Интересоваться окружающим миром и закономерностями его функционирования и развития природно и правильно. Именно поэтому разумно обращать свое внимание на естественные науки, например, физику, которая объясняет саму сущность формирования и развития Вселенной. Основные физические законы несложно понять. Уже в очень юном возрасте школа знакомит детей с этими принципами.
Для многих начинается эта наука с учебника "Физика (7 класс)". Основные понятия и и термодинамики открываются перед школьниками, они знакомятся с ядром главных физических закономерностей. Но должно ли знание ограничиваться школьной скамьей? Какие физические законы должен знать каждый человек? Об этом и пойдет речь далее в статье.
Наука физика
Многие нюансы описываемой науки знакомы всем с раннего детства. А связано это с тем, что, в сущности, физика представляет собой одну из областей естествознания. Она повествует о законах природы, действие которых оказывает влияние на жизнь каждого, а во многом даже обеспечивает ее, об особенностях материи, ее структуре и закономерностях движения.
Термин «физика» был впервые зафиксирован Аристотелем еще в четвертом веке до нашей эры. Изначально он являлся синонимом понятия "философия". Ведь обе науки имели единую цель - правильным образом объяснить все механизмы функционирования Вселенной. Но уже в шестнадцатом веке вследствие научной революции физика стала самостоятельной.
Общий закон
Некоторые основные законы физики применяются в разнообразных отраслях науки. Кроме них существуют такие, которые принято считать общими для всей природы. Речь идет о
Он подразумевает, что энергия каждой замкнутой системы при протекании в ней любых явлений непременно сохраняется. Тем не менее она способна трансформироваться в другую форму и эффективно менять свое количественное содержание в различных частях названной системы. В то же время в незамкнутой системе энергия уменьшается при условии увеличения энергии любых тел и полей, которые вступают во взаимодействие с ней.
Помимо приведенного общего принципа, содержит физика основные понятия, формулы, законы, которые необходимы для толкования процессов, происходящих в окружающем мире. Их исследование может стать невероятно увлекательным занятием. Поэтому в этой статье будут рассмотрены основные законы физики кратко, а чтобы разобраться в них глубже, важно уделить им полноценное внимание.
Механика
Открывают юным ученым многие основные законы физики 7-9 классы школы, где более полно изучается такая отрасль науки, как механика. Ее базовые принципы описаны ниже.
- Закон относительности Галилея (также его называют механической закономерностью относительности, или базисом классической механики). Суть принципа заключается в том, что в аналогичных условиях механические процессы в любых инерциальных системах отсчета проходят совершенно идентично.
- Закон Гука. Его суть в том, что чем большим является воздействие на упругое тело (пружину, стержень, консоль, балку) со стороны, тем большей оказывается его деформация.
Законы Ньютона (представляют собой базис классической механики):
- Принцип инерции сообщает, что любое тело способно состоять в покое или двигаться равномерно и прямолинейно только в том случае, если никакие другие тела никаким образом на него не воздействуют, либо же если они каким-либо образом компенсируют действие друг друга. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо воздействовать с какой-либо силой, и, конечно, результат воздействия одинаковой силы на разные по величине тела будет тоже различаться.
- Главная закономерность динамики утверждает, что чем больше равнодействующая сил, которые в текущий момент воздействуют на данное тело, тем больше полученное им ускорение. И, соответственно, чем больше масса тела, тем этот показатель меньше.
- Третий закон Ньютона сообщает, что любые два тела всегда взаимодействуют друг с другом по идентичной схеме: их силы имеют одну природу, являются эквивалентными по величине и обязательно имеют противоположное направление вдоль прямой, которая соединяет эти тела.
- Принцип относительности утверждает, что все явления, протекающие при одних и тех же условиях в инерциальных системах отсчета, проходят абсолютно идентичным образом.
Термодинамика
Школьный учебник, открывающий ученикам основные законы ("Физика. 7 класс"), знакомит их и с основами термодинамики. Ее принципы мы коротко рассмотрим далее.
Законы термодинамики, являющиеся базовыми в данной отрасли науки, имеют общий характер и не связаны с деталями строения конкретного вещества на уровне атомов. Кстати, эти принципы важны не только для физики, но и для химии, биологии, аэрокосмической техники и т. д.
Например, в названной отрасли существует не поддающееся логическому определению правило, что в замкнутой системе, внешние условия для которой неизменны, со временем устанавливается равновесное состояние. И процессы, продолжающиеся в ней, неизменно компенсируют друг друга.
Еще одно правило термодинамики подтверждает стремление системы, которая состоит из колоссального числа частиц, характеризующихся хаотическим движением, к самостоятельному переходу из менее вероятных для системы состояний в более вероятные.
А закон Гей-Люссака (его также называют утверждает, что для газа определенной массы в условиях стабильного давления результат деления его объема на абсолютную температуру непременно становится величиной постоянной.
Еще одно важное правило этой отрасли - первый закон термодинамики, который также принято называть принципом сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Согласно ему, любое количество теплоты, которое было сообщено системе, будет израсходовано исключительно на метаморфозу ее внутренней энергии и совершение ею работы по отношению к любым действующим внешним силам. Именно эта закономерность и стала базисом для формирования схемы работы тепловых машин.
Другая газовая закономерность - это закон Шарля. Он гласит, что чем больше давление определенной массы идеального газа в условиях сохранения постоянного объема, тем больше его температура.
Электричество
Открывает юным ученым интересные основные законы физики 10 класс школы. В это время изучаются главные принципы природы и закономерности действия электрического тока, а также другие нюансы.
Закон Ампера, например, утверждает, что проводники, соединенные параллельно, по которым течет ток в одинаковом направлении, неизбежно притягиваются, а в случае противоположного направления тока, соответственно, отталкиваются. Порой такое же название используют для физического закона, который определяет силу, действующую в существующем магнитном поле на небольшой участок проводника, в данный момент проводящего ток. Ее так и называют - сила Ампера. Это открытие было сделано ученым в первой половине девятнадцатого века (а именно в 1820 г.).
Закон сохранения заряда является одним из базовых принципов природы. Он гласит, что алгебраическая сумма всех электрических зарядов, возникающих в любой электрически изолированной системе, всегда сохраняется (становится постоянной). Несмотря на это, названный принцип не исключает и возникновения в таких системах новых заряженных частиц в результате протекания некоторых процессов. Тем не менее общий электрический заряд всех новообразованных частиц непременно должен равняться нулю.
Закон Кулона является одним из основных в электростатике. Он выражает принцип силы взаимодействия между неподвижными точечными зарядами и поясняет количественное исчисление расстояния между ними. Закон Кулона позволяет обосновать базовые принципы электродинамики экспериментальным образом. Он гласит, что неподвижные точечные заряды непременно взаимодействуют между собой с силой, которая тем выше, чем больше произведение их величин и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между рассматриваемыми зарядами и среды, в которой и происходит описываемое взаимодействие.
Закон Ома является одним из базовых принципов электричества. Он гласит, что чем больше сила постоянного электрического тока, действующего на определенном участке цепи, тем больше напряжение на ее концах.
Называют принцип, который позволяет определить направление в проводнике тока, движущегося в условиях воздействия магнитного поля определенным образом. Для этого необходимо расположить кисть правой руки так, чтобы линии магнитной индукции образно касались раскрытой ладони, а большой палец вытянуть по направлению движения проводника. В таком случае остальные четыре выпрямленных пальца определят направление движения индукционного тока.
Также этот принцип помогает выяснить точное расположение линий магнитной индукции прямолинейного проводника, проводящего ток в данный момент. Это происходит так: поместите большой палец правой руки таким образом, чтобы он указывал а остальными четырьмя пальцами образно обхватите проводник. Расположение этих пальцев и продемонстрирует точное направление линий магнитной индукции.
Принцип электромагнитной индукции представляет собой закономерность, которая объясняет процесс работы трансформаторов, генераторов, электродвигателей. Данный закон состоит в следующем: в замкнутом контуре генерируемая индукции тем больше, чем больше скорость изменения магнитного потока.
Оптика
Отрасль "Оптика" также отражает часть школьной программы (основные законы физики: 7-9 классы). Поэтому эти принципы не так сложны для понимания, как может показаться на первый взгляд. Их изучение приносит с собой не просто дополнительные знания, но лучшее понимание окружающей действительности. Основные законы физики, которые можно отнести к области изучения оптики, следующие:
- Принцип Гюйнеса. Он представляет собой метод, который позволяет эффективно определить в каждую конкретную долю секунды точное положение фронта волны. Суть его состоит в следующем: все точки, которые оказываются на пути у фронта волны в определенную долю секунды, в сущности, сами по себе становятся источниками сферических волн (вторичных), в то время как размещение фронта волны в ту же долю секунду является идентичным поверхности, которая огибает все сферические волны (вторичные). Данный принцип используется с целью объяснения существующих законов, связанных с преломлением света и его отражением.
- Принцип Гюйгенса-Френеля отражает эффективный метод разрешения вопросов, связанных с распространением волн. Он помогать объяснить элементарные задачи, связанные с дифракцией света.
- волн. Применяется в равной степени и для отражения в зеркале. Его суть состоит в том, что как ниспадающий луч, так и тот, который был отражен, а также перпендикуляр, построенный из точки падения луча, располагаются в единой плоскости. Важно также помнить, что при этом угол, под которым падает луч, всегда абсолютно равен углу преломления.
- Принцип преломления света. Это изменение траектории движения электромагнитной волны (света) в момент движения из одной однородной среды в другую, которая значительно отличается от первой по ряду показателей преломления. Скорость распространения света в них различна.
- Закон прямолинейного распространения света. По своей сути он является законом, относящимся к области геометрической оптики, и заключается в следующем: в любой однородной среде (вне зависимости от ее природы) свет распространяется строго прямолинейно, по кратчайшему расстоянию. Данный закон просто и доступно объясняет образование тени.
Атомная и ядерная физика
Основные законы квантовой физики, а также основы атомной и ядерной физики изучаются в старших классах средней школы и высших учебных заведениях.
Так, постулаты Бора представляют собой ряд базовых гипотез, которые стали основой теории. Ее суть состоит в том, что любая атомная система может оставаться устойчивой исключительно в стационарных состояниях. Любое излучение или поглощение энергии атомом непременно происходит с использованием принципа, суть которого следующая: излучение, связанное с транспортацией, становится монохроматическим.
Эти постулаты относятся к стандартной школьной программе, изучающей основные законы физики (11 класс). Их знание является обязательным для выпускника.
Основные законы физики, которые должен знать человек
Некоторые физические принципы, хоть и относятся к одной из отраслей данной науки, тем не менее носят общий характер и должны быть известны всем. Перечислим основные законы физики, которые должен знать человек:
- Закон Архимеда (относится к областям гидро-, а также аэростатики). Он подразумевает, что на любое тело, которое было погружено в газообразное вещество или в жидкость, действует своего рода выталкивающая сила, которая непременно направлена вертикально вверх. Эта сила всегда численно равна весу вытесненной телом жидкости или газа.
- Другая формулировка этого закона следующая: тело, погруженное в газ или жидкость, непременно теряет в весе столько же, сколько составила масса жидкости или газа, в который оно было погружено. Этот закон и стал базовым постулатом теории плавания тел.
- Закон всемирного тяготения (открыт Ньютоном). Его суть состоит в том, что абсолютно все тела неизбежно притягиваются друг к другу с силой, которая тем больше, чем больше произведение масс данных тел и, соответственно, тем меньше, чем меньше квадрат расстояния между ними.
Это и есть 3 основных закона физики, которые должен знать каждый, желающий разобраться в механизме функционирования окружающего мира и особенностях протекания процессов, происходящих в нем. Понять принцип их действия достаточно просто.
Ценность подобных знаний
Основные законы физики обязаны быть в багаже знаний человека, независимо от его возраста и рода деятельности. Они отражают механизм существования всей сегодняшней действительности, и, в сущности, являются единственной константой в непрерывно изменяющемся мире.
Основные законы, понятия физики открывают новые возможности для изучения окружающего мира. Их знание помогает понимать механизм существования Вселенной и движения всех космических тел. Оно превращает нас не в просто соглядатаев ежедневных событий и процессов, а позволяет осознавать их. Когда человек ясно понимает основные законы физики, то есть все происходящие вокруг него процессы, он получает возможность управлять ими наиболее эффективным образом, совершая открытия и делая тем самым свою жизнь более комфортной.
Итоги
Некоторые вынуждены углубленно изучать основные законы физики для ЕГЭ, другие - по роду деятельности, а некоторые - из научного любопытства. Независимо от целей изучения данной науки, пользу полученных знаний трудно переоценить. Нет ничего более удовлетворяющего, чем понимание основных механизмов и закономерностей существования окружающего мира.
Не оставайтесь равнодушными - развивайтесь!
«Вопросы по физике» - Как называется прибор преобразующий звуковые колебания в электрические? Вопрос №12. Вопрос №10. Р.Майер, открывший закон сохранения энергии имел профессию врача. Вопрос №1. Основные труды в области физики твердого тела и общей физики. Вопрос №3. Вопрос №7. Вопрос №4. Вопрос №2. Закон электролиза назван в честь английского физика Майкла Фарадея.
«Изучение физики» - Так зачем же нужна вам физика? Строение вещества. Физика –одна из многочисленных наук о природе. Что изучает ФИЗИКА? Оптика. Термодинамика и молекулярная физика. Электродинамика. Механика! Физические явления: С электромагнитными явлениями вы тоже встречаетесь на каждом шагу. Вводный урок по физике 7 класс.
«Наука физика» - Астрономия. Физические явления – изменения в природе. Связи физики настолько многообразны, что порой люди не видят их. Философия. Физические явления. Физика – одна из наук о природе. Поле. Механические явления. Физика, как наука. Общефизические понятия. Звуковые явления. Молекула воды. Механические явления - это движения самолётов, автомобилей, маятников.
«Свет физика» - Орбита Земли. Этапы развития представлений о природе света. «Сколько у света скоростей?». Развитие взглядов на природу света. Что же такое свет? Орбита спутника Ио. Двойственность свойств света называется корпускулярно – волновым дуализмом. Метод Майкельсона: Время движения света t=2?/c, поэтому дает с = 3,14 10 8 м/с.
«ЕГЭ по физике 2010» - Изменения в КИМ 2010 г. по сравнению с КИМ 2009 г. План экзаменационной работы. Распределение заданий экзаменационной работы по уровню сложности. Распределение заданий по уровню сложности. Система оценивания результатов выполнения отдельных заданий и работы в целом. Внесены изменения: в форму представления задания В1, обновлены критерии оценивания заданий с развернутым ответом.
«Что изучает физика» - Механические явления природы. Атомные явления природы. Облака. Знакомство учащихся с новым предметом школьного курса. Лекция учителя «Из истории физики». Утренняя роса. Магнитные явления природы. Солнечное затмение. Явления природы. Оптические явления природы. Что изучает физика? Аристотель ввёл понятие «физика» (от греческого слова «фюзис» - природа).
Определите, известные Вам из курса физики, характеристики движения, используемые в теоретической механике:
1. прямолинейное движение
2. криволинейное движение
3. скоростное движение
4. относительное движение
5. реактивное движение
6. железнодорожное движение
Вариант 8.
Задача №1. Раскрыть следующие понятия: 1. Виды деформаций тела. Коэффициент жёсткости 2. Определение механической работы. 3. Звуковые волны. Условия, необходимые для возникновения и существования звука.
Задача №2. Раскрыть следующее понятие: Инерциальная система отсчета.
Задача №3.
Определите, от какого особого свойства всякого тела, в соответствие с законами классической механики И. Ньютона, зависит ускорение, которое получает это тело при его взаимодействии с другим телом.
1. От его скорости
2. От его инертности
3. От его температуры
4. От его упругости
Вариант 9.
Задача №1. Раскрыть следующие понятия: 1. Понятие импульса. Закон сохранения импульса. 2. Мощность. Определение и физическая формула. 3. Основные понятия теории механических волн: Длина волны.
Задача №2. Раскрыть следующее понятие: Первый закон Ньютона – закон инерциальных систем.
Задача №3.
Полная механическая энергия, т.е. сумма потенциальной и кинетической энергии тела, остается постоянной при определенных физических условиях. При каких?
1. На тело действует сила упругости
2. На тело действует сила тяготения
3. На тело не действует сила трения (она отсутствует)
4. На тело не действует сила гравитации
5. На тело действует сила скольжения
6. На тело действует сила упрямости.
Вариант 10.
Задача №1. Раскрыть следующие понятия: 1. Реактивное движение. Формула Циолковского для определения максимальной скорости ракеты. 2. Кинетическая энергия. Физическая формула кинетической энергии. 3. Основные понятия теории механических волн. Луч волны.
Задача №2. Раскрыть следующее понятие: Принцип суперпозиции сил в теории И. Ньютона.
Задача №3.
Этой физической величиной (или единицей) измеряется электрический потенциал, разность потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы.
При этом, разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту , если для перемещения заряда такой же величины из одной точки в другую над ним надо совершить работу такой же величины (по абсолютному значению).
В каких единицах измеряется энергия, выделяемая при совершении такой работы?
1. 1 Джоуль
5. 1 Ньютон
6. 1 Эйнштейн
Письменное Задание №4 (по итогам декабря)
Вариант 1.
Задача №1. Раскрыть следующие понятия: 1. Открытия Кулона и Гальвани.
2. Электромагнитная индукция. 3. Второй закон термодинамики.
Задача №2. Раскрыть следующее понятие: Отличительные признаки твердых тел, жидкостей и газов.
Механическое движение. В VIII классе подробно изучалась механическая форма движения материи, т. е. перемещение в пространстве одних тел относительно других с течением времени. То, что все тела состоят из атомов или молекул, не принималось во внимание. Тела рассматривались как сплошные, лишенные внутренней структуры.
Исследование свойств тел не входит в задачу механики. Ее цель - определение положений тел в пространстве и их скоростей в любой момент времени в зависимости от сил взаимодействий между ними при заданных начальных положениях и скоростях тел.
Тепловое движение. Атомы и молекулы вещества, как вам известно из курса физики VII класса, совершают беспорядочное (хаотическое) движение, называемое тепловым движением. В разделе «Тепловые явления. Молекулярная физика» в IX классе мы будем изучать основные закономерности тепловой формы движения материи.
Движение молекул беспорядочно в связи с тем, что число их в телах, которые нас окружают, необозримо велико и молекулы взаимодействуют друг с другом. Понятие теплового движения не применимо к системам из нескольких молекул. Хаотическое движение огромного числа молекул качественно отличается от упорядоченного механического перемещения отдельных тел. Именно поэтому оно представляет собой особую форму движения материи, обладающую специфическими свойствами.
Тепловое движение обусловливает внутренние свойства тел, и его изучение позволяет понять многие физические процессы, протекающие в телах.
Макроскопические тела. В физике тела, состоящие из очень большого числа атомов или молекул, называют макроскопическими. Размеры макроскопических тел во много раз превышают размеры атомов. Газ в баллоне, вода в стакане, песчинка, камень, стальной стержень, земной шар - все это примеры макроскопических тел (рис. 1).
Мы будем рассматривать процессы в макроскопических телах.
Тепловые явления. Тепловое движение молекул зависит от температуры. Об этом говорилось в курсах физики VI и VII классов Следовательно, изучая тепловое движение молекул, мы тем самым будем изучать явления, зависящие от температуры тел. При нагревании происходят переходы вещества из одного
состояния в другое: твердые тела превращаются в жидкости а жидкости - в газы. При охлаждении, наоборот, газы превращаются в жидкости, а жидкости - в твердые тела.
Эти и многие другие явления, обусловленные хаотическим движением атомов и молекул, называют тепловыми явлениями.
Значение тепловых явлений. Тепловые явления играют огромную роль в жизни людей, животных и растений. Изменение температуры воздуха на 20-30°С при смене времени года меняет все вокруг нас. С наступлением весны природа пробуждается, леса одеваются листвой, зеленеют луга. Зимой же богатые летние краски заменяются однообразным белым фоном, жизнь растений и многих насекомых замирает. При изменении температуры нашего тела всего лишь на один градус мы уже чувствуем недомогание.
Тепловые явления интересовали людей с древнейших времен. Люди добились относительной независимости от окружающих условий после того, как научились добывать и поддерживать огонь. Это было одним из величайших открытий, сделанных человеком.
Изменение температуры оказывает влияние на все свойства тел. Так, при нагревании или охлаждении изменяются размеры твердых тел и объем жидкостей. Значительно меняются также их механические свойства, например упругость. Кусок резиновой трубки не пострадает, если ударить по нему молотком. Но при охлаждении до температуры ниже -100°С резина становится хрупкой, как стекло. От легкого удара резиновая трубка разбивается на мелкие кусочки. Лишь после нагревания резина вновь обретет свои упругие свойства.
Все перечисленные выше и многие другие тепловые явления подчиняются определенным законам. Эти законы так же точны и надежны, как и законы механики, но отличаются от них по содержанию и форме. Открытие законов, которым подчиняются тепловые явления, позволяет с максимальной пользой применять эти явления на практике, в технике. Современные тепловые двигатели, установки для сжижения газов, холодильные аппараты и другие устройства конструируют на основе знания этих законов.
Молекулярно-кинетическая теория. Теория, объясняющая тепловые явления в макроскопических телах и внутренние свойства этих тел на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных хаотически движущихся частиц, носит название молекулярно-кинетической теории. В теории ставится задача связать закономерности поведения отдельных молекул с величинами, характеризующими свойства макроскопических тел.
Еще философы древности догадывались о том, что теплота - это вид внутреннего движения частиц, слагающих тела. Большой вклад в развитие молекулярно-кинетической теории был сделан великим русским ученым М. В. Ломоносовым. Ломоносов рассматривал теплоту как вращательное движение частиц вещества. С помощью своей теории он дал вполне правильное в общих чертах объяснение явлений плавления, испарения и теплопроводности. Им был сделан вывод о существовании «наибольшей или последней степени холода», когда движение частичек вещества прекращается
СГднако трудности построения молекулярно-кинетической теории привели к тому, что окончательную победу она одержала лишь в начале XX в. Дело в том, что число молекул в макроскопических телах огромно и проследить за движением каждой молекулы невозможно. Необходимо научиться на основе законов движения отдельных молекул находить тот средний результат, к которому приводит их совокупное движение. Именно этот средний результат движения всех молекул определяет тепловые явления в макроскопических телах.
Термодинамика. Вещество обладает многими свойствами, которые можно изучать, не углубляясь в его строение. Тепловые явления можно описывать с помощью величин, регистри руемых такими приборами, как манометр и термометр, которые не реагируют на воздействие отдельных молекул.
В середине XIX в. после открытия закона сохранения энергии была построена первая научная теория тепловых процессов - термодинамика. Термодинамика - это теория тепловых явлений, в которой не учитывается молекулярное строение тел. Она возникла при изучении оптимальных условий использования теплоты для совершения работы задолго до того, как молекулярно-кинетическая теория получила всеобщее признание.
Термодинамика и статистическая механика. В настоящее время в науке и в технике используют как термодинамику, так и молекулярно-кинетическую теорию, называемую также статистической механикой. Эти теории взаимно дополняют друг друга.
Все содержание термодинамики заключается в нескольких утверждениях, называемых законами термодинамики. Эти законы установлены опытным путем. Они справедливы для всех веществ, независимо от их внутреннего строения. Статистическая механика - более глубокая, но зато и более сложная теория тепловых явлений. С ее помощью можно обосновать теоретически все законы термодинамики.
Вначале мы остановимся на основных положениях молеку-лярно-кинетической теории, известных нам частично из курса физики VI и VII классов. Затем познакомимся с количественной молекулярно-кинетической теорией простейшей системы - газа сравнительно небольшой плотности.
Экзаменационные билеты по физике 2006-2007 уч. год
9 класс
Билет № 1 . Механическое движ ение. Путь. Скорость, Ускорение
Механическое движение -- изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.
Путь -- длинна траектории, по которой движется тело в течение некоторого времени. Обозначается буквой s и измеряется в метрах (м). Рассчитывается по формуле
Скорость -- это векторная величина, равная отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден. Определяет как быстроту движения, так и его направление в данный момент времени. Обозначается буквой и измеряется в метрах в секунду (). Рассчитывается по формуле
Ускорение при равноускоренном движении -- это векторная величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло. Определяет быстроту изменения скорости по модулю и направлению. Обозначается буквой a или и измеряется в метрах в секунду в квадрате (). Рассчитывается по формуле
Билет № 2 . Явление инерции. Первый закон Ньютона. Сила и сло жение сил. Второй закон Ньютона
Явление сохранения скорости тела при отсутствии действия других тел называется инерцией.
Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость неизменной, если на них не действуют другие тела.
Системы отсчета, где закон инерции выполняется, называются инертными .
Системы отсчета, где закон инерции не выполняется - неинертными .
Сила -- векторная величина. И она является мерой взаимодействия тел. Обозначается буквой F или и измеряется в ньютонах (Н)
Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил .
Равнодействующая сил, направленных по одной прямой в одну сторону, направлена в ту же сторону, а ее модуль равен сумме модулей составляющих сил.
Равнодействующая сил, направленных по одной прямой в противоположные стороны, направлена в сторону большей по модулю силы, а ее модуль равен разности модулей составляющих сил.
Чем больше равнодействующая приложенных к телу сил, тем большее ускорение получит тело.
При уменьшении силы в два раза ускорение тоже уменьшается в два раза,т.е.
Значит, ускорение, с которым движется тело постоянной массы, прямо пропорционально приложенной к этому телу силе, в результате которой возникает ускорение.
При увеличении массы тела в два раза, ускорение уменьшается в два раза,т.е.
Значит, ускорение, с которым движется тело с постоянной силой, обратно пропорционально массе этого тела.
Количественная взаимосвязь между массой тела, ускорением, и равнодействующей приложенных к телу сил, называется вторым законом Ньютона.
Второй закон Ньютона: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе.
Математически второй закон Ньютона выражается формулой:
Билет № 3 . Третий закон Ньютона. Импульс. Закон сохранения импульса. Объяснение реактивного движения на ос нове закона сохранения импульса
Третий закон Ньютона: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению.
Математически третий закон Ньютона выражается так:
Импульс тела -- векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость. Обозначается буквой и измеряется в килограммах на метрах в секунду (). Рассчитывается по формуле
закон сохранения импульса: сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме после взаимодействия. Рассмотрим реактивное движение на основе движения воздушного шарика с выходящей из него струей воздуха. Согласно закону сохранения импульса суммарный импульс системы, состоящей из двух тел должен остаться таким же, каким был до начала истечения воздуха, т.е. равным нулю. Поэтому шарик начинает двигаться в противоположную струе воздуха сторону с такой же скоростью, что его импульс равен модулю импульса воздушной струи.
Билет № 4 . Сила тяжести. Свободное падение. Ускорение свободного падения. Закон всемирн ого тяго тения
Сила тяжести -- сила, с которой Земля притягивает к себе тело. Обозначается или
Свободное падение -- движение тел под действием силы тяжести.
В данном месте Земли все тела независимо от их масс и других физических характеристик совершают свободное падение с одинаковым ускорением. Это ускорение называется ускорением свободного падения и обозначается буквой или. Оно
Закон всемирного тяготения: два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
G = 6,67?10 -11 Н?м 2 /кг 2
G - Гравитационная постоянная
Билет № 5 . Сила упругости. Объяснение устройства и принципа действия динамометра. Сила трения . Трение в природе и технике
Сила, возникающая в теле в результате его деформации и стремящаяся вернуть тело в исходное положение называется, силой упругости . Обозначается. Находится по формуле
Динамометр -- прибор для измерения силы.
Основная часть динамометра -- стальная пружина, которой придают разную форму в зависимости от назначения прибора. Устройство простейшего динамометра основано на сравнении любой силы с силой упругости пружины.
При соприкосновении одного тела с другим возникает взаимодействие, препятствующее их относительному движению, которое называют трением. А силу, характеризующую это взаимодействие, называют силой трения. Бывает трение покоя, трение скольжения и трение качения.
Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, т.к. при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. Сила трения останавливает автомобиль при торможении, но без трения покоя он не смог бы и начать движение. Во многих случаях трение вредно и с ним приходится бороться. Для уменьшения трения соприкасающиеся поверхности делают гладкими, а между ними вводят смазку. Чтобы уменьшить трение вращающихся валов машин и станков, их опирают на подшипники.
Билет №6 . Давление. Атмосферное давление . Закон Паскаля. Закон Архимеда
Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением . Обозначается буквой или и измеряется в паскалях (Па). Рассчитывается по формуле
Атмосферное давление -- это давление всей толщи воздуха на земную поверхность и тела, находящиеся на ней.
Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760мм при температуре, называется нормальным атмосферным давлением.
Нормальное атмосферное давление равно101300Па = 1013гПа.
Каждые 12м давление уменьшается на 1мм. рт. ст. (или на 1,33гПа)
Закон Паскаля: давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку одинаково во всех направлениях.
Закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость (или газ, или плазму), действует выталкивающая сила (называемая силой Архимеда)
где с -- плотность жидкости (газа), -- ускорение свободного падения, а V -- объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.
Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна.
Билет №7 . Работа силы. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии
Механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется.
Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути. Обозначается буквой или и измеряется в джоулях (Дж). Рассчитывается по формуле
Энергия -- физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело. Измеряется энергия в джоулях (Дж).
Потенциальной энергией называется энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. Обозначается буквой или. Рассчитывается по формуле
Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической энергией. Обозначается буквой или. Рассчитывается по формуле
Закон сохранения механической энергии:
При отсутствии сил типа трения механическая энергия не возникает из ничего и не может никуда исчезнуть.
Билет № 8 . Механические колебания. Механические волны. Звук. Колебания в природе и технике
Движение, повторяющееся через определенный промежуток времени, называется колебательным .
Колебания, происходящие только благодаря начальному запасу энергии, называются свободными колебаниями .
Система тел, которые способны совершать свободные колебания, называются колебательными системами.
Общие свойства всех колебательных систем:
1. Наличие положения устойчивого равновесия.
2. Наличие силы, возвращающей систему в положение равновесия.
Характеристики колебательного движения:
1. Амплитуда -- наибольшее (по модулю) отклонение тела от положения равновесия.
2. Период -- промежуток времени, в течение которого тело совершает одно полное колебание.
3. Частота -- число колебаний в единицу времени.
4. Фаза (разность фаз)
Возмущения, распространяющиеся в пространстве, удаляясь от места их возникновения, называются волнами .
Необходимым условием возникновения волны является появление в момент возникновения возмущения препятствующих ему сил, например сил упругости.
Виды волн:
1. Продольная -- волна, в которой колебания происходят вдоль направления распространения волны
2. Поперечная -- волна, в которой колебания происходят перпендикулярно направлению их распространения.
Характеристики волны:
1. Длина волны -- расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.
2. Скорость волны -- величина численно равная расстоянию, которое за единицу времени проходит любая точка волны.
Звуковые волны -- это продольные упругие волны. Ухо человека воспринимает в виде звука колебания с частотой от 20 Гц до 20000 Гц.
Источник звука -- тело, колеблющееся со звуковой частотой.
Приемник звука -- тело способное воспринимать звуковые колебания.
Скорость звука -- расстояние, на которое распространяется звуковая волна за 1 секунду.
Скорость звука зависит от:
2. Температуры.
Характеристики звука:
1. Частота
2. Высота тона
3. Амплитуда
4. Громкость. Зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.
Билет №9 . Модели строения газов, жидкостей и твердых тел. Тепловое движение атомов и молекул. Броуновское движение и диффузия. Взаимодействие частиц вещества
Молекулы газа, двигаясь во всех направлениях, почти не притягиваются друг к другу и заполняют весь сосуд. В газах расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул. Поскольку в среднем расстояния между молекулами в десятки раз больше размера молекул, то они слабо притягиваются друг к другу. Поэтому газы не имеют собственной формы и постоянного объема.
Молекулы жидкости не расходятся на большие расстояния, и жидкость в обычных условиях сохраняет свой объем. Молекулы жидкости расположены близко друг к другу. Расстояния между каждыми двумя молекулами меньше размеров молекул, поэтому притяжение между ними становится значительным.
В твердых телах притяжение между молекулами (атомами) еще больше, чем у жидкостей. Поэтому в обычных условиях твердые тела сохраняют свою форму и объем. В твердых телах молекулы (атомы) расположены в определенном порядке. Это лед, соль, металлы и др. Такие тела называются кристаллами. Молекулы или атомы твердых тел колеблются около определенной точки и не могут далеко переместиться от нее. Твердое тело потому сохраняет не только объем, но и форму.
Т.к. со скоростью движения молекул связана его t, то хаотическое движение молекул, из которых состоят тела, называют тепловым движением . Тепловое движение отличается от механического тем, что в нем участвует множество молекул и каждая движется беспорядочно.
Броуновское движение - это беспорядочное движение малых частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. Открыто и впервые исследовано в 1827 г. английским ботаником Р. Брауном как движение цветочной пыльцы в воде, видимое при сильном увеличении. Броуновское движение не прекращается.
Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называют диффузией .
Между молекулами вещества существует взаимное притяжение. Между молекулами вещества в то же время существует отталкивание.
На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул, заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении отталкивание.
Билет № 10 . Тепловое равновесие. Температура. Измерение температуры. Связь температуры со скорост ью хаотического движения частиц
Две системы находятся в состоянии теплового равновесия, если при контакте через диатермическую перегородку параметры состояния обеих систем не изменяются. Диатермическая перегородка совершенно не препятствует тепловому взаимодействию систем. При тепловом контакте две системы приходят в состояние теплового равновесия.
Температура -- физическая величина, примерно характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.
Температура -- физическая величина, характеризующая степень нагрева тела.
Температура измеряется с помощью термометров. Основные единицы измерения температуры -- это Цельсий, Фаренгейт и Кельвин
Термометр -- устройство, используемое для измерения температуры данного тела путем сравнения с опорными значениями, условно выбранными за точки отсчета и позволяющими установить шкалу измерений. При этом в разных термометрах используются разные связи между температурой и каким-то наблюдаемым свойством прибора, которое можно считать линейно зависящим от температуры.
При увеличении температуры средняя скорость движения частиц увеличивается.
При уменьшении температуры средняя скорость движения частиц уменьшается.
Билет №11 . Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии тела. Закон сохранен ия энергии в тепловых процессах
Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют внутренней энергией тела .
Внутренняя энергия тела не зависит ни от механического движения тела, ни от положения этого тела относительно других тел.
Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершением механической работы или теплопередачей.
теплопередачей .
При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается. С понижением температуры внутренняя энергия тела уменьшается. Внутренняя энергия тела увеличивается при совершении над ним работы.
Механическая и внутренняя энергия могут переходить от одного тела к другому.
Этот вывод справедлив для всех тепловых процессов. При теплопередаче, например, тело более нагретое отдает энергию, а тело менее нагретое получает энергию.
При переходе энергии от одного тела к другому или при превращении одного вида энергии в другой энергия сохраняется.
Если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается настолько, насколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел.
Билет № 12 . Виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение. Примеры теплопередачи в природе и технике
Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей .
Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц называется теплопроводностью .
При конвекции энергия переносится самими струями газа или жидкости.
Излучение -- процесс передачи теплоты путем лучеиспускания.
Передача энергии излучением отличается от других видов теплопередачи тем, что она может осуществляться в полном вакууме.
Примеры теплопередачи в природе и технике:
1. Ветры. Все ветры в атмосфере представляют собой конвекционные потоки огромного масштаба.
Конвекцией объясняются, например, ветры бризы, возникающие на берегах морей. В летние дни суша прогревается солнцем быстрее, чем вода, поэтому и воздух над сушей нагревается больше, чем над водой, его плотность уменьшается и давление становится меньше давления более холодного воздуха над морем. В результате, как в сообщающихся сосудах, холодный воздух по низу с моря перемещается к берегу -- дует ветер. Это и есть дневной бриз. Ночью вода охлаждается медленнее, чем суша, и над сушей воздух становится более холодным, чем над водой. Образуется ночной бриз -- движение холодного воздуха от суши к морю.
2. Тяга. Мы знаем, что без притока свежего воздуха горение топлива невозможно. Если в топку, в печь, в трубу самовара не будет поступать воздух, то горение топлива прекратится. Обычно используют естественный приток воздуха -- тягу. Для создания тяги над топкой, например в котельных установках фабрик, заводов, электростанций, устанавливают трубу. При горении топлива воздух в ней нагревается. Значит, давление воздуха, находящегося в топке и трубе, становится меньше давления наружного воздуха. Вследствие разницы давлений холодный воздух поступает в топку, а теплый поднимается вверх -- образуется тяга.
Чем выше труба, сооруженная над топкой, тем больше разница давлений наружного воздуха и воздуха в трубе. Поэтому тяга усиливается при увеличении высоты трубы.
3. Отопление и охлаждение жилых помещений. Жители стран, расположенных в умеренных и холодных поясах Земли, вынуждены обогревать свое жилище. В странах, расположенных в тропических и субтропических поясах, температура воздуха даже в январе достигает + 20 и +30 о С. Здесь применяют устройства, охлаждающие воздух в помещениях. И нагревание, и охлаждение воздуха в помещениях основано на конвекции.
Охлаждающие устройства целесообразно располагать наверху, ближе к потолку, чтобы осуществлялась естественная конвекция. Ведь холодный воздух имеет плотность большую, чем теплый, и поэтому будет опускаться.
Обогревательные приборы располагают внизу. Во многих современных больших домах устраивают водяное отопление. Циркуляция воды в нем и прогревание воздуха в помещении происходят за счет конвекции.
Если установка для обогревания здания находится в нем самом, то в подвальном этаже устанавливают котел, в котором нагревают воду. По вертикальной трубе, отходящей от котла, горячая вода поднимается в бак, который обычно помещают на чердаке дома. От бака проводят систему распределительных труб, по которым вода проходит в радиаторы, устанавливаемые на всех этажах, она отдает им свое тепло и возвращается в котел, где снова подогревается. Так происходит естественная циркуляция воды -- конвекция.
В больших зданиях используются более сложные установки. Горячая вода подается сразу в несколько зданий из котла, установленного в специальном помещении. Воду гонят в. здания при помощи насосов, т. е. создают искусственную конвекцию.
4. Теплопередача и растительный мир. Температура нижнего слоя воздуха и поверхностного слоя почвы имеет большое значение для развития растений.
В прилегающем к Земле слое воздуха и верхнем слое почвы происходят изменения температуры. Днем почва поглощает энергию и нагревается, ночью, наоборот, охлаждается. На ее нагревание и охлаждение влияет присутствие растительности. Так, темная, вспаханная почва сильнее нагревается излучением, но быстрее и охлаждается, чем почва, покрытая растительностью.
На теплообмен между почвой и воздухом влияет также погода. В ясные, безоблачные ночи почва сильно охлаждается -- излучение от почвы беспрепятственно уходит в пространство. В такие ночи ранней весной возможны заморозки на почве. Если же погода облачная, то облака закрывают Землю и играют роль своеобразных экранов, защищающих почву от потери энергии путем излучения.
Одним из средств повышения температуры участка почвы и припочвенного воздуха служат теплицы, которые позволяют полнее использовать излучение Солнца. Участок почвы покрывают стеклянными рамами или прозрачными пленками. Стекло хорошо пропускает видимое солнечное излучение, которое, попадая на темную почву, нагревает ее, но хуже пропускает невидимое излучение, испускаемое нагретой поверхностью Земли. Кроме того, стекло (или пленка) препятствует движению теплого воздуха вверх, т. е. осуществлению конвекции. Таким образом, стекла теплиц действуют как «ловушка» энергии. Внутри теплиц температура выше, чем на незащищенном грунте, примерно на 10 °С.
5. Термос. Теплопередача от более нагретого тела к более холодному приводит к выравниванию их температур. Поэтому если в комнату внести, например, горячий чайник, то он остынет. Часть его внутренней энергии перейдет к окружающим телам. Чтобы помешать телу остывать или нагреваться, нужно уменьшить теплопередачу. При этом стремятся сделать так, чтобы энергия не передавалась ни одним из трех видов теплопередачи: конвекцией, теплопроводностью и излучением.
Он состоит из стеклянного сосуда с двойными стенками. Внутренняя поверхность стенок покрыта блестящим металлическим слоем, а из пространства между стенками сосуда выкачан воздух. Лишенное воздуха пространство между стенками не проводит тепло, блестящий слой, вследствие отражения, препятствует передаче энергии излучением. Чтобы защитить стекло от повреждений, термос помещают в картонный или металлический футляр. Сосуд закупоривают пробкой, а сверху футляра навинчивают колпачок.
Билет № 13 . Количество теплоты. Удельная теплоемк ость. Плавление. Кристаллизация
Энергия, которую тело получает или теряет при теплопередаче, называется количеством теплоты . Обозначается буквой Q и измеряется в джоулях (Дж). Рассчитывается по формуле
Количество теплоты, необходимое для нагревания тела (или выделяемое им при остывании), зависит от рода вещества, из которого оно состоит, от массы этого тела и от изменения его температуры.
Чтобы подсчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела или выделяемое им при охлаждении, нужно удельную теплоемкость вещества умножить на массу тела и на разность между большей и меньшей его температурами.
Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется для изменения температуры вещества массой 1 кг на 1°С, называется удельной теплоемкостью . Обозначается буквой и измеряется в. Рассчитывается по формуле
Удельная теплоемкость некоторых веществ,
Переход вещества из твердого состояния в жидкое называют плавлением .
Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.
Переход вещества из жидкого состояния в твердое называют отвердеванием или кристаллизацией .
Температуру, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.
Вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся.
Температура плавления некоторых веществ, °С
Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние, называется удельной теплотой плавления . Обозначается буквой и измеряется в. Рассчитывается по формуле
Удельная теплота плавления некоторых веществ (при температуре плавления)
Билет № 14 . Испарение. Конденса ция. Кипение. Влажность воздуха
Явление превращения жидкости в пар называется парообразованием.
Существует два способа перехода жидкости в газообразное состояние испарение и кипение.
Парообразование, происходящее с поверхности жидкости, называется испарением .
Скорость испарения зависит от рода жидкости. Испарение должно происходить при любой температуре. Испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости. Скорость испарения жидкости зависит от площади ее поверхности. При ветре испарение жидкости происходит быстрее.
Явление превращения пара в жидкость называется конденсацией.
Кипение -- это интенсивный переход жидкости в пар вследствие образования и роста пузырьков пара, которые при определенной температуре для каждой жидкости всплывают на ее поверхность и лопаются.
Температуру, при которой жидкость кипит, называют температурой кипения. Во время кипения температура жидкости не меняется.
Температура кипения некоторых веществ, °С
Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо, чтобы обратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры, получила название удельной теплоты парообразования. Обозначается буквой и измеряется в. Рассчитывается по формуле
Удельная теплота парообразования некоторых веществ (при температуре кипения)
|
Аммиак (жидкий) |
Воздух (жидкий) |
|||
Билет №15 . Электризация тел. Два вида электрических зарядов. Взаимодействие зарядов. Закон сохра нения электрического заряда
Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или что ему сообщен электрический заряд.
Электризоваться могут тела, сделанные из разных веществ. Электризация тел происходит при соприкосновении и последующем разделении тел.
В электризации участвуют два тела. При этом электризуются оба тела.
Существует два вида электрических зарядов.
Заряд, полученный на стекле, потертом о шелк, назвали положительным, т.е. приписали знак « + ». А заряд, полученный на янтаре, потертом о шерсть, назвали отрицательным, т.е. приписали знак « - ».
Тела, имеющие электрические заряды одинакового знака, отталкиваются , а тела, имеющие электрические заряды противоположного знака, взаимно притягиваются .
Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов в замкнутой системе остается постоянной.
Билет № 16 . Постоянный электрический ток. Электрическая цепь. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи
Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. Электрический ток имеет определенное направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.
Электрическая цепь -- совокупность различных устройств и соединяющих их проводников (или элементов электропроводящей среды), по которым может протекать электрический ток.
Электрическое сопротивление -- величина, обратная электропроводности. Измеряется в Омах.
1 Ом -- сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу.
Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению .
Билет № 17 . Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля - Ленца. Использование теплового действия тока в технике
Работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в течение которого совершалась работа.
Измеряется работа в джоулях (Дж) или в ваттах в секунду (Вт?с).
Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока.
Измеряется мощность в ваттах (Вт).
Закон Джоуля-Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.
Использование теплового действия тока в технике:
Основная часть современной лампы накаливания -- спираль из тонкой вольфрамовой проволоки. Вольфрам -- тугоплавкий металл, его температура плавления 3 387 °C. В лампе накаливания вольфрамовая спираль нагревается до 3 000°C, при такой температуре она достигает белого каления и светится ярким светом. Спираль помещают в стеклянную колбу, из которой выкачивают насосом воздух, чтобы спираль не перегорала. Но в вакууме вольфрам быстро испаряется, спираль становится тоньше и тоже сравнительно быстро перегорает. Чтобы предотвратить быстрое испарение вольфрама, современные лампы наполняют азотом, иногда инертными газами -- криптоном или аргоном. Молекулы газа препятствуют выходу частиц вольфрама из нити, т. е. препятствуют разрушению накаленной нити.
Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках. В домашних условиях широко применяют электрические плитки, утюги, чайники, кипятильники. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушат зерно, приготовляют силос.
Основная часть всякого нагревательного электрического прибора -- нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный, кроме того, выдерживать, не разрушаясь, нагревание до высокой температуры. Чаще всего для изготовления нагревательного элемента применяют сплав никеля, железа, хрома и марганца, известный под названием «нихром».
В нагревательном элементе проводник в виде проволоки или ленты наматывается на пластинку из жароустойчивого материала: слюды, керамики. Так, например, нагревательным элементом в электрическом утюге служит нихромовая лента, от которой нагревается нижняя часть утюга.
Билет № 18 . Электрическое поле. Действия электрического поля на электрические заряды. Конденсатор. Энергия э лектрического поля конденсатора
Электрическое поле-- это особая форма материи, существующая независимо от наших представлений о нем.
Главное свойство электрического поля -- действие его на электрические заряды с некоторой силой.
Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Оно не меняется со временем. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ними связано.
Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.
Проводники в этом случае называются обкладками конденсатора.
Энергия конденсатора пропорциональна его электроемкости и квадрату напряжения между пластинами. Вся эта энергия сосредоточена в электрическом поле. Плотность энергии поля пропорциональна квадрату напряженности поля.
Билет № 19 . Опыт Эрстеда. Магнитное поле тока. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного по ля на проводник с током
Опыт Эрстеда:
Расположим проводник, включенный в цепь источника тока, над магнитной стрелкой параллельно ее оси. При замыкании цепи магнитная стрелка отклоняется от своего первоначального положения. При размыкании цепи магнитная стрелка возвращается в свое начальное положение. Это означает, что проводник с током и магнитная стрелка взаимодействуют друг с другом.
Выполненный опыт наводит на мысль о существовании вокруг проводника с электрическим током магнитного поля. Оно и действует на магнитную стрелку, отклоняя ее.
Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т. е. вокруг движущихся электрических зарядов. Электрический ток и магнитное поле неотделимы друг от друга.
Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок, называют магнитными линиями магнитного поля. Направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки в каждой точке поля, принято за направление магнитной линии магнитного поля.
Магнитные линии магнитного поля тока представляют собой замкнутые кривые, охватывающие проводник.
Тела, длительное время сохраняющие намагниченность, называются постоянными магнитами или просто магнитами.
Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называют полюсами магнита . У всякого магнита, как и у известной нам магнитной стрелки, обязательно есть два полюса: северный (N ) и южный (S ).
Поднося к полюсам магнитной стрелки магнит, можно заметить, что северный полюс стрелки отталкивается от северного полюса магнита и притягивается к южному полюсу. Южный полюс стрелки отталкивается от южного полюса магнита и притягивается северным полюсом.
На основании описанных опытов можно сделать следующее заключение: разноименные магнитные полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются. Это правило относится и к электромагнитам.
Взаимодействие магнитов объясняется тем, что вокруг любого магнита имеется магнитное поле. Магнитное поле одного магнита действует на другой магнит, и, наоборот, магнитное поле второго магнита действует на первый.
Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле.
Билет №20 . Явление электромагнитной индукции. Индукционный ток. Опыты Фарадея. Переменный ток
Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.
Электрический ток, возникающий при явлении электромагнитной индукции, называется индукционным.
Опыты Фарадея:
Электрический ток, периодически меняющийся со временим по модулю и направлению, называется переменным.
Билет № 21 . Закон прямолинейного распространения света. Закон отражения света. Плоское зеркало. Явление пре ломления света
Закон прямолинейного распространения света: свет в прозрачной среде распространяется прямолинейно.
Законы отражения света: 1. Лучи, падающий и отраженный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения луча. 2. Угол падения равен углу отражения.
Зеркало, поверхность которого представляет собой плоскость, называется плоским зеркалом.
Изображение предмета в плоском зеркале имеет следующие особенности: это изображение мнимое, прямое, равное по размерам предмету, находится оно на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед зеркалом.
Преломление света -- явление изменения направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух спед.
Билет №22 . Линза. Фокусное расстояние линзы. Построение изображения в собирающей линзе. Глаз как оптическая система
Линзы бывают выпуклые и вогнутые.
Рассмотрим сначала свойства выпуклой линзы.
Закрепим линзу в оптическом диске и направим на нее пучок лучей, параллельных ее оптической оси (рис. 150). Мы увидим, что лучи дважды преломляются -- при переходе из воздуха в линзу и при выходе из нее в воздух. В результате этого они изменят свое направление и пересекутся в одной точке, лежащей на оптической оси линзы; эту точку называют фокусом линзы F . Расстояние от оптического центра линзы до этой точки называют фокусным расстоянием линзы; его также обозначают буквой F .
Выпуклую линзу называют собирающей.
Вогнутую линзу называют рассеивающей линзой. Но н у вогнутой (рассеивающей) линзы есть фокус, только он мнимый. Если расходящийся пучок лучей, выходящих из такой линзы, продолжить в сторону, противоположную их направлению, то продолжения лучей пересекутся в точке F, лежащей на оптической оси с той же стороны, с какой падает свет на линзу. Эта точка называется мнимым фокусом рассеивающей линзы
Если предмет находится между линзой и ее фокусом, то его изображение -- увеличенное, мнимое, прямое, и расположено оно по ту же сторону от линзы, что и предмет, и дальше, чем предмет.
Если предмет находится между фокусом и двойным фокусом линзы, то линза дает его увеличенное, перевернутое, действительное изображение; оно расположено по другую сторону от линзы по отношению к предмету, за двойным фокусным расстоянием.
Если предмет находится за двойным фокусом линзы, то линза дает его уменьшенное, перевернутое, действительное изображение предмета, лежащее по другую сторону линзы между ее фокусом и двойным фокусом
Глаз человека имеет почтя шарообразную, он защищен плотной оболочкой, называемой склерой. Передняя часть склеры -- роговая оболочка прозрачна. За роговой оболочкой расположена радужная оболочка, которая у разных людей может иметь разный цвет. Между роговицей и радужной оболочкой находится водянистая жидкость.
В радужной оболочке есть отверстие -- зрачок, диаметр которого в зависимости от освещения может изменяться примерно от 2 до 8 мм. Меняется он потому, что радужная оболочка способна раздвигаться.
За зрачком расположено прозрачное тело, по форме похожее на собирающую линзу,-- это хрусталик, он окружен мышцами, прикрепляющими его к склере.
За хрусталиком расположено стекловидное тело. Оно прозрачно и заполняет всю остальную часть глаза. Задняя часть склеры -- глазное дно -- покрыто сетчатой оболочкой. Сетчатка состоит из тончайших волокон, которые как ворсинки устилают глазное дно. Они представляют собой разветвленные окончания зрительного нерва, чувствительные к свету.
Свет, падающий в глаз, преломляется на передней поверхности глаза, в роговице, хрусталике и стекловидном теле, благодаря чему на сетчатке образуется действительное, уменьшенное, перевернутое изображение рассматриваемых предметов.
Свет, падая на окончания зрительного нерва, из которых состоит сетчатка, раздражает эти окончания. Раздражения по нервным волокнам передаются в мозг, и человек получает зрительное впечатление, видит предметы. Процесс зрения коррек...........