VI. Bewegung starrer Körper Kraftmoment Versuchen Sie, ein schweres Schwungrad mit der Hand zu drehen. Ziehen Sie an der Speiche. Es wird für Sie schwierig, wenn Sie Ihre Hand zu nahe an der Achse fassen. Bewegen Sie Ihre Hand zum Rand und es wird einfacher. Was hat sich geändert? Immerhin Stärke in beiden Fällen

Wie thermische Bewegung aussieht Wechselwirkungen zwischen Molekülen können für das „Leben“ von Molekülen mehr oder weniger wichtig sein. Die drei Zustände der Materie – gasförmig, flüssig und fest – unterscheiden sich darin, welche Rolle die Wechselwirkung in ihnen spielt

ELEKTRIZITÄT IN BEWEGUNG UMWANDELN Faraday bemerkte in Oersteds Experimenten ein kleines Detail, das den Schlüssel zum Verständnis des Problems zu enthalten schien: Er vermutete den Magnetismus elektrischer Strom Neigt die Kompassnadel immer in eine Richtung. Zum Beispiel, wenn

Lernziele:

Lehrreich:

Lehrreich:

Vos nahrhaft

Unterrichtsart : Kombinierte Lektion.

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„Unterrichtsthema: „Beschleunigung. Geradlinige Bewegung mit konstanter Beschleunigung.

Vorbereitet von Marina Nikolaevna Pogrebnyak, Physiklehrerin an der MBOU „Secondary School No. 4“

Klasse -11

Lektion 5/4 Unterrichtsthema: „Beschleunigung. Geradlinige Bewegung mit konstanter Beschleunigung».

Lernziele:

Lehrreich: Stellen Sie den Schülern vor Charakteristische Eigenschaften geradlinige, gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Geben Sie das Konzept der Beschleunigung als die wichtigste physikalische Größe an, die eine ungleichmäßige Bewegung charakterisiert. Geben Sie eine Formel ein, um die Momentangeschwindigkeit eines Körpers zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen, berechnen Sie die Momentangeschwindigkeit eines Körpers zu jedem Zeitpunkt,

Verbesserung der Fähigkeit der Studierenden, Probleme mithilfe analytischer und grafischer Methoden zu lösen.

Lehrreich: Entwicklung der theoretischen Fähigkeiten von Schulkindern, kreatives Denken, Bildung eines auf Wahl ausgerichteten operativen Denkens optimale Lösungen

Vosnahrhaft : eine bewusste Einstellung zum Lernen und Interesse am Studium der Physik zu fördern.

Unterrichtsart : Kombinierte Lektion.

Demos:

1. Gleichmäßig beschleunigte Bewegung einer Kugel entlang einer schiefen Ebene.

2. Multimedia-Anwendung „Grundlagen der Kinematik“: Fragment „Gleichmäßig beschleunigte Bewegung“.

Fortschritt.

1.Organisatorischer Moment.

2. Wissenstest: Selbstständige Arbeit(„Bewegung.“ „Graphen der geradlinigen gleichförmigen Bewegung“) – 12 Min.

3. Neues Material studieren.

Plan für die Präsentation von neuem Material:

1. Momentane Geschwindigkeit.

2. Beschleunigung.

3. Geschwindigkeit bei geradliniger, gleichmäßig beschleunigter Bewegung.

1. Momentane Geschwindigkeit. Wenn sich die Geschwindigkeit eines Körpers mit der Zeit ändert, muss man zur Beschreibung der Bewegung wissen, wie schnell der Körper ist dieser Moment Zeit (oder an einem bestimmten Punkt der Flugbahn). Diese Geschwindigkeit wird Momentangeschwindigkeit genannt.

Wir können auch sagen, dass die Momentangeschwindigkeit die Durchschnittsgeschwindigkeit über einen sehr kurzen Zeitraum ist. Beim Fahren mit variabler Geschwindigkeit ist die über verschiedene Zeitintervalle gemessene Durchschnittsgeschwindigkeit unterschiedlich.

Wenn jedoch beim Messen Durchschnittsgeschwindigkeit In immer kürzeren Zeitintervallen tendiert der Wert der Durchschnittsgeschwindigkeit zu einem bestimmten Wert. Dies ist die momentane Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wenn wir in Zukunft von der Geschwindigkeit eines Körpers sprechen, meinen wir seine augenblickliche Geschwindigkeit.

2. Beschleunigung. Bei ungleichmäßiger Bewegung ist die Momentangeschwindigkeit eines Körpers eine variable Größe; es ist zu unterschiedlichen Zeitpunkten und Zeitpunkten unterschiedlich im Modul und (oder) in der Richtung verschiedene Punkte Flugbahnen. Alle Tachos von Autos und Motorrädern zeigen uns nur das Momentangeschwindigkeitsmodul an.

Wenn sich die Momentangeschwindigkeit einer ungleichmäßigen Bewegung über gleiche Zeiträume ungleichmäßig ändert, ist es sehr schwierig, sie zu berechnen.

Solche komplexen ungleichmäßigen Bewegungen werden in der Schule nicht gelernt. Daher betrachten wir nur die einfachste ungleichmäßige Bewegung – die gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung.

Eine geradlinige Bewegung, bei der sich die momentane Geschwindigkeit über alle gleichen Zeitintervalle gleichmäßig ändert, wird als gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung bezeichnet.

Ändert sich die Geschwindigkeit eines Körpers während der Bewegung, stellt sich die Frage: Wie groß ist die „Geschwindigkeitsänderungsgeschwindigkeit“? Diese Größe, Beschleunigung genannt, spielt eine Rolle entscheidende Rolle in der gesamten Mechanik: Wir werden bald sehen, dass die Beschleunigung eines Körpers durch die auf diesen Körper wirkenden Kräfte bestimmt wird.

Beschleunigung ist das Verhältnis der Geschwindigkeitsänderung eines Körpers zum Zeitintervall, in dem diese Änderung auftrat.

Die SI-Einheit der Beschleunigung ist m/s2.

Bewegt sich ein Körper mit einer Beschleunigung von 1 m/s 2 in eine Richtung, ändert sich seine Geschwindigkeit jede Sekunde um 1 m/s.

Der Begriff „Beschleunigung“ wird in der Physik verwendet, wenn es um jede Geschwindigkeitsänderung geht, auch wenn der Geschwindigkeitsmodul abnimmt oder wenn der Geschwindigkeitsmodul unverändert bleibt und sich die Geschwindigkeit nur in der Richtung ändert.

3. Geschwindigkeit bei geradliniger, gleichmäßig beschleunigter Bewegung.

Aus der Beschleunigungsdefinition folgt v = v 0 + at.

Richten wir die x-Achse entlang der Geraden, entlang derer sich der Körper bewegt, so erhalten wir in Projektionen auf die x-Achse v x = v 0 x + a x t.

Bei einer geradlinigen, gleichmäßig beschleunigten Bewegung hängt die Geschwindigkeitsprojektion also linear von der Zeit ab. Dies bedeutet, dass der Graph von v x (t) ein gerades Liniensegment ist.

Bewegungsformel:

Geschwindigkeitsdiagramm eines beschleunigenden Autos:

Geschwindigkeitsdiagramm eines bremsenden Autos

4. Konsolidierung von neuem Material.

Wie groß ist die momentane Geschwindigkeit eines Steins, der am obersten Punkt seiner Flugbahn senkrecht nach oben geworfen wird?

Von welcher Geschwindigkeit – Durchschnitts- oder Momentangeschwindigkeit – sprechen wir in den folgenden Fällen:

a) Der Zug fuhr zwischen den Bahnhöfen mit einer Geschwindigkeit von 70 km/h;

b) die Bewegungsgeschwindigkeit des Hammers beim Aufprall beträgt 5 m/s;

c) der Tacho der Elektrolokomotive zeigt 60 km/h an;

d) Eine Kugel verlässt ein Gewehr mit einer Geschwindigkeit von 600 m/s.

IN DER LEKTION GELÖSTE AUFGABEN

Die OX-Achse ist entlang der Flugbahn der geradlinigen Bewegung des Körpers gerichtet. Was können Sie über die Bewegung sagen, bei der: a) v x 0 und x 0; b) v x 0, a x v x x 0;

d) v x x v x x = 0?

1. Ein Hockeyspieler schlägt den Puck leicht mit seinem Schläger, sodass er eine Geschwindigkeit von 2 m/s erhält. Wie groß ist die Geschwindigkeit des Pucks 4 s nach dem Aufprall, wenn er sich aufgrund der Reibung mit Eis mit einer Beschleunigung von 0,25 m/s 2 bewegt?

2. Der Zug erreicht 10 s nach Beginn der Fahrt eine Geschwindigkeit von 0,6 m/s. Wie lange nach Beginn der Fahrt wird die Geschwindigkeit des Zuges 3 m/s erreichen?

5. HAUSAUFGABEN: §5,6, Bsp. 5 Nr. 2, ex. 6 Nr. 2.

Kinematik ist das Studium der klassischen mechanischen Bewegung in der Physik. Im Gegensatz zur Dynamik untersucht die Wissenschaft, warum sich Körper bewegen. Sie beantwortet die Frage, wie sie das machen. In diesem Artikel werden wir uns mit Beschleunigung und Bewegung mit konstanter Beschleunigung befassen.

Das Konzept der Beschleunigung

Wenn sich ein Körper im Raum bewegt, legt er im Laufe der Zeit eine bestimmte Strecke zurück, die der Länge der Flugbahn entspricht. Um diesen Weg zu berechnen, verwenden wir die Konzepte Geschwindigkeit und Beschleunigung.

Geschwindigkeit als physikalische Größe charakterisiert die zeitliche Änderungsrate der zurückgelegten Strecke. Die Geschwindigkeit ist tangential zur Flugbahn in Richtung der Körperbewegung gerichtet.

Beschleunigung ist eine etwas komplexere Größe. Kurz gesagt beschreibt es die Geschwindigkeitsänderung zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Rechnung sieht so aus:

Um diese Formel besser zu verstehen, geben wir ein einfaches Beispiel: Nehmen wir an, dass sich die Geschwindigkeit des Körpers in einer Sekunde Bewegung um 1 m/s erhöht. Diese Zahlen, in den obigen Ausdruck eingesetzt, führen zu dem Ergebnis: Die Beschleunigung des Körpers während dieser Sekunde betrug 1 m/s 2 .

Die Beschleunigungsrichtung ist völlig unabhängig von der Geschwindigkeitsrichtung. Sein Vektor fällt mit dem Vektor der resultierenden Kraft zusammen, die diese Beschleunigung verursacht.

Es sollte notiert werden wichtiger Punkt in der gegebenen Definition der Beschleunigung. Dieser Wert charakterisiert nicht nur die Geschwindigkeitsänderung in der Größe, sondern auch in der Richtung. Letztere Tatsache sollte bei krummliniger Bewegung berücksichtigt werden. Im weiteren Verlauf des Artikels wird nur die geradlinige Bewegung betrachtet.

Geschwindigkeit beim Bewegen mit konstanter Beschleunigung

Die Beschleunigung ist konstant, wenn sie während der Bewegung ihre Größe und Richtung beibehält. Eine solche Bewegung wird als gleichmäßig beschleunigt oder gleichmäßig verzögert bezeichnet – alles hängt davon ab, ob die Beschleunigung zu einer Geschwindigkeitszunahme oder zu einer Geschwindigkeitsabnahme führt.

Bei einem Körper, der sich mit konstanter Beschleunigung bewegt, kann die Geschwindigkeit mit einer der folgenden Formeln ermittelt werden:

Die ersten beiden Gleichungen charakterisieren eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung. Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass der zweite Ausdruck für den Fall einer Anfangsgeschwindigkeit ungleich Null anwendbar ist.

Die dritte Gleichung ist ein Ausdruck für die Geschwindigkeit einer gleichmäßig langsamen Bewegung mit konstanter Beschleunigung. Beschleunigung ist gegen Geschwindigkeit gerichtet.

Die Graphen aller drei Funktionen v(t) sind Geraden. In den ersten beiden Fällen haben die Geraden eine positive Steigung relativ zur x-Achse, im dritten Fall ist diese Steigung negativ.

Formeln für die zurückgelegte Strecke

Für eine Bahn bei Bewegung mit konstanter Beschleunigung (Beschleunigung a = const) ist es nicht schwierig, Formeln zu erhalten, wenn man das Integral der Geschwindigkeit über die Zeit berechnet. Nachdem wir diese mathematische Operation für die drei oben geschriebenen Gleichungen durchgeführt haben, erhalten wir die folgenden Ausdrücke für den Pfad L:

L = v 0 *t + a*t 2 /2;

L = v 0 *t - a*t 2 /2.

Die Graphen aller drei Wegfunktionen über der Zeit sind Parabeln. In den ersten beiden Fällen nimmt der rechte Ast der Parabel zu und erreicht bei der dritten Funktion allmählich eine bestimmte Konstante, die der zurückgelegten Strecke entspricht, bis der Körper vollständig zum Stillstand kommt.

Die Lösung des Problems

Bei einer Geschwindigkeit von 30 km/h begann das Auto zu beschleunigen. In 30 Sekunden legte er eine Strecke von 600 Metern zurück. Wie hoch war die Beschleunigung des Autos?

Lassen Sie uns zunächst die Anfangsgeschwindigkeit von km/h in m/s umrechnen:

v 0 = 30 km/h = 30000/3600 = 8,333 m/s.

Schreiben wir nun die Bewegungsgleichung:

L = v 0 *t + a*t 2 /2.

Aus dieser Gleichung drücken wir die Beschleunigung aus, wir erhalten:

a = 2*(L - v 0 *t)/t 2 .

Alle physikalischen Größen in dieser Gleichung sind aus den Problembedingungen bekannt. Wir setzen sie in die Formel ein und erhalten die Antwort: a ≈ 0,78 m/s 2 . So erhöhte das Auto bei konstanter Beschleunigung seine Geschwindigkeit jede Sekunde um 0,78 m/s.

Berechnen wir (zum Spaß) auch, welche Geschwindigkeit er nach 30 Sekunden beschleunigter Bewegung erreicht hat. Wir erhalten:

v = v 0 + a*t = 8,333 + 0,78*30 = 31,733 m/s.

Die resultierende Geschwindigkeit beträgt 114,2 km/h.

ABSTRAKT

Vorlesungen über Physik

MECHANIK

Kinematik

Kinematik ist ein Zweig der Mechanik, der studiert mechanisches Uhrwerk ohne die Gründe dafür zu analysieren.

Mechanisches Uhrwerk- Einfachste Form Bewegung von Körpern, die darin besteht, im Laufe der Zeit die Position einiger Körper relativ zu anderen oder die Position von Körperteilen relativ zueinander zu ändern. In diesem Fall interagieren die Körper nach den Gesetzen der Mechanik.

Grundlegendes Konzept:

Materieller Punkt- ein Körper, dessen Größe und Form vernachlässigt werden kann.

Referenzkörper– der Körper, relativ zu dem die Bewegung des untersuchten Körpers (anderer Körper) betrachtet wird.

Bezugsrahmen– eine Menge aus einem Referenzkörper, einem damit verbundenen Koordinatensystem und einer relativ zum Referenzkörper stationären Uhr.

Radius Vect op ist ein Vektor, der den Koordinatenursprung mit dem Standort des Körpers zu einem bestimmten Zeitpunkt verbindet.

Flugbahn– die Linie, die der Körper beschreibt ( Massezentrum) während seiner Bewegung,

Weg – Skalar eine physikalische Größe, die der Länge der vom Körper über den betrachteten Zeitraum beschriebenen Flugbahn entspricht. ( , M)

Geschwindigkeit– vektorielle physikalische Größe, die die Bewegungsgeschwindigkeit eines Teilchens entlang einer Flugbahn und die Richtung charakterisiert, in die sich das Teilchen zu jedem Zeitpunkt bewegt, d. h. zeitliche Positionsänderungen (υ, m/s).

Beschleunigung – vektorphysikalische Größe gleich dem Verhältnis der Zunahme der Körpergeschwindigkeit pro einige Zeit auf die Größe dieser Lücke, d.h. Geschwindigkeit (Rate) der Geschwindigkeitsänderung ( A, m/s 2).

Der Beschleunigungsvektor kann sich ändern, indem er seine Richtung, seinen Betrag oder beides ändert. Nimmt die Geschwindigkeit ab, spricht man von „Verzögerung“.

Punktgeschwindigkeit

Bewegungsarten:

Gleichmäßige Bewegung –

Bewegung eines Körpers, bei der er in gleichen Zeitabständen identische Bahnen zurücklegt.

1 – Koordinaten des Punktes zum aktuellen Zeitpunkt T.

2 – Koordinaten des Punktes zum Anfangszeitpunkt T= 0

3 – Projektion des Geschwindigkeitsvektors auf die Koordinatenachse

Bewegung mit konstanter Beschleunigung

A= = S = υ 0 t ± υ = υ 0 ± A T

Gleichmäßige Bewegung um einen Kreis -

Dynamik

Dynamik - ein Zweig der Mechanik, der Ursachen untersucht Entstehung mechanisches Uhrwerk.

Gewicht– skalare physikalische Größe, die ein quantitatives Maß für die Trägheit eines Körpers ist und auch die Stoffmenge (m, kg) charakterisiert,

Gewalt– eine vektorielle physikalische Größe, die ein Maß für die Wechselwirkung von Körpern ist und zum Auftreten einer Beschleunigung im Körper oder zu einer Verformung des Körpers führt. Kraft wird durch Größe, Richtung und Angriffspunkt (F, N) charakterisiert.

KRÄFTE

Newtons Gesetze:

Newtons erstes Gesetz:

In Trägheitsbezugssystemen bleibt das geschlossene System weiterhin in einem Ruhezustand oder einer geradlinigen gleichförmigen Bewegung.

Die klassische Newtonsche Mechanik ist in einer Sonderklasse anwendbar Inertialreferenzsysteme.

Alle Inertialbezugssysteme bewegen sich relativ zueinander geradlinig und gleichmäßig.

Newtons zweites Gesetz:

Eine von außen auf ein System einwirkende Kraft führt zu einer Beschleunigung des Systems.

Newtons drittes Gesetz:

Die Aktionskraft ist gleich groß und hat die entgegengesetzte Richtung wie die Reaktionskraft. Kräfte haben die gleiche Natur, werden aber auf sie angewendet verschiedene Körper und werden nicht entschädigt.

Erdanziehungskraft

Kräfte in der Natur:

Gesetz der Impulserhaltung

Der Impuls ist eine vektorielle physikalische Größe, die dem Produkt aus der Masse eines Körpers und seiner Geschwindigkeit entspricht: ,

Impulserhaltungssatz:

Gesetz der Energieeinsparung

Energie– Merkmale der Bewegung und Interaktion von Körpern, ihre Fähigkeit, Veränderungen vorzunehmen Außenwelt(E, J).

Unter der gesamten mechanischen Energie versteht man die Summe aus kinetischer und potentieller Energie:

Gesamte mechanische Energie

Potenzielle Energie

Kinetische Energie

Potenzielle Energie des Körpers- eine skalare physikalische Größe, die die Fähigkeit eines Körpers (oder eines materiellen Punktes) charakterisiert, aufgrund seiner Anwesenheit im Wirkungsfeld von Kräften Arbeit zu verrichten.

Kinetische Energie des Körpers- Energie Mechanisches System, abhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit seiner Punkte.

Gesetz zur Erhaltung der mechanischen Energie:

Absolute Temperaturskala

Englisch eingeführt Physiker W. Kelvin
- keine Minustemperaturen
SI-Einheit der absoluten Temperatur: [T] = 1K (Kelvin)
Die Nulltemperatur auf der absoluten Skala beträgt Absoluter Nullpunkt(0K = -273 C), am meisten niedrige Temperatur in der Natur. Derzeit wurde die niedrigste Temperatur erreicht – 0,0001 K.
Von der Größe her entspricht 1K 1 Grad auf der Celsius-Skala.

Zusammenhang zwischen der absoluten Skala und der Celsius-Skala: in Formeln Absolute Temperatur wird mit dem Buchstaben „T“ und die Temperatur auf der Celsius-Skala mit dem Buchstaben „t“ bezeichnet.

Grundgleichung von MKT-Gas

Die grundlegende MKT-Gleichung verbindet die Mikroparameter von Teilchen (die Masse eines Moleküls, die durchschnittliche kinetische Energie von Molekülen, das durchschnittliche Quadrat der Geschwindigkeit von Molekülen) mit den Makroparametern eines Gases (p – Druck, V – Volumen, T – Temperatur). ).

Durchschnittliche kinetische Energie der translatorischen Bewegung von Molekülen, quadratische Mittelgeschwindigkeit

durchschnittliche kinetische Energie der translatorischen Bewegung von Molekülen

RMS-Geschwindigkeit: =

Innere Energie eines einatomigen idealen Gases: U = = pV

Gase zeichnen sich durch eine völlige Unordnung in der Anordnung und Bewegung der Moleküle aus.
Der Abstand zwischen Gasmolekülen ist um ein Vielfaches größer als die Größe der Moleküle. Kleine Anziehungskräfte können Moleküle nicht nahe beieinander halten, sodass sich Gase unbegrenzt ausdehnen können.
Der Gasdruck an den Wänden des Behälters entsteht durch den Aufprall bewegter Gasmoleküle.

Flüssig

Die thermische Bewegung von Molekülen in einer Flüssigkeit wird durch Schwingungen um eine stabile Gleichgewichtsposition innerhalb des Volumens ausgedrückt, das dem Molekül von seinen Nachbarn bereitgestellt wird.
Moleküle können sich nicht im gesamten Volumen eines Stoffes frei bewegen, aber Übergänge von Molekülen zu benachbarten Orten sind möglich. Dies erklärt die Fließfähigkeit der Flüssigkeit und die Fähigkeit, ihre Form zu ändern.

In einer Flüssigkeit entspricht der Abstand zwischen den Molekülen ungefähr dem Durchmesser des Moleküls. Wenn der Abstand zwischen den Molekülen kleiner wird (Kompression der Flüssigkeit), nehmen die Abstoßungskräfte stark zu, Flüssigkeiten sind also inkompressibel.

Solide

Die thermische Bewegung von Molekülen in einem Festkörper wird nur durch Schwingungen von Teilchen (Atome, Moleküle) um eine stabile Gleichgewichtslage ausgedrückt.

Die meisten Festkörper weisen eine räumlich geordnete Anordnung von Partikeln auf, die ein regelmäßiges Kristallgitter bilden. Materieteilchen (Atome, Moleküle, Ionen) befinden sich an Scheitelpunkten – Knoten Kristallgitter. Die Knoten des Kristallgitters fallen mit der Position des stabilen Gleichgewichts der Teilchen zusammen.

Luftfeuchtigkeit:

Taupunkt– Temperatur, bei der Dampf gesättigt wird

Solide

Grundlagen der Thermodynamik

Grundlegendes Konzept:

Thermodynamik- eine Theorie der Physik, die die thermischen Eigenschaften makroskopischer Systeme untersucht, ohne sich auf die mikroskopische Struktur der Körper zu beziehen, aus denen das System besteht.

Thermodynamisches System– physikalisches System, bestehend aus große Zahl Teilchen (Atome und Moleküle), die sich einer thermischen Bewegung unterziehen, miteinander interagieren und Energien austauschen.

Die Thermodynamik berücksichtigt nur Gleichgewichtszustände.

Gleichgewichtszustände– Staaten, in denen die Parameter thermodynamisches System sich im Laufe der Zeit nicht ändern.

Thermodynamischer Prozess– Übergang eines Systems vom Anfangszustand zum Endzustand durch eine Folge von Zwischenzuständen (jede Änderung im thermodynamischen System).

Thermodynamische Prozesse

Innere Energie– Energie, bestehend aus der Summe der Energien molekularer Wechselwirkungen und der Energie der thermischen Bewegung von Molekülen, abhängig nur vom thermodynamischen Zustand des Systems.

Möglichkeiten, die innere Energie zu verändern:

1. Engagement mechanische Arbeit.
2. Wärmeaustausch (Wärmeübertragung)

Wärmeaustausch– Übertragung innerer Energien von einem Körper auf einen anderen.

Wärmeaustausch

Desublimation

Sublimation

Verdampfung

Kondensation

Kristallisation

schmelzen

Wärmemenge (Q, J)– Maß für Energie

Wärmemenge:

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Aussage zum ersten Hauptsatz der Thermodynamik:

Die Arbeit fertigstellen

Q 2 – übertragene Energie (der „Rest“ der Energie wird übertragen)

Wärmekraftmaschine sollte zyklisch arbeiten. Am Ende des Zyklus kehrt der Körper in seinen ursprünglichen Zustand zurück und die innere Energie nimmt ihren ursprünglichen Wert an. Die Arbeit des Kreislaufs kann nur dadurch bewerkstelligt werden, dass externe Quellen dem Arbeitsmedium Wärme zuführen.

Echte Wärmekraftmaschinen arbeiten in einem offenen Kreislauf, d. h. Nach der Expansion wird das Gas freigesetzt und eine neue Gasmenge in die Maschine eingeleitet.

Koeffizient nützliche Aktion

Effizienz ( η ) – Arbeitsverhältnis A Die vom Arbeitsmedium pro Zyklus geleistete Wärmemenge ergibt sich aus der Wärmemenge Q das resultierende Arbeitsmedium für denselben Zyklus.

η = · 100 % = · 100 % = · 100 %

Der Wirkungsgrad charakterisiert den Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine und hängt nur von der Temperatur der Heizung und des Kühlschranks ab.

ü Zu erhöhen Thermischen Wirkungsgrad die Maschine kann die Temperatur der Heizung erhöhen und die Temperatur des Kühlschranks senken;

ü Effizienz ist immer< 1

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik bestimmt die Richtung der in der Natur ablaufenden Prozesse, die mit der Energieumwandlung verbunden sind.

Aussagen des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik:

1. Ein thermodynamischer Prozess, bei dem Wärme von einem kalten Körper auf einen heißeren übertragen würde, ist ohne weitere Naturveränderungen nicht möglich.
2. In der Natur ist kein Prozess möglich, dessen einziges Ergebnis die Umwandlung der gesamten von einem bestimmten Körper aufgenommenen Wärme in Arbeit ist.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik bestreitet die Möglichkeit, die inneren Energiereserven einer beliebigen Quelle zu nutzen, ohne sie auf eine niedrigere Ebene zu übertragen, d.h. kein Kühlschrank.

GRUNDLAGEN DER ELEKTRODYNAMIK

Elektrodynamik- Wissenschaft der Eigenschaften elektromagnetisches Feld.

1. ELEKTROSTATIK
- ein Zweig der Elektrodynamik, der elektrisch geladene Körper im Ruhezustand untersucht.
Elementarteilchen Möglicherweise habe ich eine E-Mail aufladen, dann heißen sie aufgeladen; interagieren miteinander mit Kräften, die vom Abstand zwischen den Teilchen abhängen, aber die Kräfte der gegenseitigen Schwerkraft um ein Vielfaches übersteigen (diese Wechselwirkung wird elektromagnetisch genannt).
Elektrische Ladung – die wichtigste skalare physikalische Größe, die die Intensität elektromagnetischer Wechselwirkungen (q, C) bestimmt.

1 C – Ladung geht in 1 Sekunde durch Querschnitt Leiter bei einem Strom von 1 A.
Es gibt zwei Anzeichen für elektrische Ladungen: positiv und negativ.
Teilchen mit gleicher Ladung stoßen sich ab, Teilchen mit ungleicher Ladung ziehen sich an.
Ein Proton hat eine positive Ladung, ein Elektron eine negative Ladung und ein Neutron ist elektrisch neutral.
Grundgebühr- eine Mindestgebühr, die nicht geteilt werden kann.
Körper ist aufgeladen, wenn es einen Ladungsüberschuss irgendeines Zeichens aufweist:
negativ geladen – wenn ein Elektronenüberschuss vorhanden ist;
positiv geladen – wenn Elektronen fehlen.
Elektrifizierung von Körpern - eine der Möglichkeiten, aufgeladene Körper zu erhalten.

In diesem Fall sind beide Körper geladen, und die Ladungen haben entgegengesetztes Vorzeichen, sind aber gleich groß.

MAGNETE

Magnete haben zwei Pole: S (südlich) und N (nördlich), die haben größte Stärke Attraktion.

Gleiche Pole eines Magneten stoßen sich gegenseitig ab und entgegengesetzte Pole ziehen sich an.

Magnetfeldeigenschaften:

Magnetischer Fluss(F, Wb) – die Anzahl der magnetischen Induktionslinien, die den Standort durchdringen.

Magnetische Feldstärke(N, A/m) – eine Größe, die das Magnetfeld an jedem Punkt im Raum charakterisiert, das durch Makroströme (Ströme, die in den Drähten eines Stromkreises fließen) in Leitern unabhängig von der Umgebung erzeugt wird.

B = μ s N

Für geradlinigen Strom: N = ;

im Zentrum des Kreisstroms: H = ;

in der Mitte des Magneten: H = .

Magnetische Permeabilität eines Stoffes

Der Wert der magnetischen Induktion hängt von der Umgebung ab, in der das Magnetfeld vorhanden ist. Das Verhältnis der magnetischen Induktion B in einem Feld in einer bestimmten Umgebung zur magnetischen Induktion B o im Vakuum charakterisiert magnetische Eigenschaften gegebene Umgebung und wird als relative magnetische Permeabilität der Substanz bezeichnet - µ.

ELEKTROMAGNETISCHE INDUKTION

Methoden zur Gewinnung von Induktionsstrom:

Phänomen Elektromagnetische Induktion – das Auftreten eines elektrischen Stroms in einem geschlossenen Stromkreis, der entweder in einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld ruht oder sich in einem konstanten Magnetfeld bewegt, so dass sich die Anzahl der den Stromkreis durchdringenden magnetischen Induktionslinien ändert. Je schneller sich die Anzahl der magnetischen Induktionslinien ändert, desto größer ist der induzierte Strom.

GESETZ DER ELEKTROMAGNETISCHEN INDUKTION:

Elektrischer Strom in einem Stromkreis ist möglich, wenn äußere Kräfte auf die freien Ladungen des Leiters einwirken. Die Arbeit, die diese Kräfte leisten, um eine einzelne positive Ladung entlang eines geschlossenen Kreislaufs zu bewegen, wird EMK genannt. Wenn sich der magnetische Fluss durch die durch die Kontur begrenzte Oberfläche ändert, treten im Stromkreis Fremdkräfte auf, deren Wirkung durch die induzierte EMK gekennzeichnet ist.
Unter Berücksichtigung der Richtung des Induktionsstroms gilt nach der Lenzschen Regel:

Die induzierte EMK in einer geschlossenen Schleife ist gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die von der Schleife begrenzte Oberfläche, gemessen mit umgekehrtem Vorzeichen.

WIRBEL ELEKTRISCHES FELD

Der Grund für das Auftreten von elektrischem Strom in einem stationären Leiter ist elektrisches Feld.
Jede Änderung des Magnetfelds erzeugt ein induktives elektrisches Feld, unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit eines geschlossenen Stromkreises, und wenn der Leiter offen ist, entsteht an seinen Enden eine Potentialdifferenz; Wenn der Leiter geschlossen ist, wird darin ein induzierter Strom beobachtet.

Wirbelströme:

Induktionsströme in massiven Leitern werden Foucault-Ströme genannt. Foucaultsche Strömungen können sehr weit reichen große Werte, Weil Der Widerstand massiver Leiter ist gering. Daher bestehen Transformatorkerne aus isolierten Platten.
In Ferriten – magnetischen Isolatoren – treten praktisch keine Wirbelströme auf.

Nutzung von Wirbelströmen

Erhitzen und Schmelzen von Metallen im Vakuum, Dämpfer in elektrischen Messgeräten.

Schädliche Auswirkungen von Wirbelströmen

Dabei handelt es sich um freisetzungsbedingte Energieverluste in den Kernen von Transformatoren und Generatoren große Menge Hitze.

SELBSTINDUKTION

Selbstinduktionsphänomen– das Auftreten einer induzierten EMK in einem Stromkreis, die durch eine Änderung des Magnetfelds des im selben Stromkreis fließenden Stroms verursacht wird.

Das Eigenmagnetfeld in einem Gleichstromkreis ändert sich in den Momenten des Schließens und Öffnens des Stromkreises und wenn sich die Stromstärke ändert.

Induktivität (Selbstinduktionskoeffizient) – eine physikalische Größe, die die Abhängigkeit der Selbstinduktions-EMK von der Größe und Form des Leiters und von der Umgebung, in der sich der Leiter befindet, angibt.
Die Induktivität der Spule hängt ab von:
die Anzahl der Windungen, die Größe und Form der Spule und die relative magnetische Permeabilität des Mediums (möglicherweise eines Kerns).

ENERGIE DES MAGNETISCHEN STROMFELDES

Um einen stromdurchflossenen Leiter herum herrscht ein magnetisches Feld, das Energie besitzt.
Die Energie des Magnetfelds ist gleich der Eigenenergie des Stroms.
Die Eigenenergie des Stroms ist numerisch gleich der Arbeit, die die Stromquelle leisten muss, um die Selbstinduktions-EMK zu überwinden und einen Strom im Stromkreis zu erzeugen.

Wechselstrom

Wechselstrom– Strom, der sich nach einem harmonischen Gesetz in Richtung und Größe ändert.

Aktueller Effektivwert- die Stärke eines Gleichstroms, der in einem Leiter in der gleichen Zeit die gleiche Wärmemenge freisetzt wie ein Wechselstrom. Ich =

Der Momentanwert des Stroms ist proportional zum Momentanwert der Spannung und in Phase: i = = I m cos ωt

Der Effektivwert der Wechselspannung wird ähnlich wie der Effektivwert des Stroms ermittelt U =

Der momentane Spannungswert ändert sich nach dem harmonischen Gesetz: u = U m cos ωt

Aktive Widerstände – elektronische Geräte, Umwandlung elektrischer Energie in innere Energie (hochohmige Drähte, Heizspiralen, Widerstände).

Wechselstrom.

Wenn die Phasen der Strom- und Spannungsschwingungen zusammenfallen, ist die Momentanleistung des Wechselstroms gleich:

p = iu = i 2 R= I m U m cos 2ωt

Der durchschnittliche Leistungswert über eine Wechselstromperiode beträgt: p =

Induktivität und Kapazität in einem Wechselstromkreis:

1. Induktivität

In einer Spule, die an einen Wechselspannungskreis angeschlossen ist, ist die Stromstärke geringer als die Stromstärke in einem Konstantspannungskreis für dieselbe Spule. Folglich erzeugt die Spule in einem Wechselspannungskreis mehr Widerstand als in einem Gleichspannungskreis.

Die Spannung eilt dem Strom in Phase voraus π/2

Die induktive Reaktanz beträgt : X L = ωL = 2πνL

Ohm'sches Gesetz: I m = , wobei Lω die induktive Reaktanz ist.

2. Kapazität

Wenn ein Kondensator an einen Gleichspannungskreis angeschlossen ist, ist der Strom Null, und wenn ein Kondensator an einen Wechselspannungskreis angeschlossen ist, ist der Strom nicht Null. Daher erzeugt ein Kondensator in einem Wechselspannungskreis einen geringeren Widerstand als in einem Gleichstromkreis.

Die Kapazität ist gleich: X C = =

Resonanz in einem Stromkreis.

Resonanz in einem Stromkreis - das Phänomen eines starken Anstiegs der Amplitude erzwungener Stromschwingungen bei Übereinstimmung der Frequenzen ω 0 = ω, wobei ω 0 die Eigenfrequenz des Schwingkreises ist, ω die Frequenz der Versorgungsspannung.

Das Funktionsprinzip basiert auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion.

Das Funktionsprinzip im Leerlauf, d.h. ohne R n:

ε ind1/ε ind2= ω 1 /ω 2 = k, wobei ε ind1 Und ε ind2– induzierte EMK in den Wicklungen, ω 1 und ω 2 – die Anzahl der Windungen in den Wicklungen,

k – Transformationskoeffizient.

Wenn k > 1 , dann reduziert der Transformator die Spannung; Wenn k< 1 , dann erhöht der Transformator die Spannung. Im Leerlauf verbraucht der Transformator eine kleine Menge Energie aus dem Netzwerk, die für die Umkehrung der Magnetisierung seines Kerns aufgewendet wird.

Transformatoren zur Umwandlung von Wechselströmen hoher Leistung haben einen hohen Wirkungsgrad.

Elektrische Energieübertragung:

5. Elektromagnetische Schwingungen und Wellen

Schwingkreis- ein Stromkreis, in dem die Energie eines elektrischen Feldes in die Energie eines magnetischen Feldes umgewandelt werden kann und umgekehrt.

Elektrischer Schwingkreis- ein System bestehend aus einem Kondensator und einer Spule, die in einem geschlossenen Stromkreis miteinander verbunden sind

Freie elektromagnetische Schwingungen– periodisch wiederkehrende Änderungen des Stroms in der Spule und der Spannung zwischen den Platten des Kondensators, ohne Energie aus externen Quellen zu verbrauchen.

Ist die Kontur „ideal“, d.h. Der elektrische Widerstand beträgt 0 X L = X C ω =

T = 2π – Thomson-Formel (Periode freier elektromagnetischer Schwingungen in einem Stromkreis)

Elektromagnetisches Feld– eine besondere Form der Materie, eine Kombination aus elektrischen und magnetischen Feldern.

Variable elektrische und Magnetfelder existieren gleichzeitig und bilden ein einziges elektromagnetisches Feld.

ü Wenn die Ladegeschwindigkeit Null ist, gibt es nur ein elektrisches Feld.

ü Bei konstanter Ladegeschwindigkeit entsteht ein elektromagnetisches Feld.

ü Bei der beschleunigten Bewegung einer Ladung wird eine elektromagnetische Welle ausgesendet, die sich mit endlicher Geschwindigkeit im Raum ausbreitet.

Materialität des elektromagnetischen Feldes:

ü Sie können sich registrieren

ü existiert unabhängig von unserem Willen und unseren Wünschen

ü hat eine hohe, aber endliche Geschwindigkeit

Elektromagnetische Wellen

Ein zeitlich variierendes elektromagnetisches Feld, das sich im Raum (Vakuum) mit einer Geschwindigkeit von 3 × 10 8 m/s ausbreitet, bildet eine elektromagnetische Welle. Die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektromagnetischen Feldes führt dazu, dass sich elektromagnetische Schwingungen im Raum in Form von Wellen ausbreiten.

Weit entfernt von der Antenne sind die Werte der Vektoren E und B in Phase.

Die Hauptbedingung für die Entstehung einer elektromagnetischen Welle ist die beschleunigte Bewegung elektrischer Ladungen.

Geschwindigkeit der elektromagnetischen Welle: υ = νλ λ = = υ2π

Welleneigenschaften:

Ø Reflexion, Brechung, Interferenz, Beugung, Polarisation;

Ø Druck auf die Substanz;

Ø Aufnahme durch die Umwelt;

Ø Endgeschwindigkeit der Ausbreitung im Vakuum Mit;

Ø verursacht das Phänomen des photoelektrischen Effekts;

Ø die Geschwindigkeit im Medium nimmt ab.

6. WELLENOPTIK

Optik- ein Zweig der Physik, der Lichtphänomene untersucht.
Nach modernen Vorstellungen hat Licht eine duale Natur (Teilchen-Wellen-Dualismus): Licht hat Welleneigenschaften und vertritt Elektromagnetische Wellen, aber gleichzeitig ist es auch ein Fluss von Teilchen – Photonen. Je nach Lichtbereich kommen bestimmte Eigenschaften stärker zum Vorschein.

Lichtgeschwindigkeit im Vakuum:

Bei der Lösung von Problemen wird üblicherweise mit dem Wert c = 3 × 10 8 km/s gerechnet.

REFLEXION DES LICHTS

Eine Wellenoberfläche ist eine Ansammlung von Punkten, die in derselben Phase schwingen.
Huygens‘ Prinzip: Jeder Punkt, den die Störung erreicht hat, wird zur Quelle sekundärer Kugelwellen.
Gesetze der Lichtreflexion
MN – reflektierende Oberfläche
AA 1 und BB 1 – Strahlen einer einfallenden ebenen Welle
AA 2 und BB 2 – reflektierte ebene Wellenstrahlen
AC – die Wellenoberfläche der einfallenden ebenen Welle steht senkrecht zu den einfallenden Strahlen
DB – Wellenoberfläche der reflektierten ebenen Welle senkrecht zu den reflektierten Strahlen
α – Einfallswinkel (zwischen dem einfallenden Strahl und senkrecht zur reflektierenden Oberfläche)
β – Reflexionswinkel (zwischen dem reflektierten Strahl und senkrecht zur reflektierenden Oberfläche)
Reflexionsgesetze:
1. Der einfallende Strahl, der reflektierte Strahl und die am Einfallspunkt des Strahls rekonstruierte Senkrechte liegen in derselben Ebene.
2. Einfallswinkel gleich Winkel Reflexionen.

LICHTBRECHUNG

Unter Lichtbrechung versteht man eine Änderung der Ausbreitungsrichtung des Lichts beim Durchgang durch die Grenzfläche zwischen zwei Medien.
Gesetze der Lichtbrechung:

1. Der einfallende Strahl und der gebrochene Strahl liegen in derselben Ebene mit einer Senkrechten zur Grenzfläche zwischen den beiden Medien, wiederhergestellt am Einfallspunkt des Strahls.
2. Das Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels zum Sinus des Brechungswinkels für zwei gegebene Medien ist ein konstanter Wert

wobei n der relative Brechungsindex ist (ansonsten der Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten)
Brechungsindex

Physikalische Bedeutung: Sie zeigt an, um wie viel Mal die Lichtgeschwindigkeit in dem Medium, aus dem der Strahl austritt, größer ist als die Lichtgeschwindigkeit in dem Medium, in das er eintritt.

VOLLSTÄNDIGE INTERNE LICHTREFLEXION

Lassen absoluter Indikator Der Brechungsindex des ersten Mediums ist größer als der absolute Brechungsindex des zweiten Mediums
, das heißt, das erste Medium ist optisch dichter.
Dann, wenn er sendet