§1.20. حركة مستقيمة مع تسارع مستمر. الحركة بتسارع مستمر
خلاصة
محاضرات في الفيزياء
علم الميكانيكا
معادلات الحركة
معادلات الحركةهو فرع من فروع الميكانيكا يدرس الحركة الميكانيكية دون تحليل الأسباب المسببة له.
حركة ميكانيكية- ابسط شكلحركة الأجسام، وتتمثل في تغيير وضع بعض الأجسام بالنسبة لبعضها البعض بمرور الوقت، أو موضع أجزاء الجسم بالنسبة لبعضها البعض. وفي هذه الحالة تتفاعل الأجسام وفق قوانين الميكانيكا.
مفاهيم أساسية:
نقطة مادية- جسم يمكن إهمال حجمه وشكله.
هيئة مرجعية- الجسم الذي يتم النظر في حركة الجسم محل الدراسة بالنسبة له (الأجسام الأخرى).
الإطار المرجعي- مجموعة من الجسم المرجعي ونظام إحداثيات مرتبط به وميقاتية ثابتة بالنسبة إلى الجسم المرجعي.
نصف القطر فيكتالمرجع هو ناقل يربط أصل الإحداثيات بنقطة موقع الجسم في لحظة معينة من الزمن.
مسار- الخط الذي يصفه الجسم ( مركز الكتلة) في عملية حركتها ،
طريق – العدديةكمية فيزيائية تساوي طول المسار الذي وصفه الجسم خلال الفترة الزمنية المدروسة. (، م)
سرعة- الكمية الفيزيائية المتجهة التي تميز سرعة حركة الجسيم على طول المسار، والاتجاه الذي يتحرك فيه الجسيم في كل لحظة من الزمن، أي. التغيرات في الموضع مع مرور الوقت (υ، m/s).
التسريع – ناقلات الكمية المادية, يساوي النسبةزيادات سرعة الجسم لكل فترة من الزمنإلى حجم هذه الفجوة، أي. سرعة (معدل) تغير السرعة ( أ، م/ث 2).
يمكن أن يتغير متجه التسارع عن طريق تغيير اتجاهه أو حجمه أو كليهما. إذا انخفضت السرعة، يتم استخدام مصطلح "التباطؤ".
سرعة النقطة
أنواع الحركات:
حركة موحدة –
حركة الجسم التي يسلكها في مسارات مماثلة في فترات زمنية متساوية.
1 – إحداثيات النقطة في لحظة الزمن ر.
2- إحداثيات النقطة في اللحظة الأولى من الزمن ر= 0
3 – إسقاط متجه السرعة على محور الإحداثيات
الحركة بتسارع مستمر
أ= = S = υ 0 ر ± υ = υ 0 ± أر
حركة موحدة حول دائرة -
ديناميات
ديناميات - فرع من الميكانيكا يدرس الأسباب ظهورحركة ميكانيكية.
وزن– الكمية الفيزيائية العددية، وهو مقياس كمي لقصور الجسم، ويميز أيضًا كمية المادة (م، كجم)،
قوة– كمية فيزيائية متجهة وهي مقياس لتفاعل الأجسام وتؤدي إلى ظهور تسارع في الجسم أو تشوه الجسم. تتميز القوة بالحجم والاتجاه ونقطة التطبيق (F، N).
القوات
قوانين نيوتن:
قانون نيوتن الأول:
الخامس أنظمة القصور الذاتيالنقطة المرجعية، يستمر النظام المغلق في البقاء في حالة سكون أو حركة مستقيمة منتظمة.
الميكانيكا النيوتونية الكلاسيكية قابلة للتطبيق في فئة خاصة الأنظمة المرجعية بالقصور الذاتي.
تتحرك جميع الأنظمة المرجعية بالقصور الذاتي بالنسبة لبعضها البعض بشكل مستقيم وموحد.
قانون نيوتن الثاني:
القوة المؤثرة على النظام من الخارج تؤدي إلى تسارع النظام.
قانون نيوتن الثالث:
قوة الفعل مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه لقوة رد الفعل؛ القوى لها نفس الطبيعة، ولكن يتم تطبيقها عليها أجسام مختلفةولا يتم تعويضهم.
قوة الجاذبية
القوى في الطبيعة:
قانون الحفاظ على الزخم
الزخم هو كمية فيزيائية متجهة، يساوي المنتجوزن الجسم بالنسبة لسرعته: ,
قانون الحفاظ على الزخم:
قانون الحفاظ على الطاقة
طاقة- خصائص حركة وتفاعل الأجسام، وقدرتها على إحداث تغييرات في العالم الخارجي (E، J).
يُفهم إجمالي الطاقة الميكانيكية على أنه مجموع الطاقات الحركية والطاقات الكامنة:
إجمالي الطاقة الميكانيكية
الطاقة الكامنة
الطاقة الحركية
الطاقة الكامنة في الجسم- كمية فيزيائية عددية تميز قدرة الجسم (أو نقطة مادية) على القيام بالعمل بسبب وجوده في مجال عمل القوى.
الطاقة الحركية للجسم- طاقة نظام ميكانيكيحسب سرعة حركة نقاطها.
قانون حفظ الطاقة الميكانيكية:
مقياس درجة الحرارة المطلقة
قدمت اللغة الإنجليزية الفيزيائي دبليو كلفن
- لا درجات حرارة سلبية
وحدة SI لدرجة الحرارة المطلقة: [T] = 1K (كلفن)
درجة حرارة الصفر للمقياس المطلق هي الصفر المطلق (0K = -273 C)، على الأكثر درجة حرارة منخفضةفي الطبيعة. حاليا، تم الوصول إلى أدنى درجة حرارة - 0.0001K.
من حيث الحجم، 1K يساوي 1 درجة على مقياس مئوية.
العلاقة بين المقياس المطلق ومقياس مئوية:في الصيغ، يتم الإشارة إلى درجة الحرارة المطلقة بالحرف "T"، ودرجة الحرارة على مقياس مئوية بالحرف "t".
المعادلة الأساسية لغاز MKT
تربط معادلة MKT الأساسية المعلمات الدقيقة للجزيئات (كتلة الجزيء، متوسط الطاقة الحركية للجزيئات، متوسط مربع سرعة الجزيئات) مع المعلمات الكبيرة للغاز (p - الضغط، V - الحجم، T - درجة الحرارة ).
متوسط الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات جذر متوسط مربع السرعة
متوسط الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات
سرعة آر إم إس: =
الطاقة الداخلية للغاز المثالي أحادي الذرة: U = = الكهروضوئية
تتميز الغازات بالاضطراب التام في ترتيب وحركة الجزيئات.
المسافة بين جزيئات الغاز عدة مرات المزيد من الأحجامجزيئات. لا يمكن لقوى التجاذب الصغيرة أن تبقي الجزيئات قريبة من بعضها البعض، لذلك يمكن للغازات أن تتوسع بلا حدود.
يتم إنشاء ضغط الغاز على جدران الحاوية من خلال تأثيرات جزيئات الغاز المتحركة.
سائل
يتم التعبير عن الحركة الحرارية للجزيئات في السائل عن طريق الاهتزازات حول موضع توازن مستقر ضمن الحجم المقدم للجزيء من قبل جيرانه.
لا يمكن للجزيئات أن تتحرك بحرية عبر كامل حجم المادة، ولكن من الممكن انتقال الجزيئات إلى الأماكن المجاورة. وهذا ما يفسر سيولة السائل وقدرته على تغيير شكله.
في السائل، المسافة بين الجزيئات تساوي تقريبًا قطر الجزيء. عندما تقل المسافة بين الجزيئات (ضغط السائل)، تزداد قوى التنافر بشكل حاد، وبالتالي تصبح السوائل غير قابلة للضغط.
يتم التعبير عن الحركة الحرارية للجزيئات في المادة الصلبة فقط من خلال اهتزازات الجزيئات (الذرات والجزيئات) حول موضع توازن مستقر.
تحتوي معظم المواد الصلبة على ترتيب مكاني مرتب من الجسيمات التي تشكل شبكة بلورية منتظمة. توجد جزيئات المادة (الذرات والجزيئات والأيونات) في القمم - عقد الشبكة البلورية. تتزامن عقد الشبكة البلورية مع موضع التوازن المستقر للجزيئات.
رطوبة الجو:
قطرة ندى– درجة الحرارة التي يصبح عندها البخار مشبعاً
صلب
أساسيات الديناميكا الحرارية
مفاهيم أساسية:
الديناميكا الحرارية- نظرية في الفيزياء تدرس الخواص الحرارية للأنظمة العيانية دون الرجوع إلى البنية المجهرية للأجسام التي تشكل النظام.
النظام الديناميكي الحراري– نظام فيزيائي يتكون من عدد كبيرالجزيئات (الذرات والجزيئات) التي تخضع للحركة الحرارية وتتفاعل مع بعضها البعض وتتبادل الطاقات.
الديناميكا الحرارية تأخذ بعين الاعتبار حالات التوازن فقط.
حالات التوازن- الحالات التي لا تتغير فيها معلمات النظام الديناميكي الحراري بمرور الوقت.
عملية الديناميكا الحرارية– انتقال النظام من الحالة الأولية إلى الحالة النهائية من خلال سلسلة من الحالات الوسيطة (أي تغيير في النظام الديناميكي الحراري).
العمليات الديناميكية الحرارية
الطاقة الداخلية– طاقة تتكون من مجموع طاقات التفاعلات الجزيئية والطاقة الحركة الحراريةالجزيئات، تعتمد فقط على الحالة الديناميكية الحرارية للنظام.
طرق التغيير الطاقة الداخلية :
- التزام عمل ميكانيكي.
- التبادل الحراري (انتقال الحرارة)
التبادل الحراري– نقل الطاقات الداخلية من جسم إلى آخر .
التبادل الحراري
إزالة التسامي
تسامي
تبخير
تركيز
بلورة
ذوبان
كمية الحرارة (س، ي)– قياس الطاقة
كمية الحرارة:
القانون الأول للديناميكا الحرارية
بيان القانون الأول للديناميكا الحرارية:
إنجاز المهمة
س2- الطاقة المنقولة (يتم نقل "الباقي" من الطاقة)
يجب أن يعمل المحرك الحراري بشكل دوري. وفي نهاية الدورة يعود الجسم إلى حالته الأصلية، وتأخذ الطاقة الداخلية قيمتها الأولية. لا يمكن إنجاز عمل الدورة إلا من خلال مصادر خارجية تزود سائل العمل بالحرارة.
تعمل المحركات الحرارية الحقيقية في دورة مفتوحة، أي. بعد التمدد، يتم إطلاق الغاز، ويتم إدخال جزء جديد من الغاز إلى الجهاز.
كفاءة
كفاءة ( η ) - علاقة العمل أ يتم إنجازه بواسطة سائل العمل لكل دورة، إلى كمية الحرارة س سائل العمل الناتج لنفس الدورة.
η = · 100% = · 100% = · 100%
الكفاءة هي التي تحدد درجة كفاءة المحرك الحراري وتعتمد فقط على درجة حرارة المدفأة والثلاجة.
ü لزيادة كفاءة المحرك الحراري، يمكنك زيادة درجة حرارة المدفأة وخفض درجة حرارة الثلاجة؛
ü الكفاءة دائما< 1
القانون الثاني للديناميكا الحرارية
يحدد القانون الثاني للديناميكا الحرارية اتجاه العمليات التي تحدث في الطبيعة والمرتبطة بتحول الطاقة.
عبارات القانون الثاني للديناميكا الحرارية:
- من المستحيل إجراء عملية ديناميكية حرارية، ونتيجة لذلك يتم نقل الحرارة من الجسم البارد إلى الجسم الأكثر سخونة، دون أي تغييرات أخرى في الطبيعة.
- ليست هناك عملية ممكنة في الطبيعة، ونتيجتها الوحيدة هي تحويل كل الحرارة الواردة من جسم معين إلى عمل.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية ينفي إمكانية استخدام احتياطيات الطاقة الداخلية لأي مصدر دون نقلها إلى مستوى أدنى، أي. لا يوجد ثلاجة.
أساسيات الديناميكا الكهربائية
الديناميكا الكهربائية- علم الخواص حقل كهرومغناطيسي.
1. الكهرباء الساكنة
- فرع من الديناميكا الكهربائية يدرس الأجسام المشحونة كهربائياً في حالة الراحة.
الجسيمات الأوليةقد يكون لديك بريد إلكتروني تهمة، ثم يطلق عليهم مشحونة؛ تتفاعل مع بعضها البعض بقوى تعتمد على المسافة بين الجزيئات، ولكنها تتجاوز عدة مرات قوى الجاذبية المتبادلة (يسمى هذا التفاعل الكهرومغناطيسي).
الشحنة الكهربائية
- الكمية الفيزيائية العددية الرئيسية التي تحدد شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية (ف، ج).
1 C عبارة عن شحنة تمر عبر المقطع العرضي للموصل خلال ثانية واحدة عند تيار قدره 1 A.
هناك علامتان للشحنات الكهربائية: إيجابية وسلبية.
الجسيمات التي لها شحنات متشابهة تتنافر، والجسيمات التي لها شحنات مختلفة تتجاذب.
البروتون له شحنة موجبة، والإلكترون له شحنة سالبة، والنيوترون متعادل كهربائيا.
تهمة الابتدائية- الحد الأدنى للرسوم التي لا يمكن تقسيمها.
الجسم مشحون، إذا كان بها فائض في الرسوم من أي علامة:
مشحونة سلبا - إذا كان هناك فائض من الإلكترونات؛
مشحونة بشكل إيجابي - إذا كان هناك نقص في الإلكترونات.
كهربة الهيئات
- إحدى طرق الحصول على الأجسام المشحونة.
في هذه الحالة، كلا الجسمين مشحونان، والشحنتان متقابلتان في الإشارة، لكنهما متساويتان في الحجم.
مغناطيس
للمغناطيس قطبين: س (جنوب) و ن (الشمالية) التي لديها أعظم قوةجاذبية.
مثل أقطاب المغناطيس تتنافر، والأقطاب المتقابلة تتجاذب.
خصائص المجال المغناطيسي:
الفيض المغناطيسي(F, Wb) – عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تخترق الموقع.
قوة المجال المغناطيسي(N, A/m) – الكمية التي تميز المجال المغناطيسي عند أي نقطة في الفضاء الناتج عن التيارات الكبيرة (التيارات المتدفقة في أسلاك الدائرة الكهربائية) في الموصلات بغض النظر عن البيئة.
ب = μs N
لتيار الخط المستقيم: N = ;
في مركز التيار الدائري: H = ;
في وسط الملف اللولبي: H = .
النفاذية المغناطيسية للمادة
تعتمد قيمة الحث المغناطيسي على البيئة التي يوجد فيها المجال المغناطيسي. تتميز نسبة الحث المغناطيسي B في مجال ما في بيئة معينة إلى الحث المغناطيسي B o في الفراغ الخواص المغناطيسيةبيئة معينة وتسمى النفاذية المغناطيسية النسبية للمادة - μ.
الحث الكهرومغناطيسي
طرق الحصول على التيار التعريفي:
ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي- ظهور التيار الكهربائيفي حلقة موصلة مغلقة، والتي تكون إما في حالة سكون في مجال مغناطيسي متغير بمرور الوقت أو تتحرك في مجال مغناطيسي ثابت، بحيث يتغير عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تخترق الحلقة. كلما تغير عدد خطوط الحث المغناطيسي بشكل أسرع، كلما زاد التيار المستحث.
قانون الحث الكهرومغناطيسي:
يمكن أن يحدث تيار كهربائي في الدائرة إذا أثرت قوى خارجية على الشحنات الحرة للموصل. وعمل هذه القوات على تحريك وحدة واحدة شحنة موجبةعلى طول حلقة مغلقة تسمى emf. عندما يتغير الفيض المغناطيسيمن خلال السطح المحدود بالكفاف، تظهر قوى خارجية في الكفاف، ويتميز عملها بالمجال الكهرومغناطيسي المستحث.
بالنظر إلى اتجاه التيار التحريضي حسب قاعدة لينز:
إن القوة الدافعة الكهربية المستحثة في حلقة مغلقة تساوي معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي يحده الحلقة، مأخوذًا بالإشارة المعاكسة.
دوامة المجال الكهربائي
سبب حدوث تيار كهربائي في موصل ثابت هو الحقل الكهربائي.
إن أي تغير في المجال المغناطيسي يولد مجالاً كهربائياً حثياً، بغض النظر عن وجود أو عدم وجود دائرة مغلقة، وإذا كان الموصل مفتوحاً، فإن فرق الجهد ينشأ عند طرفيه؛ إذا كان الموصل مغلقا، فسيتم ملاحظة التيار المستحث فيه.
تيارات إيدي:
التيارات الحثيةفي الموصلات الضخمة تسمى تيارات فوكو. يمكن لتيارات فوكو أن تصل إلى قيم كبيرة جدًا، لأن مقاومة الموصلات الضخمة منخفضة. لذلك، يتم تصنيع قلوب المحولات من لوحات معزولة.
في الفريت - العوازل المغناطيسية، لا تنشأ تيارات إيدي عمليا.
استخدام التيارات الدوامية
تسخين وصهر المعادن في الفراغ، والمخمدات في أجهزة القياس الكهربائية.
الآثار الضارة للتيارات الدوامة
هذه هي خسائر الطاقة في قلوب المحولات والمولدات بسبب إطلاق كميات كبيرة من الحرارة.
الحث الذاتي
ظاهرة الحث الذاتي- حدوث القوة الدافعة الكهربية المستحثة في الدائرة، والذي يحدث نتيجة لتغير المجال المغناطيسي للتيار المتدفق في نفس الدائرة.
المجال المغناطيسي الذاتي في الدائرة التيار المباشريتغير في لحظات إغلاق وفتح الدائرة وعندما تتغير قوة التيار.
الحث
(معامل الاستقراء الذاتي) - كمية فيزيائية توضح الاعتماد emf المستحثة ذاتياعلى حجم وشكل الموصل وعلى البيئة التي يوجد فيها الموصل.
تعتمد محاثة الملف على:
عدد اللفات وحجم وشكل الملف والنفاذية المغناطيسية النسبية للوسط (ربما نواة).
طاقة المجال المغناطيسي الحالي
يوجد حول موصل يحمل تيارًا مجالًا مغناطيسيًا له طاقة.
طاقة المجال المغناطيسي تساوي الطاقة الجوهرية للتيار.
الطاقة الذاتية للتيار تساوي عدديًا الشغل الذي يجب أن يقوم به مصدر التيار للتغلب على emf الحث الذاتي من أجل توليد تيار في الدائرة.
التيار المتناوب
التيار المتناوب– تغير التيار في اتجاهه وحجمه وفق قانون توافقي.
RMS القيمة الحالية- قوة التيار المباشر الذي يطلق نفس كمية الحرارة في الموصل خلال نفس الوقت الذي يطلق فيه التيار المتردد. أنا =
تتناسب القيمة الحالية اللحظية مع قيمة الجهد اللحظي وتكون في الطور: أنا = = أنا م كوس ωt
يتم تحديد القيمة الفعالة للجهد المتردد بشكل مشابه للقيمة الفعالة للتيار ش =
تتغير قيمة الجهد اللحظي وفقًا للقانون التوافقي: u = U m cos ωt
المقاومات النشطة – اجهزة كهربائية، تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة داخلية (أسلاك عالية المقاومة، ملفات التسخين، المقاومات).
تيار مستمر.
عندما تتزامن مراحل تذبذبات التيار والجهد، فإن القوة اللحظية للتيار المتردد تساوي:
ع = iu = i 2 R= I m U m cos 2ωt
متوسط قيمة الطاقة خلال فترة التيار المتردد هو: ع =
الحث والسعة في دائرة التيار المتردد:
1. الحث
في الملف المتصل بدائرة جهد متناوب، تكون قوة التيار أقل من قوة التيار في دائرة جهد ثابت لنفس الملف. وبالتالي، فإن الملف الموجود في دائرة الجهد المتناوب يخلق مقاومة أكبر من تلك الموجودة في دائرة الجهد المباشر.
الجهد يقود التيار في الطور بواسطة π/2
التفاعل الحثي هو : X L = ωL = 2πνL
قانون أوم: I m = حيث Lω هي المفاعلة الحثية.
2. القدرة
عندما يتم توصيل مكثف بدائرة جهد تيار مستمر، يكون التيار صفرًا، وعندما يتم توصيل مكثف بدائرة جهد تيار متردد، فإن التيار ليس صفرًا. ولذلك، فإن المكثف الموجود في دائرة جهد التيار المتردد يخلق مقاومة أقل مما هو عليه في دائرة التيار المستمر.
السعة تساوي: س ج = =
الرنين في الدائرة الكهربائية.
صدىفي الدائرة الكهربائية - ظاهرة الزيادة الحادة في سعة تذبذبات التيار القسري عندما تتزامن الترددات ω 0 = ω، حيث ω 0 هو التردد الطبيعي للدائرة التذبذبية، ω هو تردد جهد الإمداد.
يعتمد مبدأ التشغيل على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.
مبدأ التشغيل في سرعة الخمول، أي. بدون ر ن:
ε ind1/ε ind2= ω 1 /ω 2 = ك، حيث ε ind1و ε ind2- القوى الدافعة الكهربية المستحثة في اللفات، ω 1 و ω 2 - عدد اللفات في اللفات،
ك – معامل التحويل.
لو ك > 1 ، ثم يقوم المحول بخفض الجهد؛ لو ك< 1 ، ثم يقوم المحول بزيادة الجهد. في حالة الخمول، يستهلك المحول كمية صغيرة من الطاقة من الشبكة، والتي يتم إنفاقها على عكس مغنطة قلبه.
تتمتع المحولات المستخدمة لتحويل التيارات المتناوبة عالية الطاقة بكفاءة عالية.
إذاعة طاقة كهربائية:
5. الذبذبات والموجات الكهرومغناطيسية
الدائرة التذبذبية- الدائرة التي فيها الطاقة الحقل الكهربائييمكن تحويلها إلى طاقة المجال المغناطيسي والعودة.
الدائرة التذبذبية الكهربائية- نظام يتكون من مكثف وملف متصلين ببعضهما البعض في دائرة كهربائية مغلقة
التذبذبات الكهرومغناطيسية الحرة– تكرار تغيرات التيار في الملف والجهد بين ألواح المكثف بشكل دوري دون استهلاك الطاقة من مصادر خارجية.
إذا كان الكفاف "مثاليًا" ، أي. المقاومة الكهربائية هي 0 X L = X C ω =
T = 2π – صيغة طومسون (فترة التذبذبات الكهرومغناطيسية الحرة في الدائرة الكهربائية)
حقل كهرومغناطيسي – شكل خاصالمادة هي مجموعة من المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
الكهربائية المتغيرة و المجالات المغناطيسيةتوجد في وقت واحد وتشكل مجالًا كهرومغناطيسيًا واحدًا.
ü في سرعة الشحن، يساوي الصفر، لا يوجد سوى مجال كهربائي.
ü عند سرعة شحن ثابتة ينشأ مجال كهرومغناطيسي.
ü مع تسارع حركة الشحنة تنبعث موجة كهرومغناطيسية تنتشر في الفضاء بسرعة محدودة.
أهمية المجال الكهرومغناطيسي:
ü يمكنك التسجيل
ü موجود بشكل مستقل عن إرادتنا ورغباتنا
ü يمتلك سرعة عالية لكن محدودة
موجات كهرومغناطيسية
يشكل المجال الكهرومغناطيسي المتغير بمرور الوقت وينتشر في الفضاء (الفراغ) بسرعة 3 × 10 8 م/ث موجة كهرومغناطيسية. تؤدي السرعة المحدودة لانتشار المجال الكهرومغناطيسي إلى حقيقة أن التذبذبات الكهرومغناطيسية في الفضاء تنتشر على شكل موجات.
وبعيدًا عن الهوائي، تكون قيم المتجهين E وB في الطور.
الشرط الرئيسي لحدوث الموجة الكهرومغناطيسية هو الحركة المتسارعة للشحنات الكهربائية.
سرعة الموجة الكهرومغناطيسية: υ = νν lect = = υ2π
خصائص الموجة:
Ø الانعكاس، الانكسار، التداخل، الحيود، الاستقطاب؛
Ø الضغط على المادة.
Ø الامتصاص بواسطة البيئة.
Ø السرعة النهائية للانتشار في الفراغ مع؛
Ø يسبب ظاهرة التأثير الكهروضوئي.
Ø تتناقص السرعة في الوسط.
6. البصريات الموجية
بصريات- فرع من فروع الفيزياء يدرس الظواهر الضوئية.
وفقا للمفاهيم الحديثة، للضوء طبيعة مزدوجة (ازدواجية الموجة والجسيم): الضوء له خصائص موجية وهو موجات كهرومغناطيسيةولكنه في الوقت نفسه عبارة عن تدفق للجسيمات – الفوتونات. اعتمادًا على نطاق الضوء، تظهر فيه إلى حد كبيرخصائص معينة.
سرعة الضوء في الفراغ :
عند حل المسائل، عادة ما يتم أخذ القيمة c = 3 · 10 8 km/s لإجراء الحسابات.
انعكاس الضوء
سطح الموجة عبارة عن مجموعة من النقاط التي تتأرجح في نفس المرحلة.
مبدأ هيجنز: كل نقطة يصل إليها الاضطراب تصبح مصدرًا لموجات كروية ثانوية.
قوانين انعكاس الضوء
MN - سطح عاكس
AA 1 و BB 1 - أشعة الموجة الطائرة الساقطة
AA 2 و BB 2 - الأشعة الموجية المستوية المنعكسة
AC - يكون سطح الموجة للموجة الساقطة عموديًا على الأشعة الساقطة
DB - سطح الموجة للموجة المستوية المنعكسة بشكل عمودي على الأشعة المنعكسة
α - زاوية السقوط (بين الشعاع الساقط والعمودي على السطح العاكس)
β - زاوية الانعكاس (بين الشعاع المنعكس والعمودي على السطح العاكس)
قوانين الانعكاس:
1. الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمودي المعاد بناؤه عند نقطة سقوط الشعاع يقع في نفس المستوى.
2. زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس.
انكسار الضوء
انكسار الضوء هو تغيير في اتجاه انتشار الضوء عند المرور عبر الواجهة بين وسطين.
قوانين انكسار الضوء:
1. تقع الحزمة الساقطة والحزمة المنكسرة في نفس المستوى بشكل عمودي على السطح البيني بين الوسيطين، ويتم استعادتهما عند نقطة سقوط الحزمة.
2. نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار لوسيطين محددين هي قيمة ثابتة 
حيث n هو معامل الانكسار النسبي (وإلا فهو معامل الانكسار للوسط الثاني بالنسبة للأول)
معامل الانكسار
المعنى الجسدي: يوضح عدد المرات التي تكون فيها سرعة الضوء في الوسط الذي يخرج منه الشعاع أكبر من سرعة الضوء في الوسط الذي يدخل فيه.
انعكاس الضوء الداخلي الكامل
دع معامل الانكسار المطلق للوسط الأول أكبر من معامل الانكسار المطلق للوسط الثاني
أي أن الوسط الأول أكثر كثافة بصريًا. 
ثم إذا أرسل
الحركة ذات التسارع الثابت هي حركة يظل فيها ناقل التسارع ثابتًا من حيث الحجم والاتجاه. مثال على هذا النوع من الحركة هو حركة نقطة في مجال الجاذبية (عموديًا وبزاوية مع الأفق).
وباستخدام تعريف التسارع نحصل على العلاقة التالية
بعد التكامل لدينا المساواة 
.
مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن ناقل السرعة اللحظية هو 
، سيكون لدينا التعبير التالي
دمج التعبير الأخير يعطي العلاقة التالية
. ومن هنا نحصل على معادلة حركة نقطة ذات تسارع ثابت
.
أمثلة على المعادلات المتجهة لحركة نقطة مادية
زي مُوحد حركة مستقيمة (
):
. (1.7)
الحركة بتسارع مستمر ( 
):
. (1.8)
إن اعتماد السرعة على الزمن عندما تتحرك نقطة ما بتسارع ثابت له الشكل:
.
(1.9)
أسئلة للتحكم في النفس.
صياغة تعريف للحركة الميكانيكية.
إعطاء تعريف للنقطة المادية.
كيف يتم تحديد موضع نقطة مادية في الفضاء بالطريقة المتجهة لوصف الحركة؟
ما هو جوهر الطريقة المتجهة لوصف الحركة الميكانيكية؟ ما هي الخصائص المستخدمة لوصف هذه الحركة؟
إعطاء تعريفات لمتجهات السرعة المتوسطة واللحظية. كيف يتم تحديد اتجاه هذه المتجهات؟
تحديد متجهات التسارع المتوسط واللحظي.
أي من العلاقات هي معادلة حركة نقطة بتسارع ثابت؟ ما العلاقة التي تحدد اعتماد ناقل السرعة على الزمن؟
§1.2. طريقة تنسيق لوصف الحركة
في طريقة الإحداثيات، يتم اختيار نظام الإحداثيات (على سبيل المثال، الديكارتي) لوصف الحركة. تم تثبيت النقطة المرجعية بشكل صارم على الجسم المحدد ( هيئة مرجعية). يترك 
متجهات الوحدة موجهة إلى الجوانب الإيجابية لمحاور OX وOY وOZ على التوالي. يتم تحديد موضع النقطة بواسطة الإحداثيات 
.
يتم تحديد ناقل السرعة اللحظية على النحو التالي:
أين 
إسقاطات متجه السرعة على محاور الإحداثيات، و 
مشتقات الإحداثيات بالنسبة للوقت.
يرتبط طول متجه السرعة بإسقاطاته بالعلاقة:
. (1.11)
بالنسبة لمتجه التسارع اللحظي، العلاقة التالية صالحة:
أين 
إسقاطات متجه التسارع على محاور الإحداثيات و 
المشتقات الزمنية لإسقاطات ناقلات السرعة.
تم العثور على طول متجه التسارع اللحظي بالصيغة:
. (1.13)
أمثلة على معادلات حركة نقطة في نظام الإحداثيات الديكارتية
. (1.14)
معادلات الحركة: 
. (1.15)
اعتمادات إسقاطات ناقل السرعة على محاور الإحداثيات في الوقت المناسب:
(1.16)
أسئلة للتحكم في النفس.
ما هو جوهر طريقة الإحداثيات لوصف الحركة؟
ما هي العلاقة التي تحدد متجه السرعة اللحظية؟ ما الصيغة المستخدمة لحساب حجم متجه السرعة؟
ما هي العلاقة التي تحدد متجه التسارع اللحظي؟ ما الصيغة المستخدمة لحساب مقدار متجه التسارع اللحظي؟
ما هي العلاقات التي تسمى معادلات الحركة المنتظمة لنقطة ما؟
ما هي العلاقات التي تسمى معادلات الحركة بتسارع ثابت؟ ما الصيغ المستخدمة لحساب إسقاط السرعة اللحظية لنقطة ما على المحور الإحداثي؟
بالنسبة للحركة المتسارعة بشكل منتظم، تكون المعادلات التالية صالحة، والتي نقدمها دون اشتقاق:
كما تفهم، فإن صيغة المتجه الموجودة على اليسار والصيغتين العدديتين الموجودتين على اليمين متساويتان. من وجهة نظر الجبر، تعني الصيغ العددية أنه مع الحركة المتسارعة بشكل منتظم، تعتمد إسقاطات الإزاحة على الوقت وفقًا للقانون التربيعي. قارن ذلك بطبيعة إسقاطات السرعة اللحظية (انظر الفقرة 12-ح).
مع العلم أن sx = x – xo و sy = y – yo (انظر الفقرة 12)، من الصيغتين العدديتين من العمود الأيمن العلوي نحصل على معادلات للإحداثيات:
بما أن التسارع أثناء حركة الجسم المتسارعة ثابت، يمكن دائمًا وضع محاور الإحداثيات بحيث يتم توجيه متجه التسارع بالتوازي مع محور واحد، على سبيل المثال المحور Y، وبالتالي، ستكون معادلة الحركة على طول المحور X مبسطة بشكل ملحوظ:
x = xo + υox t + (0) و y = يو + υoy t + ½ ay t²
يرجى ملاحظة أن المعادلة اليسرى تتزامن مع معادلة الحركة المستقيمة الموحدة (انظر الفقرة 12-ز). وهذا يعني أن الحركة المتسارعة بشكل منتظم يمكن أن "تتكون" من حركة موحدة على طول محور واحد و الحركة المتسارعة بشكل موحدعلى طول الآخر. وهذا ما تؤكده تجربة جوهر اليخت (انظر الفقرة 12-ب).
مهمة. مع ذراعيها الممدودة، رمت الفتاة الكرة. ارتفع 80 سم وسرعان ما سقط عند قدمي الفتاة، وطار 180 سم. ما السرعة التي قذفت بها الكرة وما سرعة الكرة عندما اصطدمت بالأرض؟
دعونا نقوم بتربيع طرفي المعادلة لإسقاط السرعة اللحظية على المحور Y: υy = υoy + ay t (انظر الفقرة 12). نحصل على المساواة:
υy² = ( υoy + ay t )² = υoy² + 2 υoy ay t + ay² t²
دعونا نخرج العامل 2 ay من الأقواس فقط بالنسبة للمصطلحين الأيمنين:
υy² = υoy² + 2 ay ( υoy t + ½ ay t² )
لاحظ أنه بين قوسين نحصل على الصيغة لحساب إسقاط الإزاحة: sy = υoy t + ½ ay t². وباستبداله بـ sy نحصل على:
حل. لنرسم رسمًا: نوجه المحور Y إلى الأعلى، ونضع أصل الإحداثيات على الأرض عند قدمي الفتاة. دعونا نطبق الصيغة التي استنتجناها لمربع إسقاط السرعة، أولًا عند النقطة العليا لارتفاع الكرة:
0 = υoy² + 2·(–g)·(+h) ⇒ υoy = ±√¯2gh = +4 م/ث
ثم، عند البدء في التحرك من النقطة العليا إلى الأسفل:
υy² = 0 + 2·(–g)·(–H) ⇒ υy = ±√¯2gh = –6 م/ث
الإجابة: قذفت الكرة إلى أعلى بسرعة 4 م/ث، وعند الهبوط كانت سرعتها 6 م/ث، موجهة نحو المحور ص.
ملحوظة. نأمل أن تفهم أن صيغة الإسقاط التربيعي للسرعة اللحظية ستكون صحيحة عن طريق القياس على المحور X:
إذا كانت الحركة أحادية البعد، أي أنها تحدث على طول محور واحد فقط، فيمكنك استخدام أي من الصيغتين في الإطار.
حركة. دفء كيتايغورودسكي ألكسندر إسحاقوفيتش
حركة مستقيمة مع تسارع مستمر
وتحدث هذه الحركة وفقا لقانون نيوتن، عندما تؤثر قوة ثابتة على الجسم، مما يدفع الجسم أو يكبحه.
على الرغم من أنها ليست دقيقة تماما، إلا أن مثل هذه الظروف تحدث في كثير من الأحيان: الكبح تحت تأثير ما يقرب من قوة ثابتةالاحتكاك، سيارة تسير مع إيقاف تشغيل المحرك تسقط من ارتفاع تحت تأثير الجاذبية الثابتة، جسم ثقيل.
بمعرفة مقدار القوة الناتجة، وكذلك كتلة الجسم، سنجدها بالصيغة أ = F/مقيمة التسارع. لأن
أين ر- وقت الحركة، الخامس- نهائي و الخامس 0 هي السرعة الأولية، فباستخدام هذه الصيغة يمكنك الإجابة على عدد من الأسئلة ذات الطبيعة التالية: كم من الوقت سيستغرق القطار للتوقف إذا كانت قوة الكبح وكتلة القطار والسرعة الأولية معروفة؟ ما السرعة التي ستتسارع بها السيارة إذا عرفت قوة المحرك وقوة المقاومة وكتلة السيارة وزمن التسارع؟
غالبًا ما نهتم بمعرفة طول المسار الذي يقطعه الجسم في حركة متسارعة بشكل منتظم. وإذا كانت الحركة موحدة فإن المسافة المقطوعة يتم إيجادها بضرب سرعة الحركة في زمن الحركة. إذا كانت الحركة متسارعة بشكل منتظم، فسيتم حساب المسافة المقطوعة كما لو كان الجسم يتحرك في نفس الوقت ربشكل موحد بسرعة تساوي نصف مجموع السرعات الأولية والنهائية:
لذلك، مع الحركة المتسارعة (أو البطيئة) بشكل منتظم، فإن المسار الذي يقطعه الجسم يساوي ناتج نصف مجموع السرعات الأولية والنهائية وزمن الحركة. سيتم تغطية نفس المسافة في نفس الوقت إذا حركة موحدةبسرعة (1/2)( الخامس 0 + الخامس). وبهذا المعنى حوالي (1/2)( الخامس 0 + الخامس) يمكننا أن نقول أن هذا هو متوسط السرعةالحركة المتسارعة بشكل موحد.
من المفيد إنشاء صيغة توضح اعتماد المسافة المقطوعة على التسارع. أستعاض الخامس = الخامس 0 + فيوفي الصيغة الأخيرة نجد:
أو، إذا حدثت الحركة دون سرعة أولية،
إذا تحرك جسم مسافة 5 م في ثانية واحدة، فإنه سيقطع (4؟5) م في ثانيتين، وفي ثلاث ثوان - (9؟5) م، وما إلى ذلك. المسافة المقطوعة تزداد بما يتناسب مع مربع الزمن.
ووفقا لهذا القانون، يسقط جسم ثقيل من ارتفاع. التسارع أثناء السقوط الحر هو ز، وتكون الصيغة على الشكل التالي:
لو راستبدال في ثوان.
إذا كان بإمكان جسم أن يسقط دون تدخل لمدة 100 ثانية فقط، فإنه سيكون قد قطع مسافة كبيرة من بداية السقوط - حوالي 50 كيلومترًا. في هذه الحالة، في أول 10 ثواني سيتم قطع (1/2) كيلومتر فقط - وهذا ما تعنيه الحركة المتسارعة.
ولكن ما هي السرعة التي يتطور بها الجسم عند السقوط من ارتفاع معين؟ للإجابة على هذا السؤال، سنحتاج إلى صيغ تربط المسافة المقطوعة بالتسارع والسرعة. الاستبدال في س = (1/2)(الخامس 0 + الخامس)رقيمة وقت الحركة ر = (الخامس ? الخامس 0)/أ، نحن نحصل:
أو إذا كانت السرعة الأولية صفراً،
عشرة أمتار هو ارتفاع منزل صغير مكون من طابقين أو ثلاثة طوابق. لماذا يعد القفز إلى الأرض من سطح هذا المنزل خطيرًا؟ عملية حسابية بسيطة تبين أن السرعة السقوط الحرسوف تصل إلى القيمة الخامس= الجذر الجذري (2·9.8·10) م/ث = 14 م/ث؟ 50 كم/ساعة، ولكن هذه هي سرعة سيارة المدينة.
مقاومة الهواء لن تقلل من هذه السرعة كثيرا.
يتم استخدام الصيغ التي اشتقناها في أغلب الأحيان حسابات مختلفة. دعونا نستخدمها لنرى كيف تحدث الحركة على القمر.
تروي رواية ويلز "الرجال الأوائل على القمر" المفاجآت التي عاشها المسافرون في رحلاتهم الخيالية. على القمر، يكون تسارع الجاذبية أقل بحوالي 6 مرات من الأرض. إذا تحرك جسم ساقط على الأرض مسافة 5 أمتار في الثانية الأولى، فسوف "يطفو" على القمر لأسفل بمقدار 80 سم فقط (يبلغ التسارع حوالي 1.6 م/ث2).
القفز من الارتفاع حالوقت يدوم ر= الجذر التربيعي (2 ح/ز). نظرًا لأن تسارع القمر أقل بـ 6 مرات من تسارع الأرض، فستحتاج على القمر إلى sqrt(6) ؟ أطول بـ 2.45 مرة. كم مرة تنخفض سرعة القفزة النهائية ( الخامس= الجذر التربيعي (2 ز))?
على القمر، يمكنك القفز بأمان من سطح مبنى مكون من ثلاثة طوابق. يزيد ارتفاع القفزة بنفس السرعة الأولية ست مرات (الصيغة ح = الخامس 2 /(2ز)). سيتمكن الطفل من القيام بقفزة تتجاوز الرقم القياسي الأرضي.
من كتاب الفيزياء: الميكانيكا المتناقضة في الأسئلة والأجوبة مؤلف جوليا نوربي فلاديميروفيتش4. الحركة والقوة
من الكتاب أحدث كتابحقائق. المجلد 3 [الفيزياء والكيمياء والتكنولوجيا. التاريخ وعلم الآثار. متنوع] مؤلف كوندراشوف أناتولي بافلوفيتش من كتاب نظرية الكون بواسطة إتيرنوس من كتاب مثير للاهتمام حول علم الفلك مؤلف توميلين أناتولي نيكولاييفيتش9. حركة القمر يدور القمر حول الأرض لمدة 27 يومًا و7 ساعات و43 دقيقة و11.5 ثانية. وتسمى هذه الفترة بالشهر الفلكي. يدور القمر حول محوره بنفس الفترة بالضبط. ولذلك فمن الواضح أننا نخاطب باستمرار
من كتاب تطور الفيزياء مؤلف أينشتاين ألبرتالأثير والحركة إن مبدأ النسبية لجاليليو صالح للظواهر الميكانيكية. في جميع أنظمة القصور الذاتي التي تتحرك بالنسبة لبعضها البعض، تنطبق نفس قوانين الميكانيكا. هل هذا المبدأ صالح أيضًا للظواهر غير الميكانيكية، خاصة تلك المتعلقة بـ
من كتاب الفيزياء في كل خطوة مؤلف بيرلمان ياكوف إيسيدوروفيتشالحركة في دائرة افتح المظلة، ضع نهايتها على الأرض، وقم بتدويرها ورمي داخلها كرة، ورق مجعد، منديل - بشكل عام، أي شيء خفيف وغير قابل للكسر. سيحدث لك شيء غير متوقع. يبدو أن المظلة لا ترغب في قبول هدية: كرة أو كرة ورقية
من كتاب الحركة. حرارة مؤلف كيتايغورودسكي ألكسندر إسحاقوفيتشالحركة نسبية يقودنا قانون القصور الذاتي إلى استنتاج حول تعدد أنظمة القصور الذاتي، وليس نظامًا واحدًا، ولكن العديد من الأنظمة المرجعية تستبعد الحركات "غير المسببة" (). بدون
من كتاب أنظمة العالم (من القدماء إلى نيوتن) مؤلف جوريف غريغوري ابراموفيتشالحركة في دائرة إذا تحركت نقطة ما في دائرة، فإن الحركة تتسارع، فقط لأنه في كل لحظة تغير السرعة اتجاهها. قد تظل السرعة دون تغيير في الحجم، وسوف نركز على هذا
من الكتاب 1. العلم الحديثعن الطبيعة وقوانين الميكانيكا مؤلف فاينمان ريتشارد فيليبسالحركة النفاثة: يتحرك الإنسان عن طريق الدفع عن الأرض؛ يطفو القارب لأن المجدفين يدفعون الماء بمجاديفهم؛ تقوم السفينة أيضًا بدفع الماء بعيدًا عن الماء، ليس فقط بالمجاديف، بل بالمراوح. قطار يسير على القضبان وسيارة تنطلق أيضًا من الأرض -
من كتاب فاراداي. الحث الكهرومغناطيسي[علم الجهد العالي] مؤلف كاستيلو سيرجيو راراالسادس. حركة الأجسام الصلبة لحظة القوة حاول أن تدير دولاب الموازنة الثقيل بيدك. اسحب الكلام. سيكون الأمر صعبًا عليك إذا أمسكت بيدك بالقرب من المحور. حرك يدك إلى الحافة، وستصبح الأمور أسهل. ما الذي تغير؟ بعد كل شيء، القوة في كلتا الحالتين
من كتاب المؤلفكيف تبدو الحركة الحرارية قد تكون التفاعلات بين الجزيئات أكثر أو أقل أهمية في "حياة" الجزيئات. تختلف حالات المادة الثلاث - الغازية والسائلة والصلبة - عن بعضها البعض في الدور الذي يلعبه التفاعل فيها
من كتاب المؤلفتحويل الكهرباء إلى حركة لاحظ فاراداي تفصيلا صغيرا في تجارب أورستد يبدو أنه يحتوي على المفتاح لفهم المشكلة، فقد خمن أن مغناطيسية التيار الكهربائي تعمل دائما على حرف إبرة البوصلة في اتجاه واحد. على سبيل المثال، إذا
