Enerģija ir skalārs lielums. Enerģijas SI vienība ir džouls.

Kinētiskā un potenciālā enerģija

Ir divu veidu enerģija – kinētiskā un potenciālā.

DEFINĪCIJA

Kinētiskā enerģija ir enerģija, kas ķermenim piemīt tās kustības dēļ:

DEFINĪCIJA

Potenciālā enerģija - tā ir enerģija, ko nosaka ķermeņu savstarpējais izvietojums, kā arī šo ķermeņu mijiedarbības spēku raksturs.

Potenciālā enerģija Zemes gravitācijas laukā ir enerģija, ko rada ķermeņa gravitācijas mijiedarbība ar Zemi. To nosaka ķermeņa stāvoklis attiecībā pret Zemi un ir vienāds ar darbu, lai ķermeni pārvietotu no šī stāvokļa uz nulles līmeni:

Potenciālā enerģija ir enerģija, kas rodas ķermeņa daļu mijiedarbības rezultātā. Tas ir vienāds ar ārējo spēku darbu nedeformētas atsperes spriegumā (saspiešanā) ar vērtību:

Ķermenim vienlaikus var būt gan kinētiskā, gan potenciālā enerģija.

Ķermeņa vai ķermeņu sistēmas kopējā mehāniskā enerģija ir vienāda ar ķermeņa (ķermeņu sistēmas) kinētiskās un potenciālās enerģijas summu:

Enerģijas nezūdamības likums

Slēgtai ķermeņu sistēmai ir spēkā enerģijas nezūdamības likums:

Gadījumā, ja uz ķermeni (vai ķermeņu sistēmu) iedarbojas ārēji spēki, piemēram, saglabāšanas likums mehāniskā enerģija netiek veikta. Šajā gadījumā ķermeņa (ķermeņu sistēmas) kopējās mehāniskās enerģijas izmaiņas ir vienādas ar ārējiem spēkiem:

Enerģijas nezūdamības likums ļauj izveidot kvantitatīvu attiecību starp dažādas formas matērijas kustība. Tāpat kā , tas attiecas ne tikai uz , bet uz visām dabas parādībām. Enerģijas nezūdamības likums saka, ka enerģiju dabā nevar iznīcināt tāpat kā to nevar izveidot no nekā.

Vispārīgākajā veidā enerģijas nezūdamības likumu var formulēt šādi:

• enerģija dabā nepazūd un netiek radīta no jauna, bet tikai pārvēršas no vienas formas citā.

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Exercise	Lode, kas lido ar ātrumu 400 m/s, ietriecas zemes valnī un virzās līdz 0,5 m pieturai.Noteikt vārpstas pretestību lodes kustībai, ja tās masa ir 24 g.
Risinājums	Vārpstas pretestības spēks ir ārējs spēks, tāpēc šī spēka darbs ir vienāds ar izmaiņām kinētiskā enerģija lodes: Tā kā vārpstas pretestības spēks ir pretējs lodes kustības virzienam, šī spēka darbs ir: Lodes kinētiskās enerģijas izmaiņas: Tādējādi var rakstīt: no kurienes zemes vaļņa pretestības spēks: Pārrēķināsim mērvienības SI sistēmā: g kg. Aprēķiniet pretestības spēku:
Atbilde	Vārpstas pretestības spēks 3,8 kN.

2. PIEMĒRS

Exercise	0,5 kg smaga slodze no noteikta augstuma nokrīt uz plāksni ar masu 1 kg, kas uzstādīta uz atsperes ar stinguma koeficientu 980 N/m. Nosakiet vērtību augstākā kompresija atsperes, ja trieciena brīdī slodzes ātrums bija 5 m/s. Trieciens ir neelastīgs.
Risinājums	Pierakstīsim slēgtās sistēmas krava + plāksne. Tā kā trieciens ir neelastīgs, mums ir: no kurienes plāksnes ātrums ar slodzi pēc trieciena: Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu kopējā slodzes mehāniskā enerģija kopā ar plāksni pēc trieciena ir vienāda ar saspiestās atsperes potenciālo enerģiju:

Lab #3

Temats:"Mehāniskās enerģijas saglabāšana, kad ķermenis pārvietojas gravitācijas un elastības ietekmē"

Mērķis: 1) iemācīties izmērīt potenciālo enerģijuķermenis pacelts virs zemes un elastīgi deformēts atsperes;

2) salīdzināt divus lielumus - atsperei piestiprināta ķermeņa potenciālās enerģijas samazināšanos, tai krītot un izstieptas atsperes potenciālās enerģijas pieaugumu.

Ierīces un materiāli: 1) dinamometrs ar atsperes stingrību 40 N/m; 2) mērīšanas lineāls; 3) krava no mehānikas komplekta; kravas svars ir (0,100 ±0,002) kg; 4) fiksators; 5) statīvs ar sajūgu un kāju.

Pamatinformācija.

Ja ķermenis spēj veikt darbu, tad tiek teikts, ka tam ir enerģija.

ķermeņa mehāniskā enerģijatā ir skalārā vērtība, kas vienāda ar maksimālo darbu, ko var paveikt noteiktos apstākļos.

Apzīmēts E SI enerģijas mērvienība

Kinētiskā enerģija - ir ķermeņa enerģija, ko rada tā kustība.

Tiek saukts fizisks lielums, kas vienāds ar pusi no ķermeņa masas un tā ātruma kvadrāta reizinājuma kinētiskā enerģijaķermenis:

Kinētiskā enerģija ir kustības enerģija. Masas ķermeņa kinētiskā enerģija m pārvietošanās ar ātrumu ir vienāda ar darbu, kas jāveic ar spēku, kas pielikts ķermenim miera stāvoklī, lai noteiktu šo ātrumu:

Kopā ar kinētisko enerģiju jeb kustības enerģiju fizikā svarīga loma spēlē koncepciju potenciālā enerģija vai ķermeņu mijiedarbības enerģijas.

Potenciālā enerģija– ķermeņa enerģija mijiedarbojošo ķermeņu vai viena ķermeņa daļu savstarpējā izkārtojuma dēļ.

Potenciālā enerģija ķermeņi gravitācijas laukā(virs zemes pacelta ķermeņa potenciālā enerģija).

Ep = mgh

Tas ir vienāds ar gravitācijas veikto darbu, kad ķermenis ir nolaists līdz nulles līmenim.

Izstiepta (vai saspiesta) atspere spēj iekustināt tai piestiprinātu ķermeni, tas ir, piešķirt šim ķermenim kinētisko enerģiju. Tāpēc šādam pavasarim ir enerģijas rezerve. Atsperes (vai jebkura elastīgi deformēta ķermeņa) potenciālā enerģija ir daudzums

Kur k ir atsperes stingrība, x ir ķermeņa absolūtais pagarinājums.

Elastīgi deformēta ķermeņa potenciālā enerģija ir vienāds ar elastīgā spēka darbu pārejā no dotā stāvokļa uz stāvokli ar nulles deformāciju.

Potenciālā enerģija elastīgās deformācijas laikā ir atsevišķu ķermeņa daļu mijiedarbības enerģija ar elastīgiem spēkiem.

Ja ķermeņi, kas veido slēgta mehāniskā sistēma, mijiedarbojas viens ar otru tikai ar gravitācijas un elastības spēkiem, tad šo spēku darbs ir vienāds ar ķermeņu potenciālās enerģijas izmaiņām, kas ņemtas ar pretēju zīmi:

A = -(Ep2 - Ep1).

Saskaņā ar kinētiskās enerģijas teorēmu šis darbs ir vienāds ar ķermeņu kinētiskās enerģijas izmaiņām:

Tādējādi Ek2 – Ek1 = – (Ep2 – Ep1) vai Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.

Ķermeņu kinētiskās un potenciālās enerģijas summa, kas veido slēgtu sistēmu un savstarpēji mijiedarbojas ar gravitācijas un elastības spēkiem, paliek nemainīga.

Šis paziņojums pauž enerģijas nezūdamības likums mehāniskajos procesos. Tās ir Ņūtona likumu sekas.

Tiek izsaukta summa E = Ek + Ep pilna mehāniskā enerģija.

Slēgtas ķermeņu sistēmas kopējā mehāniskā enerģija, kas savstarpēji mijiedarbojas tikai ar konservatīviem spēkiem, nemainās ar šo ķermeņu kustībām. Notiek tikai savstarpējas ķermeņu potenciālās enerģijas transformācijas to kinētiskajā enerģijā un otrādi jeb enerģijas pārnešana no viena ķermeņa uz otru.

E = Ek + Elpp = konst

Mehāniskās enerģijas nezūdamības likums tiek izpildīts tikai tad, ja ķermeņi slēgtā sistēmā mijiedarbojas viens ar otru ar konservatīviem spēkiem, tas ir, spēkiem, kuriem var ieviest potenciālās enerģijas jēdzienu.

Reālos apstākļos gandrīz vienmēr kustīgus ķermeņus, kā arī gravitācijas spēkus, elastības spēkus un citus konservatīvus spēkus ietekmē vides berzes spēki vai pretestības spēki.

Berzes spēks nav konservatīvs. Berzes spēka darbs ir atkarīgs no ceļa garuma.

Ja starp ķermeņiem, kas veido slēgtu sistēmu, darbojas berzes spēki, tad mehāniskā enerģija netiek saglabāta. Daļa mehāniskās enerģijas tiek pārvērsta ķermeņu iekšējā enerģijā (sildīšana).

Instalācijas apraksts.

Darbam tiek izmantota instalācija, kas parādīta attēlā. Tas ir dinamometrs, kas uzstādīts uz statīva ar fiksatoru 1.

Dinamometra atspere beidzas ar stiepļu stieni ar āķi. Aizbīdnis (palielinātā mērogā parādīts atsevišķi - apzīmēts ar numuru 2) ir gaiša korķa plāksne (izmērā 5 X 7 X 1,5 mm), kas izgriezta ar nazi līdz centram. Tas ir uzstādīts uz dinamometra stieples stieņa. Fiksatoram ir jāpārvietojas gar stieni ar nelielu berzi, taču berzei joprojām jābūt pietiekamai, lai fiksators pats nenokristu. Pirms darba uzsākšanas jums par to jāpārliecinās. Lai to izdarītu, fiksators ir uzstādīts skalas apakšējā malā uz ierobežojošā kronšteina. Pēc tam izstiepiet un atlaidiet.

Aizbīdnim kopā ar stiepļu stieni vajadzētu pacelties uz augšu, atzīmējot maksimālo atsperes pagarinājumu, kas ir vienāds ar attālumu no pieturas līdz fiksatoram.

Ja uz dinamometra āķa karājošo slodzi paceļam tā, lai atspere netiktu nostiepta, tad slodzes potenciālā enerģija attiecībā uz, piemēram, galda virsmu ir vienāda ar mgh. Kad slodze nokrīt (nolaižot attālumu x = h) slodzes potenciālā enerģija samazināsies par

E 1 \u003d mg

un atsperes enerģija, kad tā tiek deformēta, palielinās par

E 2 \u003d kx 2/2

Darba kārtība

1. Stingri piestipriniet svaru no mehānikas komplekta pie dinamometra āķa.

2. Paceliet kravu ar roku, atslogojot atsperi, un uzstādiet fiksatoru kronšteina apakšā.

3. Atlaidiet slodzi. Svaram krītot, tas izstiepj atsperi. Noņemiet slodzi un izmēra maksimālo pagarinājumu ar lineālu pēc fiksatora stāvokļa X atsperes.

4. Atkārtojiet eksperimentu piecas reizes. Atrodiet h un x vidējo

5. Skaitīt E 1sr \u003d mgh un E 2cp \u003d kx 2/2

6. Ievadiet rezultātus tabulā:

pieredzes numurs	h \u003d x max, m	h cf = x cf, m	E 1sr, Dž	E 2sr, Dž	E 1sr / E 2sr
pieredzes numurs	h \u003d x max, m					h cf = x cf, m	E 1sr, Dž	E 2sr, Dž	E 1sr / E 2sr
	0,048
	0,054
	0,052
	0,050
	0,052

2. Veicam aprēķinus saskaņā ar rokasgrāmatu.

1. Ar enerģijas jēdzienu jūs iepazināties 7. klases fizikas kursā. Atcerēsimies viņu. Pieņemsim, ka kāds ķermenis, piemēram, ratiņi, slīd lejup pa slīpu plakni un pārvieto stieni, kas atrodas tā pamatnē. Rati esot strādājuši. Patiešām, tas iedarbojas uz stieni ar noteiktu elastības spēku, un stienis šajā gadījumā kustas.

Vēl viens piemērs. Ar noteiktu ātrumu braucošas automašīnas vadītājs iedarbina bremzes, un pēc kāda laika automašīna apstājas. Šajā gadījumā automašīna darbojas arī pret berzes spēku.

Viņi to saka ja ķermenis var strādāt, tad tam ir enerģija.

Enerģija tiek apzīmēta ar burtu E. SI enerģijas mērvienība - džouls (1 Dž).

2. Ir divu veidu mehāniskā enerģija - potenciālā un kinētiskā.

Potenciālā enerģija ir ķermeņu vai ķermeņa daļu mijiedarbības enerģija atkarībā no to relatīvā stāvokļa.

Visiem ķermeņiem, kas mijiedarbojas, ir potenciālā enerģija. Tātad jebkurš ķermenis mijiedarbojas ar Zemi, tāpēc ķermenim un Zemei ir potenciālā enerģija. Daļiņas, kas veido ķermeņus, arī mijiedarbojas viena ar otru, un tām ir arī potenciālā enerģija.

Tā kā potenciālā enerģija ir mijiedarbības enerģija, tā neattiecas uz vienu ķermeni, bet uz mijiedarbojošu ķermeņu sistēmu. Gadījumā, ja runājam par virs Zemes pacelta ķermeņa potenciālo enerģiju, sistēma sastāv no Zemes un virs tās paceltā ķermeņa.

3. Noskaidrosim, kāda ir virs Zemes pacelta ķermeņa potenciālā enerģija. Lai to izdarītu, mēs atradīsim saistību starp gravitācijas darbu un ķermeņa potenciālās enerģijas izmaiņām.

Ļaujiet ķermeņa masai m krīt no augstuma h 1 līdz augstumam h 2 (72. att.). Šajā gadījumā ķermeņa nobīde ir h = h 1 – h 2. Gravitācijas darbs šajā zonā būs vienāds ar:

A = F smags h = mgh = mg(h 1 – h 2), vai
A = mgh 1 – mgh 2 .

Vērtība mgh 1 = E n1 raksturo ķermeņa sākotnējo stāvokli un atspoguļo tā potenciālo enerģiju sākotnējā stāvoklī, mgh 2 = E n2 - ķermeņa potenciālā enerģija gala stāvoklī. Formulu var pārrakstīt šādi:

A = E p1 - E n2 = -( E p2 - E n1).

Mainoties ķermeņa stāvoklim, mainās tā potenciālā enerģija. Pa šo ceļu,

gravitācijas darbs ir vienāds ar ķermeņa potenciālās enerģijas izmaiņām, kas ņemtas ar pretēju zīmi.

Mīnusa zīme nozīmē, ka, ķermenim krītot, gravitācijas spēks veic pozitīvu darbu, un ķermeņa potenciālā enerģija samazinās. Ja ķermenis virzās uz augšu, tad gravitācijas spēks veic negatīvu darbu, un ķermeņa potenciālā enerģija palielinās.

4. Nosakot ķermeņa potenciālo enerģiju, ir jānorāda līmenis, attiecībā pret kuru tā tiek mērīta, saukta nulles līmenis.

Tātad pāri volejbola tīklam lidojošas bumbas potenciālajai enerģijai ir viena vērtība attiecībā pret tīklu un cita vērtība attiecībā pret sporta zāles grīdu. Svarīgi, lai starpība starp ķermeņa potenciālajām enerģijām divos punktos nebūtu atkarīga no izvēlētā nulles līmeņa. Tas nozīmē, ka ķermeņa potenciālās enerģijas dēļ paveiktais darbs nav atkarīgs no nulles līmeņa izvēles.

Bieži vien Zemes virsma tiek uzskatīta par nulles līmeni, nosakot potenciālo enerģiju. Ja ķermenis nokrīt no noteikta augstuma uz Zemes virsmas, tad gravitācijas darbs ir vienāds ar potenciālo enerģiju: A = mgh.

Tāpēc Ķermeņa, kas pacelts noteiktā augstumā virs nulles līmeņa, potenciālā enerģija ir vienāda ar gravitācijas darbu, ķermenim nokrītot no šī augstuma līdz nulles līmenim.

5. Jebkuram deformētam ķermenim ir potenciālā enerģija. Saspiežot vai izstiepjot ķermeni, tas deformējas, mainās tā daļiņu mijiedarbības spēki un rodas elastības spēks.

Ļaujiet atsperes labajam galam (sk. 68. att.) pārvietoties no punkta ar koordinātu D l 1 līdz punktam ar koordinātu D l 2. Atcerieties, ka elastīgā spēka darbs šajā gadījumā ir vienāds ar:

A =– .

Vērtība = E n1 raksturo deformētā ķermeņa pirmo stāvokli un attēlo tā potenciālo enerģiju pirmajā stāvoklī, vērtība = E n2 raksturo deformētā ķermeņa otro stāvokli un attēlo tā potenciālo enerģiju otrajā stāvoklī. Jūs varat rakstīt:

A = –(E p2 - E n1), t.i.

elastīgā spēka darbs ir vienāds ar atsperes potenciālās enerģijas izmaiņām, kas ņemtas ar pretēju zīmi.

Mīnusa zīme liecina, ka elastīgā spēka veiktā pozitīvā darba rezultātā samazinās ķermeņa potenciālā enerģija. Kad ķermenis tiek saspiests vai izstiepts ārēja spēka ietekmē, tā potenciālā enerģija palielinās, un elastīgais spēks veic negatīvu darbu.

Jautājumi pašpārbaudei

1. Kad mēs varam teikt, ka ķermenim ir enerģija? Kas ir enerģijas mērvienība?

2. Kas ir potenciālā enerģija?

3. Kā aprēķināt virs Zemes pacelta ķermeņa potenciālo enerģiju?

4. Vai virs Zemes pacelta ķermeņa potenciālā enerģija ir atkarīga no nulles līmeņa?

5. Kā aprēķināt elastīgi deformēta ķermeņa potenciālo enerģiju?

19. uzdevums

1. Kādi darbi jāveic, lai pārvietotu miltu maisu, kas sver 2 kg, no plaukta, kas atrodas 0,5 m augstumā attiecībā pret grīdu, uz galdu, kas atrodas 0,75 m augstumā attiecībā pret grīdu? Kāda ir uz plaukta guļoša miltu maisa potenciālā enerģija un tā potenciālā enerģija, kad tas atrodas uz galda, attiecībā pret grīdu?

2. Kādi darbi jāveic, lai stāvoklī nodotu atsperi ar stingrību 4 kN/m 1 , izstiepjot to par 2 cm? Kādi papildus darbi jāveic, lai pavasari nogādātu valstij 2 , izstiepjot to vēl 1 cm? Kādas ir atsperes potenciālās enerģijas izmaiņas, kad tā tiek pārnesta uz stāvokli 1 un no valsts 1 stāvoklī 2 ? Kāda ir pavasara potenciālā enerģija stāvoklī 1 un spēj 2 ?

3. 73. attēlā parādīts gravitācijas spēka, kas iedarbojas uz lodi, grafiks attiecībā pret lodes augstumu. Aprēķiniet, izmantojot grafiku, lodītes potenciālo enerģiju 1,5 m augstumā.

4. 74. attēlā parādīts atsperes pagarinājuma atkarības grafiks no spēka, kas uz to iedarbojas. Kāda ir atsperes potenciālā enerģija, kad to izstiepj par 4 cm?

Darbs un kinētiskā enerģija

Kinētiskā enerģija ir mehāniskās sistēmas enerģija, kas ir atkarīga no tās punktu kustības ātruma izvēlētajā atskaites sistēmā. Bieži piešķir translācijas un rotācijas kustības kinētisko enerģiju. vienkāršā valodā, kinētiskā enerģija ir enerģija, kas ķermenim ir tikai kustībā. Kad ķermenis nekustas, kinētiskā enerģija ir nulle. Darbs un ķermeņa ātruma maiņa. Nodibināsim saikni starp nemainīga spēka darbu un ķermeņa ātruma izmaiņām. Šajā gadījumā spēka veikto darbu var definēt kā . Spēka modulis saskaņā ar otro Ņūtona likumu ir , un nobīdes modulis vienmērīgi paātrinātai taisnvirziena kustībai

. (19.3) Ķermenim pielikto rezultējošo spēku darbs ir vienāds ar ķermeņa kinētiskās enerģijas izmaiņām.Šo apgalvojumu sauc par kinētiskās enerģijas teorēmu.

Tā kā kinētiskās enerģijas izmaiņas ir vienādas ar spēka darbu (19.3), kinētiskā enerģija tiek izteikta tādās pašās vienībās kā darbs, t.i. džoulos.

Ja ķermeņa ar masu sākotnējais ātrums ir nulle un ķermenis palielina ātrumu līdz vērtībai , tad spēka darbs ir vienāds ar ķermeņa kinētiskās enerģijas galīgo vērtību:

. (19.4) Tā kā pārvietojums sakrīt virzienā ar gravitācijas vektoru, gravitācijas darbs ir vienāds ar

. (20.1) ko gravitācijas darbs nav atkarīgs no ķermeņa trajektorijas un vienmēr ir vienāds ar smaguma moduļa un augstuma starpības reizinājumu sākuma un beigu pozīcijās. Virzoties uz leju, gravitācijas darbs ir pozitīvs, virzoties uz augšu – negatīvs. Smaguma darbs slēgtā trajektorijā ir nulle. Virs Zemes pacelta ķermeņa potenciālās enerģijas vērtība ir atkarīga no nulles līmeņa izvēles, t.i. augstums, kurā tiek pieņemts, ka potenciālā enerģija ir nulle. Parasti tiek pieņemts, ka ķermeņa potenciālā enerģija uz Zemes virsmas ir nulle.

Šķīdumi, osmotiskais spiediens. Mitrums: relatīvais un absolūtais mitrums, rasas punkts. Osmotiskais spiediens(apzīmē ar π) ir pārmērīgs hidrostatiskais spiediens uz šķīdumu, kas atdalīts no tīra šķīdinātāja ar puscaurlaidīgu membrānu, pie kura apstājas šķīdinātāja difūzija caur membrānu (osmoze). Šim spiedienam ir tendence izlīdzināt abu šķīdumu koncentrācijas izšķīdušās vielas un šķīdinātāja molekulu pretdifūzijas dēļ. Šķīduma radītā osmotiskā spiediena vērtība ir atkarīga no tajā izšķīdināto vielu daudzuma, nevis no tajā izšķīdušo vielu (vai jonu, ja vielas molekulas disociējas) ķīmiskās dabas, tāpēc osmotiskais spiediens ir koligatīvā īpašība. atrisinājums.

Jo lielāka ir vielas koncentrācija šķīdumā, jo lielāku osmotisko spiedienu tā rada. Šo likumu, ko sauc par osmotiskā spiediena likumu, izsaka ar vienkāršu formulu, kas ir ļoti līdzīga kādam ideālās gāzes likumam: , kur i ir risinājuma izotoniskais koeficients; C ir šķīduma molārā koncentrācija, kas izteikta kā SI pamatvienību kombinācija, tas ir, mol / m 3, nevis parastajā mol / l; R ir universālā gāzes konstante; T ir šķīduma termodinamiskā temperatūra.

Absolūtais gaisa mitrums (f) ir ūdens tvaiku daudzums, kas faktiski atrodas 1 m 3 gaisa: f = m (gaisā esošā ūdens tvaiku masa) / V (mitrā gaisa tilpums). Parasti lietotā absolūtā mitruma mērvienība: (f) = g / Relatīvais mitrums: φ = (absolūtais mitrums) / (maksimālais mitrums). Relatīvais mitrums parasti tiek izteikts procentos. Šīs vērtības ir savstarpēji saistītas ar šādu attiecību: φ = (f × 100) / fmax. Rasas punkts ir temperatūra, līdz kurai gaiss jāatdzesē, lai tajā esošie tvaiki sasniegtu piesātinājumu un sāktu kondensēties rasā.

Kristāliskas un amorfas cietas vielas. šķidrie kristāli. Cieto ķermeņu deformācija. Deformācijas veidi.

Ciets- vielas agregācijas stāvoklis, ko raksturo formas noturība un atomu kustības raksturs, kas rada nelielas vibrācijas ap līdzsvara pozīcijām. Kristāliskie ķermeņi. Cietu ķermeni normālos apstākļos ir grūti saspiest vai izstiept. Lai rūpnīcās un rūpnīcās piešķirtu cietajām vielām vēlamo formu vai apjomu, tās tiek apstrādātas tālāk īpašas mašīnas: virpošana, ēvelēšana, slīpēšana. Amorfie ķermeņi. Papildus kristāliskajiem ķermeņiem amorfos ķermeņus sauc arī par cietām vielām.

AT- Tie ir cieti ķermeņi, kuriem raksturīgs nesakārtots daļiņu izvietojums telpā. Pie amorfiem ķermeņiem pieder stikls, dzintars, dažādi citi sveķi un plastmasa. Lai gan istabas temperatūrā šie ķermeņi saglabā savu formu, bet, pieaugot temperatūrai, tie pamazām mīkstina un sāk plūst kā šķidrumi: amorfiem ķermeņiem nav noteiktas temperatūras, kūst. Šķidrie kristāli - Tas ir fāzes stāvoklis, kurā noteiktas vielas nonāk noteiktos apstākļos (temperatūra, spiediens, koncentrācija šķīdumā).

LCD vienlaikus piemīt gan šķidrumu (plūstamība), gan kristālu (anizotropija) īpašības. Cietā ķermeņa deformācija- cieta ķermeņa lineāro izmēru vai formu maiņa ārējo spēku ietekmē. Deformāciju veidi : Deformācija sastiepumi vai saspiešana- jebkura ķermeņa lineārā izmēra maiņa (garums, platums vai augstums). Deformācija bīdes- visu cieta ķermeņa slāņu pārvietošana vienā virzienā paralēli noteiktai bīdes plaknei. Deformācija locīšana- dažu ķermeņa daļu saspiešana, vienlaikus stiepjot citas. Deformācija vērpes- parauga paralēlo posmu rotācija ap kādu asi ārēja spēka iedarbībā.

Cietvielu mehāniskās īpašības. Huka likums. Deformācijas līkne. Elastības un stiprības robežas. Plastiskā deformācija.

Pieliktu ārējo spēku iedarbībā cietie ķermeņi maina savu formu un tilpumu – tie deformējas. Ja pēc spēka pārtraukšanas pilnībā atjaunojas ķermeņa forma un tilpums, tad deformāciju sauc elastīgs, un ķermenis ir ideāli elastīgs. Tiek sauktas deformācijas, kas neizzūd pēc spēku pārtraukšanas plastmasas, un korpusi ir plastmasas. Ir šādi deformāciju veidi: stiepes, saspiešanas, bīdes, vērpes un lieces. Stiepes deformāciju raksturo absolūtā pagarinājuma delta l un pagarinājums e: kur l 0- sākotnējais garums, l- stieņa galīgais garums. Mehāniskais spriegums ir elastības moduļa F attiecība pret ķermeņa šķērsgriezuma laukumu S: b=F/S.

SI 1Pa \u003d 1N / m 2 tiek uzskatīts par mehāniskā sprieguma vienību. Huka likums: pie mazām deformācijām spriegums ir tieši proporcionāls relatīvajam pagarinājumam (b= E. e). elastīga deformācija sauc par tādu, kurā pēc spēka izbeigšanās ķermenis atjauno sākotnējo formu un izmēru. plastiskā deformācija nosaukums tāds, kurā pēc slodzes pārtraukšanas ķermenis neatjauno sākotnējo formu un izmērus. Plastiskās deformācijas priekšā vienmēr ir elastība.

Gāzu molekulārās kinētiskās teorijas pamatvienādojums.

Ideālās gāzes modelis tiek izmantots, lai izskaidrotu vielas īpašības gāzveida stāvoklī. Ideālas gāzes modelis pieņem sekojošo: molekulām ir niecīgs tilpums salīdzinājumā ar trauka tilpumu, starp molekulām nav pievilcīgu spēku, un, molekulām saskaroties savā starpā un ar trauka sienām, rodas atgrūšanas spēki. tēlot. Ideālas gāzes spiediens. Viens no pirmajiem un svarīgākajiem molekulārās kinētiskās teorijas panākumiem bija gāzes spiediena fenomena kvalitatīvais un kvantitatīvais skaidrojums uz trauka sienām. Spiediena kvalitatīvs skaidrojums ar kuģa sienām mijiedarbojas ar tām saskaņā ar mehānikas likumiem kā elastīgiem ķermeņiem. Molekulai saduroties ar trauka sienu, ātruma vektora projekcija uz OX asi, kas ir perpendikulāra sienai, maina savu zīmi uz pretējo, bet modulis paliek nemainīgs.

Tāpēc molekulas sadursmes ar sienu rezultātā tās impulsa projekcija uz OX asi mainās no uz . Molekulas impulsa maiņa parāda, ka sadursmes laikā uz to iedarbojas spēks, kas vērsts no sienas. Molekulas impulsa izmaiņas ir vienādas ar spēka impulsu: Sadursmes laikā molekula iedarbojas uz sienu ar spēku, kas saskaņā ar Ņūtona trešo likumu ir vienāds ar spēku absolūtajā vērtībā un ir vērsts pretēji. Gāzu molekulu ir ļoti daudz, un to triecieni pret sienu seko viens pēc otra ar ļoti augstu frekvenci. To spēku ģeometriskās summas vidējā vērtība, kas iedarbojas uz atsevišķu molekulu daļu to sadursmēs ar trauka sienu, ir gāzes spiediena spēks. Gāzes spiediens ir vienāds ar spiediena spēka moduļa attiecību pret sienas laukumu S: Pamatojoties uz molekulārās kinētiskās teorijas pamatnoteikumu izmantošanu, tika iegūts vienādojums, kas ļāva aprēķināt gāzes spiediens, ja ir zināma gāzes molekulas masa m0, molekulu ātruma kvadrāta vidējā vērtība un molekulu koncentrācija n: - šo vienādojumu sauc par molekulārās kinētiskās teorijas pamatvienādojumu. Apzīmējot ideālās gāzes molekulu translācijas kustības kinētiskās enerģijas vidējo vērtību : iegūstam . Ideālas gāzes spiediens ir vienāds ar divām trešdaļām no tilpuma vienībā esošo molekulu translācijas kustības vidējās kinētiskās enerģijas.

Sistēmas iekšējā enerģija kā stāvokļa funkcija. Siltuma un darba līdzvērtība. Pirmais termodinamikas likums.

Iekšējā enerģija - sistēmas stāvokļa termodinamiskā funkcija, tās enerģija, ko nosaka iekšējais stāvoklis. To galvenokārt veido daļiņu (atomu, molekulu, jonu) kustības kinētiskā enerģija , elektroni) un to savstarpējās mijiedarbības enerģija (intra- un starpmolekulāra). Iekšējo enerģiju ietekmē sistēmas iekšējā stāvokļa izmaiņas ārējā lauka iedarbībā; iekšējā enerģija jo īpaši ietver enerģiju, kas saistīta ar dielektriķa polarizāciju ārējā elektriskā laukā un paramagnēta magnetizāciju ārējā magnētiskajā laukā.

Sistēmas kinētiskā enerģija kopumā un potenciālā enerģija sistēmas telpiskā izvietojuma dēļ nav iekļauta iekšējā enerģijā. Termodinamikā nosaka tikai iekšējās enerģijas izmaiņas dažādos procesos. Tāpēc iekšējā enerģija tiek iestatīta uz noteiktu nemainīgu termiņu atkarībā no enerģijas, kas tiek ņemta par atskaites nulli. Iekšējā enerģija U kā stāvokļa funkciju ievada pirmais termodinamikas likums, saskaņā ar kuru starpība starp sistēmā nodoto siltumu Q un darbu W sistēmas veiktais ir atkarīgs tikai no sistēmas sākuma un beigu stāvokļiem un nav atkarīgs no pārejas ceļa, t.i. attēlo stāvokļa funkcijas Δ izmaiņas U kur U 1 un U 2- sistēmas iekšējā enerģija attiecīgi sākuma un beigu stāvoklī. (1) vienādojums izsaka enerģijas nezūdamības likumu, ko piemēro termodinamiskajiem procesiem, t.i. procesi, kuros tiek pārnests siltums. Cikliskajam procesam, kas atgriež sistēmu sākotnējā stāvoklī, Δ U= 0. Izohoriskos procesos, t.i. procesi konstantā apjomā, sistēma neveic darbu paplašināšanās dēļ, W= 0 un sistēmai nodotais siltums ir vienāds ar iekšējās enerģijas pieaugumu: Qv= Δ U. Adiabātiskajiem procesiem, kad J= 0, Δ U= -W. Iekšējā enerģija sistēma kā funkcija no tās entropijas S, tilpuma V un i-tās komponentes molu skaita m i ir termodinamiskais potenciāls. Tas ir termodinamikas pirmā un otrā likuma sekas, un to izsaka attiecība:

Relatīvā caurlaidība. Elektriskā konstante. Elektriskā lauka stiprums.

Dielektriskā konstante vide - fizikāls lielums, kas raksturo izolējošās (dielektriskās) vides īpašības un parāda elektriskās indukcijas atkarību no spriedzes elektriskais lauks. Relatīvā caurlaidība ε ir bezizmēra un parāda, cik reižu divu elektrisko lādiņu mijiedarbības spēks vidē ir mazāks nekā vakuumā. Šī vērtība gaisam un lielākajai daļai citu gāzu normālos apstākļos ir tuvu vienībai (to zemā blīvuma dēļ).

Lielākajai daļai cieto vai šķidro dielektriķu relatīvā caurlaidība svārstās no 2 līdz 8 (statiskajam laukam). Ūdens dielektriskā konstante statiskā laukā ir diezgan augsta - aptuveni 80. Elektriskā konstante (e 0) ir fizikālā konstante, kas iekļauta elektriskās likumu vienādojumos. lauki (piem. Kulona likums) rakstot šīs ur-cijas racionalizētā formā, saskaņā ar spietu, ko veido elektriskā. un magn. vienības Starptautiskā mērvienību sistēma; pēc vecās terminoloģijas E. p. sauc par dielektriķi. vakuuma caurlaidība. kur m 0 - magnētiskā konstante. Atšķirībā no dielektriskā caurlaidība e atkarībā no vielas veida, temperatūras, spiediena un citiem parametriem, E.p.e 0 ir atkarīga tikai no mērvienību sistēmas izvēles.

Piemēram, Gausa valodā cgs vienību sistēma elektriskā lauka stiprums klasiskajā elektrodinamikā ( E) - elektriskajam raksturīgais vektors. lauki, spēks, kas iedarbojas uz elektrisko vienību miera stāvoklī noteiktā atskaites sistēmā. maksas. Tiek pieņemts, ka lādiņa (uzlādēta testa korpusa) ieviešana ārējā. lauks E to nemaina. Dažreiz H. e. utt vienkārši sakiet "elektriskais lauks". Izmērs N. e. n.Gausa sistēmā - L -1/2 M 1/2 T -1, SI - LMT -3 I -1; vienība H. e. p. SI ir volts uz metru (1 CGSE = 3,10 4 V/m). H. e. n. telpā parasti raksturo, izmantojot līniju saimi E(elektriskā lauka lauka līnijas), k-rsh pieskares katrā punktā sakrīt ar vektora virzieniem E.

Tāpat kā jebkurš vektorlauks, lauks E ir sadalīts divās daļās: potenciāls ([ E n) = 0, E n = - j e) un virpulis ( E B = 0 E B=[ A m]). Jo īpaši elektriskā fiksēto maksu sistēmas radītais lauks ir tīri potenciāls. Elektriskā radiācijas lauks, ieskaitot lauku Ešķērsvirziena el.-magp. viļņi, ir tīri virpulis. Kopā ar vektoru magn. indukcija V H. e. n veido vienu elektromagnētiskā lauka 4-tensoru.

Tāpēc tīri elektrisks. dotās lādiņu sistēmas lauks eksistē tikai "izvēlētajā" atskaites sistēmā, kur lādiņi ir nekustīgi. Citos inerciālās atskaites sistēmās, kas pārvietojas attiecībā pret "izvēlēto" no amata. ātrumu u, ir arī magnētiskais lauks V" = = [uE]/ , konvekciju parādīšanās dēļ. straumes j= r u/ (r ir lādiņa blīvums "izvēlētajā" sistēmā).

Mērķis: Salīdziniet izstieptas atsperes potenciālās enerģijas samazināšanos ar ķermeņa kinētiskās enerģijas pieaugumu, kas saistīts ar atsperi.

Aprīkojums: divi statīvi frontālajam darbam; treniņu dinamometrs; bumba; diegi; balta un koppapīra loksnes; mērīšanas lineāls; svari treniņiem ar statīvu; svari.

Teorētiskā bāze strādāt

Pamatojoties uz enerģijas saglabāšanas un pārveidošanas likumu ķermeņu mijiedarbības laikā ar elastīgiem spēkiem, izstieptas atsperes potenciālās enerģijas izmaiņām jābūt vienādām ar ar to saistītā ķermeņa kinētiskās enerģijas izmaiņām, ņemot vērā pretējo. zīme:

Lai eksperimentāli pārbaudītu šo apgalvojumu, varat izmantot 1. attēlā parādīto iestatījumu. Statīva pēdā ir fiksēts dinamometrs. Uz 60-80 cm gara diega pie tās āķa piesien bumbiņu.Uz cita statīva, vienā augstumā ar dinamometru, pēdā tiek fiksēts izpletnis. Pēc bumbiņas novietošanas uz teknes malas un turēšanas, pārvietojiet otro statīvu tālāk no pirmā par vītnes garumu. Ja jūs pārvietojat bumbu prom no teknes malas par X, tad deformācijas rezultātā atspere iegūs potenciālās enerģijas padevi

kur k- atsperes stīvums.

Pēc tam bumba tiek atbrīvota. Elastīgā spēka ietekmē bumba iegūst ātrumu v. Neņemot vērā berzes spēka radītos zaudējumus, varam pieņemt, ka izstieptās atsperes potenciālā enerģija tiek pilnībā pārvērsta lodītes kinētiskajā enerģijā:

Rīsi. viens

Bumbiņas ātrumu var noteikt, izmērot tās diapazonu. S brīvā kritienā no augstuma h. No izteicieniem un izriet, ka . Tad

Darba mērķis ir pārbaudīt vienlīdzību:

Ņemot vērā vienlīdzību, mēs iegūstam:

Darba kārtība

1. Piestipriniet dinamometru un tekni uz trijkājiem
augstums h= 40 cm no galda virsmas. Otrajā dinamometra āķa galā ieāķējiet pie bumbiņas piesietu pavedienu. Novietojiet balta papīra loksni paredzētajā vietā, kur bumbiņa nokritīs, un tai pa virsu koppapīra lapu.

Attālumam starp statīviem jābūt tādam, lai bumbiņa atrastos uz teknes malas ar izstieptu vītni un dinamometra atspere nav deformēta.

2. Pārvietojiet bumbu prom no teknes malas līdz rādījumam
dinamometrs nekļūs vienāds F y = 2H. Atlaidiet bumbu un atzīmējiet tās krišanas vietu uz galda atbilstoši atzīmei uz papīra lapas.

Atkārtojiet eksperimentu vismaz 10 reizes. Nosakiet vidējo lidojuma attālumu S c.p.

3. Izmēriet deformāciju X dinamometra atsperes ar elastīgu spēku F y = 2 N. Aprēķināt izstieptās atsperes potenciālo enerģiju.

4. Izmēra lodītes masu, izmantojot svaru, un aprēķini tās kinētiskās enerģijas pieaugumu.

5. Mērījumu un aprēķinu rezultātus ierakstīt atskaites tabulā.

Pārskatu tabula

Pieredze Nr.	F y , N	x, m	E r, Dž	Δ E r, Dž	m, Kilograms	h, m v	S, m	E k , Dž	Δ E k , Dž

Jo , tad relatīvā kļūdu robeža ir:

Absolūtais kļūdu ierobežojums ir:

Tā kā , tad relatīvās kļūdas robeža ir vienāda ar:

Kļūdas ε m, εg un ε h, salīdzinot ar kļūdu ε s var atstāt novārtā.

Šajā gadījumā

Eksperimenta nosacījumi lidojuma diapazona mērīšanai ir tādi, ka atsevišķu mērījumu rezultātu novirzes no vidējā ir daudz lielākas par sistemātiskās kļūdas robežu ( ), tāpēc varam pieņemt, ka ().

Vidējā aritmētiskā nejaušās kļūdas robeža ar nelielu mērījumu skaitu N tiek atrasta pēc formulas:

,

kur aprēķina pēc formulas

Pa šo ceļu,

Absolūtās kļūdas robeža lodītes kinētiskās enerģijas mērīšanā ir:

7. Seciniet, ka enerģijas nezūdamības likums ir izpildīts, pārbaudot, vai kopējiem punktiem ir intervāli

Kontroles jautājumi

1. Definējiet enerģiju.

2. Ko sauc par kinētisko enerģiju?

3. Izsakiet kinētisko enerģiju ķermeņa impulsa izteiksmē.

4. Kādus spēkus sauc par konservatīvajiem?

5. Ko sauc par potenciālo enerģiju?

6. Uzrakstiet virs Zemes virsmas pacelta ķermeņa un saspiestas atsperes potenciālās enerģijas izteiksmi.

7. Formulējiet kopējās mehāniskās enerģijas nezūdamības likumu.

8. Kādos gadījumos tiek izpildīts mehāniskās enerģijas nezūdamības likums?

9. Vai ir izpildīts kopējās mehāniskās enerģijas nezūdamības likums slēgtā sistēmā, kurā darbojas tikai gravitācijas spēks un elastības spēki.

10. Kā var izskaidrot atsperes potenciālās enerģijas un lodes kinētiskās enerģijas izmaiņu neprecīzo vienādību?

Radošā darbnīca

Divas atsperes ar stinguma koeficientiem k 1 un k 2 ir savienotas vienu reizi virknē un citu reizi paralēli. Kādai jābūt atsperes stingrumam k, kas varētu aizstāt šo divu atsperu sistēmu? Sākotnējais atsperu garums ir vienāds.

Lab #4