Закон Паскаля.Жидкость или газ, заключенные в замкнутый сосуд, передают производимое на них поверхностное давление по всем направлениям одинаково

1 Закон Паскаля.Жидкость или газ, заключенные в замкнутый сосуд, передают производимое на них поверхностное давление по всем направлениям одинаково.

Основным отличием жидкостей от твердых (упругих) тел является способность легко изменять свою форму. Части жидкости могут свободно сдвигаться, скользя друг относительно друга. Поэтому жидкость принимает форму сосуда, в который она налита. В жидкость, как и в газообразную среду, можно погружать твердые тела. В отличие от газов жидкости практически несжимаемы. Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда. Давление столба жидкости ρgh называют гидростатическим давлением. Сущ – т 3 агрегатных сост-я в-ва: тв., жид., газообр. Жидкость легко меняет свою форму, но её V не меняется. Многие газы прозрачны и бесцветны. V газа довольно легко изменить(сжать газ). Газы имеют одно особенное св-во: они занимают полностью всю, предоставленную им ёмкость. Газы не имеют собств формы, не имеют пост. V. В газах расстояние между мол-ми много больше размеров самих мол-л. Они двигаются хаотично и почти не притягиваются друг к другу. В жидкостях промежутки между мол-ми малы, притяжение значительно. Поэтому жидкости сохраняют свой V.

Гидравлический пресс.

В основе принципа лежи закон Паскаля. Приложим к поршню силу F, она создаст давление p=F₁/S₁ Þ Большой поршень начнет подниматься и создаст силу F₂=pS₂ Þ F₂/F₁=S₂/S₁. Гидравлический пресс позволяет с помощью малой силы уравновесить большую силу.

Давление жидкости на дно и стенки сосуда.

Пусть дно горизонтально, тогда Р=rgh, F=rghS=rgV. Если дно обладает произвольной формой, но одинаковой площадью S, то F=rgV. m=rV=rSh, mg=rghS=PSÞ P=mg/S. Давление на дно сосуда всегда одинаково, несмотря на его форму. На стенки давление жидкости будет Р=rgh, где h- глубина, на которой измеряется давление на стенки.

Закон Архимеда для тел, находящихся в жидкости или газе жидкости и газе.

Закон Архимеда: на тело, помещенное в газ или жидкость, действует вертикально вверх сила, равная весу вытесненного телом газа или жидкости. Выталкивающая сила всегда приложена к центру тяжести вытесненного объема жидкости или газа. m=pg; F_A=p_жV;

Плавание тел.

На тело, погруженное в жидкость, действуют сила тяжести и выталкивающая сила. Если первая сила больше, то тело тонет, если нет, то всплывает. Всплывание происходит до тех пор, пока силы не станут равны. На тело, нах внутри жидкости, действуют 2 силы: F_т=F_А: 1)Если F_т>F_А , то тело будет опускаться на дно. 2)Если F_т=F_А, то тело плавает внутри жидкости. 3) Если F_т<F_А, то тело всплывает. Раздел механики, изучающий условия равновесия сил – статика. Гидростатика- раздел статики, изучающий равновесие сил в жидкостях. Аэростатика в газах

2)принцип радиосвязи заключ. в следующем. перем. эл. ток высокой n, созданный в передающей антене, вызывает в окружающем пространстве быстро меняющийся ЭМП, кот. распространяется в виде ЭМВ. Достигая приёмной антена, ЭМВ вызывает в ней перем. ток той же n, на кот. работает передатчик.

Модуляция- для осуществления радиотелефонной связи необходимо исп-е высокочастотных кол-й, интенсивно излучаемых антенной. Незатух. гарм. кол-я высокой n вырабатывает генератор. Для передачи звука эти высокочастотные кол=я изменяют, или, модулируют, с помощью эл. кол-й низкой n. Амплитудная модуляция – изменение амплитуды высокочастотных кол-й со звуковой частотой. Модуляция – медленный процесс.

Детектирование – в приёмнике из модулированных кол-й высокой частоты выд-тся низкочастотные колебания. Полученный в рез-те детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук. Детектирование осущ. устройством, содержащим эл-т с односторонней проводимостью – детектор. Таким эл-м может быть вакуумный и полупроводникой диод. Пусть этот прибор включён в цепь последовательно с источником модулированных кол-й и нагрузкой(резистором). Ток в цепи будет течь преимущественно в одном направлении, т.к. R диода в прямом направлении <<, чем в обратном. В цепи будет течь пульсирующий ток. Он сглаживается с помощью фильтра. Простейший фильтр представляет собой конденсатор, присоединенный к нагрузке. В рез-те работы фильтра через нагрузку течёт ток низкой (звуковой) n. Полученный в рез-те детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, кот. действовал на микрофон передатчика. После усиления кол-я низкой n могут быть превращены в звук. Основным признаки радиосвязи:

Изобретение радио Поповым: Начал с воспроизведения опытов Герца, но затем стал исп. чувствит. Способ регистрации ЭМВ. В качестве детали, непосредственно чувствующей ЭМВ, Попов исп. когерер(стеклянная трубка с двумя эл-дами на концах и метал. опилками внутри). Действие прибора основано на влиянии разрядов на опилки. В обычных условиях когерер обладает большим R. т.к. опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая ЭМВ создаёт в когерере перем. ток высокой n. Между опилками проскакивают искры, кот. какбы склеивают их. В результате R когерера резко падает. Снова вернуть прибору большое сопр-е можно если встряхнуть его. Попов для этого использовал звуковое устр-во. Цепь эл. звонка замыкалась с помощью реле в момент прихода ЭМВ. С окончанием приёма волны работа звонка сразу прекращалась. Чтобы повысить чувствительность прибора Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки. 7 мая 1895 г. – на заседании Русского физ-хим об-ва в Пите-ре Попов продемонстрировал действие своего прибора.

Радиолокация – это обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн. В её основе лежит св-во отражения радиоволн. Радиолокационная установка- радиолокатор (радар)- сост. из передающей и приёмной антенны. Определение расстояния производится путём измерения времени прохождения радиоволн до цели и обратно. R=Сt/2. Для фиксации сигналов исп-т эл-лучевую трубку. Радиолокаторы исп-т для обнаружения самолётов и кораблей, в случае погоды, для локации планет и др.

Телевидение – радиоволны исп-т не только для передачи звука, но и для передачи изображения. На передатчике изображение преобраз. в последовательность эл. сигналов. Этими сигналами затем модулируют кол-я, вырабатываемые генератором высокой n. В приёмнике высокочастотной модуляции кол-я детектируются, а потом преобраз-я в видимое изображение. Для передачи движения исп-т принцип кино. Изображение кадра преобразовывается с помощью иконоскопа в эл. сигналы. Внутри него располагается мозаичный экран на кот. проецируется изоб-е объекта. Каждая ячейка мозаики заряжается. Этот заряд меняется при попадании на ячейку эл. пучка, создаваемого эл. пушкой. Такой же сигнал получается в приёмнике после детектирования. Это видео сигнал. Он преобразован в видимое изоб-е на экране кинескопа. Его эл. пушка снабжена электродом, управляющим числом е в пучке. Телевизионные радиосигналы могут быть переданы только в диапазоне ультракоротких волн. Для получения цветного изоб-я осущ-ся передача 3-х видео сигналов, несущих компоненты изоб-я, соответ. Основным цветам: кр, зел,син.

Развитие средств связи: передача инф-ции на расстояние может осущ-ся с помощью проводной (кабели) или беспроводной связи (радиоволны). Проводная связь - радиотрансляционная, телефонная связь, кабельное телевидение. Беспроводная – радиовещание, телевидение. Спутниковая радиосвязь обеспечивает телевизионную передачу на большие расстояния, позволяет осущ-ть “телемосты”.

Билет № 14

Гидродинамика – раздел гидромеханики, изучает движение жидкостей и воздействие их на обтекаемые ими твердые тела. Теоретические методы гидродинамики основаны на решении точных или приблизительных ур-й, описывающих физ. явл-я в движущихся жидкости или газе. Для кораблей, самолётов, ракет. Аэродинамика- раздел аэромеханики, в кот. изучаются законы движения газа(воздуха) и силы, возникаюшие на поверхности обтекаемые газом тело. Осн. Задачи – определ. Сил, действ. на движ-ся в газе тело, распределения давления на его поверхности; изучение направления струй воздуха вокруг него.

Уравнение Бернулли: Давление в жидкости, текущей по горизонтальной трубе переменного сечения, больше в тех сечениях потока, в которых скорость ее движения меньше, и наоборот, давление меньше в тех сечениях, в которых скорость больше. E₂ – E₁ = ΔA = (p₁ – p₂)ΔV,;  ---уравнение Бернули. ;   Если сечение потока жидкости достаточно велико, то уравнение Бернулли следует применять к линиям тока, т. е. линиям, вдоль которых перемещаются частицы жидкости при стационарном течении. Например, при истечении идеальной несжимаемой жидкости из отверстия в боковой стенке или дне широкого сосуда линии тока начинаются вблизи свободной поверхности жидкости и проходят через отверстие.

 Значение работ Н. Е. Жуковского в развитии авиации рус. учёный, основоположник современной аэродинамики. Член-корреспондент академии наук Питера. Труды по теории авиации. Исследования по механики тв. тела, гидравлике, прикладной механики. Участник создания аэродинамического института в Кучино под Москвой(1904). Теория возникновения подъёмной силы крыла при обтекании потока воздуха.

Подъёмная сила крыла самолёта Из-за специального профиля крыла и наличия угла атаки, т. е. угла наклона крыла по отношению к набегающему потоку воздуха, скорость воздушного потока над крылом оказывается больше, чем под крылом. Поэтому на рис. 1.22.4 линии тока над крылом располагаются ближе друг к другу, чем под крылом. Из уравнения Бернулли следует, что давление в нижней части крыла будет больше, чем в верхней; в F. результате появляется сила F_y, действующая на крыло. Вертикальная составляющая этой силы называется подъемной силой. Подъемная сила позволяет скомпенсировать силу тяжести, действующую на самолет, и тем самым она обеспечивает возможность полета тяжелых летательных аппаратов в воздухе. Горизонтальная составляющая F_xпредставляет собой силу сопротивления среды. Теория подъемной силы крыла самолета была создана Н. Е. Жуковским. Он показал, что существенную роль при обтекании крыла, играют силы вязкого трения в поверхностном слое. В результате их действия возникает круговое движение (циркуляция) воздуха вокруг крыла (зеленые стрелки на рис. 1.22.4). В верхней части крыла скорость циркулирующего воздуха складывается со скоростью набегающего потока, в нижней части эти скорости направлены в противоположные стороны. Это и приводит к возникновению разности давлений и появлению подъемной силы. Циркуляция воздуха, обусловленная силами вязкого трения, возникает и вокруг вращающегося тела.

Электромагнитная природа света.

Свет- электромагнитные волны, которые лежат (400¸800)10^-9м. Световые волны излучаются электронами. Электроны в спокойном состоянии не излучают свет, для этого им нужно сообщить дополнительную порцию энергии, и чтобы свет не исчезал необходим приток энергии.

Методы измерения скорости света Впервые скорость света лабораторным методом удалось измерить фран. Физику И. Физо(1879). В опыте Физо свет от источника, пройдя через линзу и падал на полу прозрачную пластинку. После отражения от пластинки сфокусированный узкий пучок направлялся на периферию, быстровращающегося зубчатого колеса. Пройдя между зубцами свет достигал дальное зеркало. Отразившись от зеркала свет, прежде чем попасть в глаз наблюдателя должен был пройти опять межу зубцами. Когда колесо вращалось медленно, свет, отражённый от зеркала был виден. При увеличении скорости вращения он постепенно исчезал. Пока свет, прошедший между двумя зубцами шёл от зеркала и обратно, колесо успевало повернуться так, что на месте прорези вставал зубец и свет переставал быть видимым. При дальнейшим увеличении скорости вращения свет снова становился видимым. Очевидно, что за время распространения света от зеркала и обратно колесо успело повернуться на столько, что на место прежней прорези становилась др. прорезь. Зная это время и расстояние межу колесом и зеркалом можно определить скорость света.( l=8.6 км u=313000 км/с).

Уравнение волны W=Li²/2+q²/2C; Þ(Li²/2)`+(q<sup>2</sup>/2C)`=0;Þ (Li²/2)`=

-(q²/2C)`ÞL/2*2ii`=-1/2Cqq`. Производная заряда по времени представляет собой силу тока в данный момент времени: i=lim<sub>Dt®0</sub>Dq/Dt=q`;ÞLi`I=-qi/C; производная силы тока по времени есть не что иное, как вторая производная заряда по времени, подобно тому, как производная скорости(ускорение) есть вторая производная по времени. Подставив в уравнение i`=q``и разделив левую и правую части этого ур-я на Li, получим основное ур-е, описывающее свободные электромагнитные кол-я в контуре: q``=-1/LC*q.

Билет № 15

Понятие о колебательном движении.

Колебание- движение, при котором тело (материальная точка) поочередно смещается то в одну, то в другую сторону. Условия, необходимые для наличия колебаний:

1)наличие возвращающей силы, возникшей в системе в результате выведения ее из положения равновесия;

2)отсутствие трения в системе (или очень мало);

3)система должна обладать инертностью.

Период и частота колебаний.

Период- время одного полного колебания; T=2pÖm/k¢, T=2pÖl/g¢. Частота- число полных колебаний за единицу времени. 1Герц (Гц)- частота такого колебательного движения, при котором колеблющееся тело совершает одно полное колебание за одну секунду. [Гц]=[1/с]

Гармонические колебания.

Гармонические колебания- колебания, при которых величина смещения тела от положения равновесия с течением времени подчиняется законам: x=Asin(wt+j₀), x=Acos(wt+j₀).

Закон свободных гармонических колебаний: x=Asin(wt+j₀), x=Acos(wt+j₀); u=x¢(t)=Аwcos(wt+j₀); a=u¢(t)=-Аw²sin(wt+j₀).

Гармонические колебания характеризуют:

1)период- время одного полного колебания; T=2pÖm/k¢, T=2pÖl/g¢;

2)амплитуда- максимальное смещение от положения равновесия;

3)частота- число полных колебаний за единицу времени. 1Герц (Гц)- частота такого колебательного движения, при котором колеблющееся тело совершает одно полное колебание за одну секунду.

Смещение, амплитуда и фаза при гармонических колебаниях.

Смещение тела относительно положения равновесия можно определить в любой момент по формуле: x=Asin(wt+j₀), x=Acos(wt+j₀). Амплитуда- максимальное смещение от положения равновесия. Фаза колебаний- это все, что стоит под знаком синуса или косинуса. Она определяется величиной, измеряемой долей периода, прошедшей от начала колебания.

Свободные колебания.

Свободные колебания- колебания, возникшие в системе под действием внутренних сил этой системы после того, как она была выведена из положения равновесия. Внутренние силы- силы, действующие между телами внутри рассматриваемой системы.

Колебания груза на пружине.

Система, состоящая из тела, скрепленного с пружиной. После выведения этой системы из состояния равновесия пружина окажется деформированной, а на тело будет действовать сила упругости- тело будет колебаться.

Математический маятник.

Математический маятник- подвешенный к тонкой нити груз, размеры которого много меньше длины нити, а его масса много больше массы нити (т.е. груз можно считать материальной точкой, а нить невесомой).

Периоды их колебаний.

Fупр.+Fтяж.=F, проектируем на ось.

F=0-mgsina=-mgx/l=-kx=ma

-kx=ma Þa=-kx/m;

k/m=w²; w=Ök/m¢=2p/T

Период колебаний груза на пружине: T=2pÖm/k¢

Так как k=mg/l, то период колебаний математического маятника T=2pÖl/g¢.

Превращение энергии при гармонических колебаниях.

t=0: выведение тела из положения равновесия, сообщение телу потенциальной энергии, нет скорости тела ; E_P=kx²/2.

t=T/8: возникает у тела скорость под действием силы упругости.

t=T/4: прохождение телом положение равновесия с мах скоростью.

t=3T/8: тело смещается в противоположную сторону.

t=T/2: тело смещается в крайнее положение, нет скорости тела.

Затухающие колебания.

Любые колебания являются затухающими, если они не имеют источника энергии извне. Этому способствует сила трения.

Вынужденные колебания.

Вынужденные колебания- колебания системы, которые вызываются действием на нее внешней силы, периодически изменяющейся с течением времени. F=F₀sinwt, F=F₀coswt.

Резонанс.

Резонанс- резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты вынуждающей силы, действующей на систему, с частотой свободных колебаний.

2)Интерференция света.

Свет, как любые другие колебания, может интерферировать. Но интерферировать могут только те световые волны, которые были получены путем разделения излучения от одного источника на два разных направления, которые потом соединяются в какой-то области пространства. Свет испускается только возбужденными атомами. Время испускания t=10^-8с. Период колебаний испускаемых им волн Т=10^-15с. За это время они успевают испустить N=10⁷ длин волн. Интерференция- сложение в пространстве 2-х волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих кол-й; фотоаппараты, перископы, кинопроекторы.

Цвета тонких пленок Английский учёный Томас Юнг первый пришёл к гениальной мысли о возможности объяснения цветов тонких плёнок сложением волн. Одна из которых отражается от наружной поверхности плёнки, а вторая от внутренней. При этом происходит интерференция световых волн . Рез-т (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света на плёнку, её толщины и длины волны. Усиление света произойдёт в том случае, если преломленная 2 волна отстанет от отражения волны 1 на целое число длин волн. Если же вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечётное число полуволн, то произойдёт ослабление света. Юнг также понял, что различие в цвете связано с различием в длине волны(или частоте световых волн). Световым пучкам различного цвета соотв-т волны различной длины. Для взаимного усиления волн, отличающихся друг от друга длиной(углы падения предполагаются одинаковыми), требуется различная толщина плёнки. Сл-но, если плёнка имеет неодинаковую толщину, то при освещении её белым светом должны появиться различные цвета.

Когерентные источники- источники колебаний, происходящих в одной фазе с одинаковой частотой. Два различных источника не могут быть когерентными.

Условия образования максимумов и минимумов в интерференционной картине.

При наложении двух когерентных волн происходит перераспределение энергии по волновому фронту, в результате чего происходит чередование областей максимума и минимума.

Опыт Юнга.

На экране кончиком булавки прокалывались два близко расположенных отверстия, которые освещались солнечным светом из небольшого просвета в зашторенном окне. За экраном вместо ожидаемых двух ярких точек появлялась серия чередующихся темных и светлых колец. Юнг назвал это явление общим законом интерференции.