В пособии приведено краткое изложение основного материЕша: законы, формулы, определениrI физических веJIичин, единйцы их измерения, сведения по астрономии, матери₠tлы из истории физики и справочные таблицы, примеры решения задач по темам. Вызывает уважение самостоятельность рассуждений автора, нау{н.ш корректность, готовность к теоретическому ан₠Lпизу.

Механическое движение.

Изменение положения тела относительно других тел называют механическим движением.

Линию, вдоль которого движется тело называют траекторией движения тела.

По форме траектории движения делятся на прямолинейные и криволинейные.

Длину траектории, по которой движется тело, называют пройденным путём.

Обозначаем буквами S (эc) – пройденный путь.

Измеряется метрами (м) 1 км = 1000 м, 1 дм = 0,1 м, 1 см = 0,01 м, 1 мм = 0,001 м.

T (m) – время движения.

Измеряется время: 1с, 1 ч. Секунда, час.

Главная единица времени в физике 1 с.

Если какое-нибудь тело за любые равные промежутки времени проходит одинаковые пути, то оно движется равномерно.

S = 120 м. Движение равномерное прямолинейное.

t = 6 c.

Движения различаются между собой скоростью.

S – (эс) – путь V - формула скорости

t – (m) –время

v –(в) – скорость

S = 1 м t = 1 c

Как выразить скорость, данную в

Главная единица скорости в физике (метр в секунду)

Скорость кроме числового значения характеризуется - направлением.

Задача.

Расстояние между Москвой и Новосибирском 3200 км., поезд проходит его за 64 ч.

Определить скорость, считая движение равномерным.

Дано:

Решение

S = 3200 rv = 3200000 м

t = = 64•3600 с

Ответ

Чтобы определить путь, пройденный при равномерном движении, надо скорость тела умножить на время его движения.

S = • t

- Формула пути.

Знаем скорость и путь найдем время движения.

t =	- Формула времени.

Повседневный опыт показывает, что скорость тела может изменяться при действии на него других тел.

Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия на него других тел называют инерцией.

Для изменения скорости тела необходимо второе тело.

Оба тела действуют друг на друга – они взаимодействуют.

Скорости тел могут изменяться при взаимодействии.

Работа и мощность. Энергия.

Механическая работа совершается тогда, когда на тело действует сила и оно движется.

Работа = сила х путь

А = F • S

A – работа

F (эф) – сила

S (эс) - путь

Работа измеряется Джоулями. А = 1 Дж.

Сила измеряется Ньютонами. F = 1 Н.

Путь измеряется метрами S (эс) – путь S = 1 м.

1 Джоуль = 1 Ньютону х 1 метр

1 Дж = 1 Н • 1 м

1 кДж = 1000 Дж к- кило

Задача.

Трактор при пахоте тянет плуг с силой 5000 Н.

Какая совершается работа при этом на пути 200 м.?

Дано:

Решение

Вычисление

F = 5000 Н

S = 200 м

А = ?

А = F • S

A = 5000 Н • 200 м = 1000000 Дж = 1000 кДж.

Ответ: А = 1000 кДж.

Мощность – быстрота совершаемой работы.

N (эн) – мощность,

А (а) – работа,

t (m) – время

Чтобы вычислить мощность, надо работу разделить на время.

За единицу мощности принимают такую мощность, при которой в 1 секунду совершается работа в 1 Джоуль.

Эту единицу называют ваттом.

Зная мощность двигателя, можно рассчитать работу.

A = N • t

A – работа

N – мощность

t – время

А – Дж (Джоуль)

N – Вт (Ватт)

t – c (секунда)

В технике используют более крупные единицы мощности

1 кВт, 1 мВт

1 киловатт (кВт) = 1000 Вт

1 мегаватт (мВт) = 100000 Вт.

Задача.

Двигатель комнатного вентилятора совершает работу 21 кДж за 10 минут. Какова его мощность

Дано:

Решение

вычисление

А = 21 кДж = 21000 Дж

t – 10 мин = 600 с

N - ?

Ответ: N = 35 Вт

Задача.

Какую работу совершает двигатель мощностью 100 кВт за 20 минут?

Дано:

Решение

Вычисление

N = 100 кВт = 10000 Вт

t = 20 vby = 1200 c

A = ?

A = N • t

А = 10000 Вт • 1200 с = 12000000 Дж = 120 мДж

Ответ: А = 120 мДж.

Энергия.

Если тело или система тел могут совершить работу, то они обладают энергией. Энергию измеряют теми же единицами что и работу, то есть Джоулями. Потенциальной энергией называют энергию, которая определяется взаимным положением тел или частей одного и того же тела.

Поднятые тела над Землей обладают потенциальной энергией.

Работа вычисляется A = F • S

F – сила тяжести S – расстояние.

S = h h - высота

A = F • h F (эф)- сила

h (аш)- высота

A = Ep Ep(е) – энергия потенциальная A – работа.

А = F • S Ep = F • h F = mg

Ep = mgh

- Потенциальная энергия поднятого тела над Землей

Потенциальной энергией обладают упруго деформированные тела.

Энергию, которой обладает тело вследствии своего движения называют кинетической энергией.

Чем больше масса тела и скорость, с которой оно движется, тем больше его кинетическая энергия.

Явления природы сопровождаются превращением одного вида энергии в другой.

- формула кинетической энергии.

m(м) – масса тела

v (в) – скорость тела.

Беспорядочное движение молекул, связанное с температурой тела, называют тепловым движением.

Существуют два вида механической энергии: потенциальная и кинетическая.

Потенциальная и кинетическая энергии могут превращаться друг в друга.

Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней энергией.

Внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая работу над телом, или передавая телу тепло.

Передача тепла от нагретой части тела к холодной называют теплопроводностью.

Перенос энергии от одной части тела к другой осуществляется молекулами.

Простые механизмы

Приспособления, служащие для преобразования силы, называют механизмами.

Рычаг – твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

В е о е2 А A, B – точки приложения сил.

О – ось вращения.

F2 F1 и F2 – силы.

е1 и е2 – плечи.

Блок – колесо с желобком укрепленное в обойме.

Неподвижный блок такой, ось которого закреплена.

ОА = ОВ = Ч

Р = А

Такой блок выигрыша в силе не дает.

Дает удобство.

Подвижный блок такой, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом.

ОА – плечо силы Р

ОВ – плечо силы F

ОВ ˃ ОА в 2 раза

Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Многовековая практика показала, что ни один из механизмов не даёт выигрыша в работе. А1 = А2

Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.

Это правило назвали «золотым правилом» механики.

Какой бы механизм мы не взяли, полезная работа, совершаемая с его помощью, всегда составляет лишь часть полной работы.

Ап ˂ А, или ˂ 1 Ап – полезная работа

А – полная работа

Отношение полезной работы к полной работе называют коэффициентом полезного действия. КПД

Аполн = F • h A = P • h P = mg

Aполн – V

Вес воздуха. Атмосферное давление.

Архимедова сила.

Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферной.

Давление всей толщи воздуха, в несколько тысяч километров, называют атмосферным давлением.

Впервые, в 17 веке итальянский учёный Торричелли предложил опыт для измерения атмосферного давления.

1мм рт. ст. = 133,3 Па = 1,33 г Па

Нормальное атмосферное давление равно 1013 гПа=760 мм рт,ст,

Изменение погоды связано с изменением атмосферного давления.

Прибор для измерения атмосферного давления называют барометром.

Барометры бывают ртутные и металлические.

Металлический барометр называют барометр-анероид.

Чем больше высота над уровнем моря, тем давление меньше.

Для измерения давлений больших или меньших атмосферного, используют приборы – манометры.

Манометры бывают жидкостные и металлические.

Под действием атмосферного давления вода в стеклянной трубке поднимается за поршнем.

На этом основано действие поршневых насосов.

На тело, находящееся в жидкости или газе, действует сила, выталкивающая это тело из жидкости или газа.

Эта сила направлена против силы тяжести вертикально в верх.

Сила, выталкивающая целиком погружное в жидкость тело, равна весу жидкости в объёме этого тела.

Эту силу, выталкивающую тело из жидкости или газа, архимедовой силой, в честь древнегреческого учёного Архимеда.

Р = mg – вес тела в вакууме

P1 = m1g – вес тела в жидкости

m1 – масса жидкости в объёме тела.

P1 = P – FA FA – архимедова сила.

Тело, находящееся в жидкости, теряет в своём весе столько, сколько весит жидкость в объёме, вытесненном телом. – закон Архимеда.

Архимедова сила равна весу жидкости в объёме тла.

FA = gpжv

Pж – плотность жидкости

V – объём тела

Задача

Определить выталкивающую силу, действующую на тело объёмом 10 м³ в морской воде.

Дано:

Решение:

Вычисление:

V = 10 m³

Pж

FA = • Pж • v

10300н ~10,3 кн

Ответ:

Если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело будет тонуть P ˃ FA

Если сила тяжести равна архимедовой силе, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости. P = FA

Если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет всплывать P ˂ FA

Первоначальные сведения о строении вещества

Молекулы одного и того же вещества одинаковы.

Молекулы состоят из атомов.

Между молекулами есть промежутки. Молекулы всех тел непрерывно движутся.

Взаимное проникновение соприкосающихся веществ друг в друга, вследствии беспорядочного движения частиц вещества, называется диффузией.

Диффузия в глазах происходит быстрее, чем в жидкостях.

В твёрдых телах диффузия происходит очень медленно.

Диффузия при более высокой температуре происходит быстрее.

Чем больше скорость движения молекул тела, тем выше его температура.

Между молекулами существует взаимное притяжение. Оно заметно проявляется лишь на расстояниях меньше самих молекул. При большем сближении,чем размеры молекул, молекулы отталкиваются друг от друга.

Вещества в природе могут находиться в трёх состояниях: в виде твёрдого тела, жидкости и газа.

Твёрдое тело сохраняет объём и форму.

Жидкость легко меняет форму, но сохраняет объём.

Газы не имеют постоянного объёма и собственной формы – заполняют нацело всю предоставленную им ёмкость.

Три состоянии одного и того же вещества различаются не молекулами, а тем как молекулы расположены и как движутся.

В глазах расстояния между молекулами много больше размеров самих молекул.

Молекулы в жидкостях упакованы так плотно, что расстояние между каждыми двумя молекулами меньше размеров молукулы.

Частицы (молекулы или атомы) большинства твёрдых тел, таких, как лёд, соль, нафталин, металлы, расположены в определённом порядке.

Каждая частица таких тел колеблется около определённой точки, подобно маятнику часов. Такие тела называют кристаллическими.

Ускорение.

Движение тела, при котором его скорость за любые равные промежутки времени изменяется одинаково, называют равноускоренным движением.

VО – начальная скорость

V – конечная скорость

t – время движения

a - ускорение

Ускорение – быстрота изменения скорости.

Формула читается так, ускорение равно отношению изменения скорости к промежутку времени.

Скорость тела в любой момент времени

Единицы ускорения VО = О

V = =

Ускорение выражается в метрах в секунду за секунду или в метрах на секунду в квадрате.

Равноускоренное движение

Путь равен площади трапеции

1 – движение равноускоренное VО = O

2 – движение равномерное

3 – движение равноускоренное VО =

Основы кинематики

Всё, что реально существует в мире, на Земле и вне Земли, называют в науке материей.

Изменения материи называют явлениями природы.

Самые важные связи между явлениями – законы.

Раздел физики, в котором изучается механическое движение называется механикой.

Механическим движением тела называют изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.

Главная задача механики

- определить положение тела в любой момент времени.

Связи между величинами, характеризующими механическое движение, изучаются в разделе механики, называемом кинематикой.

Движение тела, при котором все его точки движутся одинаково, называют поступательным.

Тело, размерами которого в данных условиях движения можно принебречь, называют материальной точкой.

Положение тела можно задать только относительно какого-нибудь другого тела, которое называют телом отсчёта.

Тела отсчёта выбирают произвольно.

Через тело отсчёта проводят оси координат.

Положение тела на линии определяется одной координатой.

О х = 400 м Х

Положение тела на плоскости определяется двумя координатами.

Х = 3 3 _ _ _ _ _ _ _• А Х = 5

У = -2 2 У = 3

В(3,-2) 1 1 2 3 4 5 А(5,3)

0 Х

2 _ _ _ _ _ _• В

Положение тела в пространстве определяется тремя координатами.

Z X = 6

A У =3

Z = 4

Z A = (6.3.4)

__ __ __ __ __ __ X __ __ __

Перемещением тела называют направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим.

М2

Траектория перемещение

М1

Строение атома

По – гречески янтарь – электрон, отсюда произошло название «электричество».

Тело наэлектризовано или ему сообщён электрический заряд.

В электризации всегда участвуют два тела.

При этом электризуются оба.

Тела, имеющие заряды одного рода, взаимно отталкиваются.

Тела, имеющие заряды противоположного рода притягиваются.

Значит, существуют два рода электрических зарядов.

Заряд, полученный на стекле, потёртом о шёлк или бумагу, назвали положительным.

Заряд, полученный на янтаре (а, также, эбоните, сере, резине) потёртом о шерсть, назвали отрицательным.

Опыты показали, что существует два рода зарядов: +, -.

Элетроскоп – прибор, при помощи которого выясняют, наэлектризовано ли тело.

Основан на взаимодействии заряженных тел.

Основная часть электроскопа металлический стержень с двумя тонкими листочками.

Вещества условно делятся на проводники и непроводники электрического тока.

Хорошие проводники: все металлы, почва, растворы солей и кислот в воде.

Непроводники (диэлектрики изоляторы): фарфор, эбонит, стекло, резина, воздух.

В пространстве, где находится электрический заряд, существует электрическое поле.

Сила, с которой поле действует на заряд, называется электрической силой.

Вблизи заряженных тел действие поля сильнее.

Строение атома таково: в центре атома находится ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг ядра движутся электроны.

Атом в целом не имеет заряда, то есть нейтрален.

Атом, потерявший один или несколько электронов будет заряжен положительно и называется положительным ионом.

Если к нейтральному атому присоединяется лишний электрон, то получаем отрицательный ион.

Давление

- Формула давления

Р – давление

F – сила

S - площадь

За единицу давления принимают такое давление, которое производит сила 1н на 1 м²

В честь французского ученого Паскаля.

1гПа – 100 Па 1кПа = 1000 Па.

Задача

Рассчитать давление, производимое на пол учеником, масса которого 45 кг., а площадь подошв его ботинок 300 см².

Дано:

Решение

Вычисление:

т = 45 кг

S = 300 см² = 0,03 м²

F = P

P = mg

P = 45 кг •

Р =

15кПа

Р - ?

Ответ: Р = 15кПа

Давление газа на стенки сосуда вызывается ударами молекул газа.

Газ давит на его стенки по всем направлениям одинаково.

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения в каждую точку жидкости или газа. Это утверждение называют законом Паскаля.

Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда.

h (аш) = высота столба жидкости.

S (эс) – площадь дна сосуда

V (в) – объём столба жидкости

V = S • h – объём

m(эм) – масса жидкости.

m = P • V или m = P• S •h P (ро) – плотность

вес этой жидкости P = g •m

P(п) – вес g(ж) - = - постоянная величина

P – давление, S – площадь, P = вес = силе

P = g•pS•h

P =

P = gPh - формула для расчёта давления на дно и стенки сосуда

Давление жидкости на дно сосуда прямо пропорционально плотности и высоте столба жидкости.

Задача.

Определить давление нефти на дно цистерны, если высота столба нефти 10 м, а плотность ее

Дано:

Решение:

Вычисление:

h = 10м

P =

P = gph

P =9.8

80000 Па ~ 80 кПа

P = ?

Ответ: P ~ 80 кПа

Жидкости в сообщающихся сосудах любой формы находятся на одном уровне.

Сообщающиеся сосуды – это сосуды соединённые между собой.

При равенстве давлений высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости и меньшей плотностью.