют силу, с которой тело действует на другое тело, вызывающее деформацию. Деформация ­ это изменение формы и размеров тела (или части тела) под действием внешних сил. Кручее́ние — один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил (момента) в его поперечной плоскости. При деформации кручения смещение каждой точки тела перпендикулярно к её расстоянию от оси приложенных сил и пропорционально этому расстоянию. Механические свойства материалов различны. Такие материалы, как резина или сталь, обнаруживают  упругие свойства при сравнительно больших напряжениях и деформациях. Их называют упругими.  Материалы, у которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформации, называют  пластичными (пластилин, свинец).  Большое значение на практике имеет такое свойство твердых тел, как хрупкость. Материалы  называют хрупкими, если они разрушаются при небольших деформациях (чугун, фарфор).  Важной характеристикой материалов является твердость. Она характеризует способность материала  оказывать сопротивление проникновению в него другого тела, т. е. способность противодействовать  вдавливанию или царапанью.)  Закон Гука: F=[kx] F­сила, Н k­жесткость пружины, Н/м x­удлинение пружины,м Деформация и напряжение. Деформацию сжатия и растяжения можно характеризовать абсолютным удлинением Δl , равным разности длин образца до растяжения l0 и после него l : . Абсолютное удлинение  при растяжении положительно, при сжатии имеет отрицательное значение.    Отношение абсолютного удлинения  к длине образца  называется относительным удлинением : При деформации тела возникают силы упругости. Физическая величина, равная отношению модуля  силы упругости к площади сечения тела, называется механическим напряжением  : . За единицу механического напряжения в СИ принят паскалъ (Па).  . .