Учимся вместе

Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ).

Основные положения

1. Все вещества состоят из частиц (молекул, атомов), разделенных промежутками.
Доказательства:

• фотографии атомов и молекул, сделанные с помощью электронного микроскопа;
• возможность механического дробления вещества, растворение вещества в воде, диффузия, сжатие и расширение газов.

2.Частицы всех веществ беспорядочно и хаотично движутся.
Доказательства:

• диффузия – явление взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого вещества вследствие их теплового движения.
• броуновское движение мелких, инородных, взвешенных в жидкости частиц под действием  не скомпенсированных ударов молекул.

3. Частицы всех веществ взаимодействуют между собой: одновременно действуют силы взаимного притяжения и отталкивания (природа сил носит электромагнитный характер).
Доказательства:

• сохранение формы твердыми телам, для их разрыва необходимо усилие;
• жидкие и твердые тела трудно сжимаемы;
• капли жидкости, помещенные в непосредственной близости друг от друга, сливаются;
• явления смачивания и несмачивания.

График зависимости силы взаимодействия двух молекул от расстояния между ними.

F_r - сила взаимодействия молекул, r – расстояние между их центрами.

F_om - сила отталкивания, положительная.

F _np - сила притяжения, отрицательная.

На расстоянии r = r результирующая сила F_r = 0, т.е. силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. Поэтому расстояние r соответствует  равновесному расстоянию между молекулами.

Основные понятия.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств.

Молекула – наименьшая частица химического соединения, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из двух или нескольких атомов.

m – масса молекулы,     m ~ 10^-26  – 10^-27 кг.
d– диаметр молекулы,    d ~ 10^-10 м .  
υ – скорость молекулы,   υ ~ 200 – 2000 м/с.

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ) (ссылка на файл будет указана ниже).

Механические колебания.

Механические колебания -  вид движения, при котором положение тела повторяется точно или почти точно за равные промежутки времени.

Характеристики колебаний.

Период – время одного полного колебания.

( где N – количество колебаний, t – время наблюдения). T = [с]

Частота (собственная) – количество полных колебаний за единицу времени. 

Циклическая частота 

Смещение – отклонение тела от положения равновесия; x = [м]
Амплитуда – максимальное отклонение тела от положения равновесия,  x_m = [м]

Виды колебаний.

Свободные  колебания	Вынужденные колебания
колебания, совершаемые в системе, выведенной из состояния равновесия и затем предоставленной самой себе. (Колебания, происходящие только за счёт первоначального запаса энергии)	колебания, происходящие под действием внешней периодически изменяющейся силы
затухающие (причина – сила трения)	не затухающие (причина – периодически действующая внешняя сила)

Механические колебательные системы – маятники.

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Механические колебания (ссылка на файл будет указана ниже).

Законы сохранения.

Импульс тела (материальной точки) - физическая  векторная  величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Импульс силы – векторная физическая величина, равная произведению среднего значения силы на время ее действия 

Второй закон Ньютона    изменение импульса тела равно импульсу действующей на него силы:

Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения.

Удар:

Абсолютно упругим ударом - называется столкновение, при  котором сохраняется механическая энергия  системы тел. 

Абсолютно неупругим ударом - называют такое ударное взаимодействие, при  котором тела соединяются  друг с другом  и  движутся дальше как одно тело. Механическая энергия не сохраняется (она частично  или полностью переходит во внутреннюю энергию  тел )

Закон сохранения импульса.

Замкнутая (изолированная) система – система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с телами, не входящими в эту систему.

Закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов тел, составляющих  замкнутую систему, не изменяется.
 

Энергия – скалярная физическая величина, являющаяся мерой способности тела (или системы тел) совершить работу.

Энергия:

Кинетическая энергия - энергия движущегося тела.

Eк = (m ν ²) / 2

Теорема о кинетической энергии – изменение кинетической энергии тела при переходе из одного положения в другое равно работе всех сил, действующих на тело.

Потенциальная энергия – обусловлена взаимодействием различных тел или частей   тела.

Потенциальная энергия тела поднятого над землей
E=mgh
m-масса тела
g-ускорение свободного падения
h- высота тела над землей

Потенциальная энергия упругодеформированного тела

Eп = (kx²) / 2

k  - коэффициент жесткости пружины

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Законы сохранения (ссылка на файл будет указана ниже).

Статика и гидростатика.

Статика — раздел механики, изучающий условия равновесия тел.

Условия равновесия  тела:

а) Поступательно движущееся тело находится в состоянии равновесия (покоится или движется прямолинейно и равномерно),    если 

б) Вращающееся    тело,   имеющее   непо­движную ось вращения, находится в покое или равномерно вращается, если M₁ + M₂ + M₃ + ... + M_N = 0, где М — момент силы -  произведение силы на её плечо.

М = Fl= Frsinα, где l- плечо силы - кратчайшее расстояние от оси вращения до линии  действия силы.  r - расстояние от оси вращения до точки приложения силы;  α — угол между r и F.   [М] = Н·м. 

Центр масс системы.

m₁/m₂ = l₁/l₂

В большинстве случаев центр тяжести совпадает с центром масс (например, когда размеры тела много меньше радиуса Земли) - воображаемая точка тела при опоре на которую тело находится в равновесии.

Виды равновесия.

1. Виды равновесия тела с закрепленной осью вращения:
а) если ось проходит через центр масс, то тело находится в безразличном равновесии при любом положении тела ( а);

б) ось выше точки центра тяжести - устойчивое равновесие (б);

в) ось ниже точки центра тяжести - неустойчивое равновесие( в).

2. Виды равновесия тела, имеющего точку опоры:

а) если равнодействующая всех сил направлена к положению равновесия, то тело находится в устойчивом положении (рис. а);
б) если равнодействующая всех сил направлена от положения равновесия, то тело находится в неустойчивом  равновесии (рис. б);
в)      если Σ = 0, — равновесие безразличное (рис. в).

3. Виды равновесия тела, имеющего пло­щадь опоры.

Если вертикаль, проведенная через центр тяжести тела, пересекает площадь его опоры, то равновесие тела устойчивое. Если не пересекает, то тело падает, - равновесие неустойчивое.

Простые механизмы - приспособления, которые служат для преобразования силы. К ним относятся:  рычаг (блок, ворот) и наклонная плоскость (клин, винт). Они применяются для получения выигрыша в силе.

F₂/F₁ – выигрыш в силе  F₁l₁=F₂l₂ - условие равновесия рычага для двух сил.  т. е. F₂/F_{1 =} l₁/l₂

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Статика и гидростатика (ссылка на файл будет указана ниже).