Билет №5
1)Равнопеременное вращательное движение. Связь линейных величин с угловыми.
Основная задача механики – определить координату и скорость тела в любой момент времени по известным начальным координате и скорости. Основную задачу механики напрямую решает кинематика – раздел механики, изучающий способы описания движения.
Движение тел в природе бесконечно разнообразно и сложно для описания. Для упрощения мы создаём идеализированные модели. Например, мы разделяем поступательное и вращательное движения. При поступательном движении тела все его точки движутся по одинаковым траекториям, а при вращательном - по разным.
Равнопеременное вращательное движение
Равнопеременное вращательное движение - вращательное движение, при котором за любые равные промежутки времени тело изменяет свою угловую скорость на одну и ту же величину.
Рассмотрим вращательное движение. При описании вращательного движения нас интересует не перемещение и траектория, а угловые величины (угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение). Однако угловые величины связаны с линейными.
Введём необходимые термины и величины:
Период – время одного оборота [T] = 1с.
Частота – число оборотов в единицу времени [х] = 1/T = 1 Гц.
Угловая скорость – быстрота поворота тела (быстрота прохождения угла)
;
[щ] = 1рад/с
Угловое ускорение – быстрота изменения угловой скорости.
;
[е] = 1 рад/с2
Связи между угловыми и линейными величинами:
Для равноускоренного движения по окружности будут справедливы формулы, визуально и математически аналогичные таковым для равноускоренного движения по прямой:
П усть тело движется по окружности радиуса R с постоянной скоростью V (рис. 2). Скорость тела направлена всегда по касательной к траектории и в точках А и В показана на рисунке. S – перемещение тела за промежуток времени Дt, L – путь, пройденный телом. Сделаем параллельный перенос вектора скорости из точки В в точку А. Тогда ДV – изменение скорости, произошедшее за время движения Дt. Мы получили два подобных треугольника:
RRS и VAVB ДV (оба треугольника равнобедренные и углы между сторонами равны). Значит:
Теперь будем уменьшать рассматриваемый промежуток времени. При стремлении его к 0 перемещение и путь практически совпадают: . Теперь:
и .
Т аким образом, мы находим ускорение тела. Заметим, что это – мгновенное ускорение и направлено оно к центру окружности (центростремительное). Ещё его называют «нормальным» (перпендикулярным скорости). Нормальное ускорение присутствует всегда. Если же тело движется по окружности с переменной по модулю скоростью, то присутствует и тангенциальное (касательное к скорости) ускорение (рис. 3).
2) Твердые тела могут существовать в двух существенно различных состояниях, отличающихся своим внутренним строением, и, соответственно, свойствами. Это кристаллическое и аморфное состояние твердых тел.
Кристаллическое состояние характеризуется наличием четко выделяемых естественных граней, образующих между собой определенные углы. Примерами веществ в кристаллическом состоянии могут служить соль, сахарный песок, сода и др.
Если весь кусок вещества представляет собой один кристалл, то такое тело называется монокристаллом или просто кристаллом. В других случаях тело представляет собой множество мелких кристалликов, причудливо сросшихся между собой, например, кусок рафинада. Такие тела называют поликристаллическими.
Наличие естественных граней у монокристаллов ведет к четко выраженному различию в физических свойствах тела по различным направлениям (анизотропия). Это может относиться к механической прочности, тепло- и электропроводности, упругости и т.д. Но не всегда все свойства зависят от направления - кубический кристалл меди обладает одинаковой электропроводностью по всем направлениям, но разной упругостью.
Монокристалл ценны как материал, обладающий особыми физическими свойствами. Например, алмаз и боразон предельно тверды, флюорит прозрачен для широкого диапазона длин волн, кварц - пьезоэлектрик. Монокристалл способны менять свои свойства под влиянием внешних воздействий (света, механических напряжений, электрических и магнитного полей, радиации, температуры, давления). Поэтому изделия и элементы, изготовленные из Монокристаллов, применяются в качестве различных преобразователей в радиоэлектронике, квантовой электронике, акустике, вычислительной технике и др.
Второй вид твердого состояния твердых тел - аморфное состояние. В этом состоянии невозможно обнаружить даже малые области, в которых наблюдалась бы зависимость физических свойств от направления. Некоторые вещества могут находиться в любом из этих двух состояний.