§1.20. حركة مستقيمة مع تسارع ثابت. حركة بتسارع مستمر
خلاصة
محاضرات فيزياء
علم الميكانيكا
معادلات الحركة
معادلات الحركةهو فرع الميكانيكا الذي يدرس الحركة الميكانيكية دون تحليل أسبابه.
حركة ميكانيكية- ابسط شكلحركة الأجسام ، والتي تتمثل في تغيير موقع بعض الأجسام بالنسبة لبعضها بمرور الوقت ، أو موضع أجزاء الجسم بالنسبة لبعضها البعض. في هذه الحالة ، تتفاعل الأجسام وفقًا لقوانين الميكانيكا.
مفاهيم أساسية:
نقطة مادية- جسم يمكن إهمال حجمه وشكله.
هيئة مرجعية- الجسد الذي يؤخذ في الاعتبار حركة الجسم الذي تم التحقيق فيه (الهيئات الأخرى).
نظام مرجعي- مجموعة من هيئة مرجعية ونظام إحداثيات مرتبط بها وساعات ثابتة بالنسبة للهيئة المرجعية.
دائرة نصف قطرها فيكتالمرجع هو متجه يربط أصل الإحداثيات بموقع الجسم في وقت معين.
مسار- الخط الذي يصف الجسد ( مركز الجاذبية) في سياق حركتها ،
طريق – العدديةكمية مادية مساوية لطول المسار الموصوف من قبل الجسم خلال الفترة الزمنية المدروسة. (، م)
سرعةهي كمية مادية متجهة تحدد سرعة الجسيم الذي يتحرك على طول المسار ، والاتجاه الذي يتحرك فيه الجسيم في كل لحظة من الزمن ، أي يتغير الموقف مع الوقت (υ ، م / ث).
التسريع – ناقلات الكمية المادية يساوي النسبةزيادة سرعة الجسم فترة من الزمنلقيمة هذه الفجوة ، أي سرعة (سرعة) التغيير في السرعة ( أ، م / ث 2).
يمكن أن يتغير متجه التسارع بتغيير اتجاهه أو حجمه أو كليهما. إذا انخفضت السرعة ، فسيتم استخدام مصطلح "تباطؤ".
سرعة النقطة
أنواع الحركات:
حركة موحدة –
حركة الجسم الذي يسافر فيه في نفس المسارات في أي فترات زمنية متساوية.
1 - إحداثيات النقطة في الوقت الحالي ر.
2 - تنسيق النقطة في اللحظة الأولى من الزمن ر= 0
3 - إسقاط متجه السرعة على محور الإحداثيات
حركة بتسارع مستمر
أ= = S = υ 0 t ± υ = υ 0 ± أر
الحركة الدائرية المنتظمة
ديناميات
ديناميات فرع الميكانيكا الذي يدرس الأسباب حادثةحركة ميكانيكية.
وزن- كمية فيزيائية قياسية ، وهي مقياس كمي لقصور الجسم ، وتميز أيضًا كمية المادة (م ، كجم) ،
قوة- كمية فيزيائية متجهة ، وهي مقياس لتفاعل الأجسام وتؤدي إلى ظهور تسارع في الجسم أو تشوه في الجسم. تتميز القوة بالحجم والاتجاه ونقطة التطبيق (F ، N).
قوة
قوانين نيوتن:
قانون نيوتن الأول:
الخامس أنظمة بالقصور الذاتيمرجعًا ، يستمر النظام المغلق في البقاء في حالة راحة أو حركة موحدة مستقيمة.
ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية قابلة للتطبيق في فئة خاصة الأطر المرجعية بالقصور الذاتي.
تتحرك جميع الإطارات المرجعية بالقصور الذاتي بالنسبة لبعضها البعض في خط مستقيم وموحد.
قانون نيوتن الثاني:
تؤدي القوة المؤثرة على النظام من الخارج إلى تسريع النظام.
قانون نيوتن الثالث:
قوة الفعل متساوية في القيمة المطلقة ومعاكسة في الاتجاه لقوة التفاعل ؛ القوات من نفس الطبيعة ، ولكنها تنطبق على هيئات مختلفةولا يتم تعويضهم.
قوة الجاذبية
القوى في الطبيعة:
قانون الحفاظ على الزخم
النبضة هي كمية فيزيائية متجهة ، يساوي المنتجكتلة الجسم مع سرعتها:
قانون الحفاظ على الزخم:
قانون الحفاظ على الطاقة
طاقة- سمة من سمات حركة وتفاعل الأجسام ، وقدرتها على إحداث تغييرات في العالم الخارجي (E ، J).
تُفهم الطاقة الميكانيكية الكلية على أنها مجموع الطاقات الحركية والطاقات الكامنة:
إجمالي الطاقة الميكانيكية
الطاقة الكامنة
الطاقة الحركية
الطاقة الكامنة للجسم- كمية فيزيائية قياسية تميز قدرة الجسم (أو النقطة المادية) على أداء العمل بسبب وجوده في مجال عمل القوى.
الطاقة الحركية للجسم- طاقة نظام ميكانيكيحسب سرعات نقاطها.
قانون حفظ الطاقة الميكانيكية:
مقياس درجة الحرارة المطلقة
قدم الإنجليزية. الفيزيائي دبليو كلفن
- لا توجد درجات حرارة سلبية
وحدة درجة الحرارة المطلقة في النظام الدولي للوحدات: [T] = 1 كلفن (كلفن)
درجة حرارة الصفر للمقياس المطلق هي الصفر المطلق (0K = -273 درجة مئوية) ، الأكثر درجة حرارة منخفضةفي الطبيعة. في الوقت الحاضر ، تم الوصول إلى أدنى درجة حرارة - 0.0001K.
1K يساوي 1 درجة مئوية.
علاقة المقياس المطلق بمقياس سيليزيوس:في الصيغ ، يتم الإشارة إلى درجة الحرارة المطلقة بالحرف "T" ، ودرجة الحرارة على المقياس المئوي بالحرف "t".
المعادلة الأساسية لغاز MKT
تتعلق المعادلة الأساسية لـ MKT بالمعلمات الدقيقة للجسيمات (كتلة الجزيء ، ومتوسط الطاقة الحركية للجزيئات ، ومتوسط مربع سرعة الجزيئات) بالمعلمات الكبيرة للغاز (p - الضغط ، V - الحجم ، T - درجة الحرارة).
متوسط الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات سرعة جذر متوسط مربع
متوسط الطاقة الحركية للحركة الانتقالية للجزيئات
الجذر يعني سرعة التربيعية: =
الطاقة الداخلية للغاز المثالي أحادي الذرة: U = pV
تتميز الغازات باضطراب كامل في ترتيب وحركة الجزيئات.
المسافة بين جزيئات الغاز عدة مرات المزيد من الأحجامالجزيئات. لا يمكن لقوى الجذب الصغيرة أن تبقي الجزيئات بالقرب من بعضها البعض ، لذلك يمكن للغازات أن تتمدد إلى أجل غير مسمى.
ينتج ضغط الغاز على جدران الوعاء عن تأثيرات جزيئات الغاز المتحركة.
سائل
يتم التعبير عن الحركة الحرارية للجزيئات في السائل من خلال التذبذبات حول موضع التوازن المستقر داخل الحجم المقدم للجزيء من قبل جيرانه.
لا يمكن للجزيئات أن تتحرك بحرية عبر الحجم الكامل للمادة ، ولكن من الممكن انتقال الجزيئات إلى الأماكن المجاورة. هذا ما يفسر سيولة السائل والقدرة على تغيير شكله.
في السائل ، المسافة بين الجزيئات تساوي تقريبًا قطر الجزيء. مع انخفاض المسافة بين الجزيئات (ضغط السائل) ، تزداد قوى التنافر بشكل حاد ، لذا فإن السوائل غير قابلة للضغط.
يتم التعبير عن الحركة الحرارية للجزيئات في مادة صلبة فقط من خلال تذبذبات الجسيمات (الذرات والجزيئات) حول موضع التوازن المستقر.
تحتوي معظم المواد الصلبة على ترتيب مرتب مكانيًا للجسيمات التي تشكل شبكة بلورية منتظمة. توجد جسيمات المادة (الذرات ، الجزيئات ، الأيونات) في الرؤوس - العقد في الشبكة البلورية. تتزامن عقد الشبكة البلورية مع وضع التوازن المستقر للجسيمات.
رطوبة الجو:
قطرة ندىهي درجة الحرارة التي يتشبع عندها البخار
صلب
أساسيات الديناميكا الحرارية
مفاهيم أساسية:
الديناميكا الحرارية- نظرية فيزيائية تدرس الخصائص الحرارية للأنظمة العيانية ، دون الرجوع إلى التركيب المجهري للأجسام التي يتكون منها النظام.
نظام الديناميكا الحراريةهو نظام فيزيائي يتكون من عدد كبيرالجسيمات (الذرات والجزيئات) التي تصنع الحركة الحرارية ، وتتفاعل مع بعضها البعض ، تتبادل الطاقات.
تعتبر الديناميكا الحرارية فقط حالات التوازن.
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 الداخليةهي الطاقة التي تتكون من مجموع طاقات التفاعلات الجزيئية والطاقة الحركة الحراريةالجزيئات ، اعتمادًا فقط على الحالة الديناميكية الحرارية للنظام.
طرق التغيير الطاقة الداخلية :
- يلتزم عمل ميكانيكي.
- نقل الحرارة (نقل الحرارة)
التبادل الحراري- نقل الطاقات الداخلية من جسم إلى آخر.
التبادل الحراري
إزالة الذوبان
تسامي
تبخير
تركيز
بلورة
ذوبان
كمية الحرارة (س ، ي)- مقياس للطاقة
كمية الحرارة:
القانون الأول للديناميكا الحرارية
صياغة القانون الأول للديناميكا الحرارية:
إنجاز المهمة
س 2 - الطاقة المعطاة (يتم نقل "ما تبقى" من الطاقة)
يجب أن يعمل المحرك الحراري بشكل دوري. في نهاية الدورة ، يعود الجسم إلى حالته الأصلية ، بينما تأخذ الطاقة الداخلية قيمتها الأولية. لا يمكن تنفيذ عمل الدورة إلا بسبب المصادر الخارجية التي توفر الحرارة لسائل العمل.
تعمل المحركات الحرارية الحقيقية في دورة مفتوحة ، أي بعد التمدد ، يتم إخراج الغاز ، ويتم إدخال جزء جديد من الغاز في الماكينة.
كفاءة
كفاءة ( η ) - نسبة العمل أ سائل العمل المثالي لكل دورة ، إلى كمية الحرارة س تم الحصول عليها بواسطة سائل العمل لنفس الدورة.
η = 100٪ = 100٪ = 100٪
الكفاءة تميز درجة كفاءة المحرك الحراري ، وتعتمد فقط على درجة حرارة السخان والثلاجة.
ü لزيادة كفاءة المحرك الحراري ، يمكنك زيادة درجة حرارة السخان وتقليل 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.
بيانات القانون الثاني للديناميكا الحرارية:
- لا توجد عملية ديناميكية حرارية من شأنها أن تؤدي إلى انتقال الحرارة من الجسم البارد إلى الجسم الأكثر سخونة ، دون أي تغييرات أخرى في الطبيعة.
- في الطبيعة ، العملية غير ممكنة ، والنتيجة الوحيدة لها هي تحويل كل الحرارة المتلقاة من جسم معين إلى عمل.
يرفض القانون الثاني للديناميكا الحرارية إمكانية استخدام احتياطيات الطاقة الداخلية لأي مصدر دون نقلها إلى مستوى أدنى ، أي. بدون ثلاجة.
أساسيات الديناميكا الكهربائية
الديناميكا الكهربائية- علم الخصائص حقل كهرومغناطيسي.
1. الكهرباء الساكنة
- أحد فروع الديناميكا الكهربية الذي يدرس الأجسام المشحونة كهربائيًا في حالة السكون.
الجسيمات الأوليةقد يكون لديك بريد إلكتروني تهمة ، ثم يطلق عليهم مشحونة ؛ تتفاعل مع بعضها البعض بالقوى التي تعتمد على المسافة بين الجسيمات ، ولكنها تتجاوز عدة مرات قوى الجاذبية المتبادلة (يسمى هذا التفاعل الكهرومغناطيسي).
الشحنة الكهربائية
- الكمية المادية العددية الرئيسية التي تحدد شدة التفاعلات الكهرومغناطيسية (ف ، ج).
1 C - شحنة تمر في ثانية واحدة عبر المقطع العرضي للموصل بقوة تيار 1 أ.
هناك علامتا شحنات كهربائية: موجبة وسالبة.
تتنافر الجسيمات ذات الشحنات المتشابهة ، وتتجاذب الجسيمات ذات الشحنات المعاكسة.
البروتون له شحنة موجبة ، والإلكترون له شحنة سالبة ، والنيوترون متعادل كهربائيًا.
شحنة أولية- الحد الأدنى للرسوم التي لا يمكن تقسيمها.
الجسم مشحون، إذا كانت بها رسوم زائدة لأي علامة:
مشحونة سالبة - إذا كان هناك فائض من الإلكترونات ؛
موجب الشحنة - إذا كان نقص الإلكترونات.
كهربة الهيئات
- إحدى طرق الحصول على الجثث المشحونة.
في هذه الحالة ، يتم شحن كلا الجسمين ، وتكون الشحنات معاكسة في الإشارة ، ولكنها متساوية في الحجم.
مغناطيس
يحتوي المغناطيس على قطبين: س (جنوبي) و ن (الشمالية) التي لديها أعظم قوةجاذبية.
مثل أقطاب المغناطيس تتنافر ، بينما تتجاذب الأقطاب المتقابلة.
خصائص المجال المغناطيسي:
الفيض المغناطيسي(F، Wb) - عدد خطوط الحث المغناطيسي التي تخترق المنطقة.
قوة المجال المغناطيسي(N ، A / m) - القيمة التي تميز المجال المغناطيسي في أي نقطة في الفضاء ، تم إنشاؤها بواسطة التيارات الكبيرة (التيارات المتدفقة في أسلاك دائرة كهربائية) في الموصلات ، بغض النظر عن البيئة.
ب \ u003d μ مع H.
للتيار المستقيم: H = ؛
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 للمجال في وسط معين إلى الحث المغناطيسي B o في الفراغ الخواص المغناطيسيةمن هذا الوسط ويسمى النفاذية المغناطيسية النسبية للمادة - µ.
الحث الكهرومغناطيسي
طرق الحصول على تيار الحث:
ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي- حادثة التيار الكهربائيفي دائرة 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 الدائرة. كلما تغير عدد خطوط الحث المغناطيسي بشكل أسرع ، زاد تيار الحث.
قانون الحث الكهرومغناطيسي:
يكون التيار الكهربائي في الدائرة ممكنًا إذا كانت القوى الخارجية تؤثر على الشحنات المجانية للموصل. عمل هذه القوات على تحريك الوحدة شحنة موجبةعلى طول حلقة مغلقة تسمى emf. عندما يتغير الفيض المغناطيسيمن خلال السطح الذي يحده الكفاف ، تظهر قوى خارجية في الدائرة ، يتميز عملها بالتحريض EMF.
بالنظر إلى اتجاه تيار الحث ، وفقًا لقاعدة لينز:
تساوي قوة الحث في حلقة مغلقة معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي تحده الحلقة ، المأخوذة بعلامة معاكسة.
حقل كهرباء فورتيكس
سبب حدوث التيار الكهربائي في موصل ثابت هو الحقل الكهربائي.
يولد أي تغيير في المجال المغناطيسي مجالًا كهربائيًا حثيًا ، بغض النظر عن وجود أو عدم وجود دائرة مغلقة ، بينما إذا كان الموصل مفتوحًا ، عندئذٍ ينشأ فرق جهد في نهاياته ؛ إذا كان الموصل مغلقًا ، فسيتم ملاحظة تيار تحريضي فيه.
تيارات إيدي:
التيارات الحثيةتسمى تيارات فوكو في الموصلات الضخمة. يمكن أن تصل تيارات فوكو إلى قيم كبيرة جدًا ، لأن مقاومة الموصلات الضخمة صغيرة. لذلك ، فإن نوى المحولات مصنوعة من ألواح معزولة.
في الفريت - العوازل المغناطيسية ، لا تحدث التيارات الدوامة عمليًا.
استخدام التيارات الدوامة
تسخين وصهر المعادن في الفراغ ، والمخمدات في أجهزة القياس الكهربائية.
الآثار الضارة للتيارات الدوامة
هذه هي خسائر الطاقة في قلب المحولات والمولدات بسبب إطلاق كمية كبيرة من الحرارة.
الحث الذاتي
ظاهرة الاستقراء الذاتي- حدوث الحث الكهرومغناطيسي في الدائرة ، والذي ينتج عن تغيير في المجال المغناطيسي للتيار المتدفق في نفس الدائرة.
المجال المغناطيسي الخاص في الدائرة التيار المباشريتغير في لحظات إغلاق وفتح الدائرة وعندما تتغير القوة الحالية.
الحث
(معامل الاستقراء الذاتي) - كمية مادية توضح التبعية الحث الذاتي EMFعلى حجم وشكل الموصل والبيئة التي يقع فيها الموصل.
يعتمد تحريض الملف على:
عدد الدورات وحجم وشكل الملف والنفاذية المغناطيسية النسبية للوسط (النواة ممكنة).
طاقة المجال المغناطيسي الحالي
حول الموصل مع التيار يوجد مجال مغناطيسي به طاقة.
طاقة المجال المغناطيسي تساوي الطاقة الذاتية للتيار.
الطاقة الذاتية للتيار مساوية عدديًا للعمل الذي يجب أن يقوم به المصدر الحالي للتغلب على EMF للحث الذاتي من أجل إنشاء تيار في الدائرة.
التيار المتناوب
التيار المتناوب- التيار المتغير في الاتجاه والحجم وفقًا للقانون التوافقي.
القيمة الحالية الفعالة- قوة التيار المباشر ، الذي يطلق في الموصل نفس كمية الحرارة مثل التيار المتردد. أنا =
تتناسب القيمة اللحظية للتيار مع القيمة الآنية للجهد وهي في الطور: أنا = = أنا كوس ωt
يتم تحديد القيمة الفعالة للجهد المتناوب بشكل مشابه للقيمة الفعالة للتيار يو =
تختلف القيمة اللحظية للجهد وفقًا للقانون التوافقي: u = U m cos ωt
المقاومات النشطة – اجهزة كهربائية، تحويل الطاقة الكهربائية إلى داخلية (أسلاك عالية المقاومة ، ملفات تسخين ، مقاومات).
تيار مستمر.
إذا تزامنت مراحل تذبذبات التيار والجهد ، فإن القوة اللحظية للتيار المتردد تساوي:
p \ u003d iu \ u003d i 2 R \ u003d I m U m cos 2ωt
متوسط قيمة الطاقة لفترة التيار المتناوب هو: ع =
المحاثة والسعة في دائرة التيار المتردد:
1. الحث
في ملف متصل بدائرة جهد متناوب ، تكون قوة التيار أقل من القوة الحالية في دائرة جهد التيار المستمر لنفس الملف. لذلك ، فإن الملف الموجود في دائرة التيار المتردد يخلق مقاومة أكثر من الملف الموجود في دائرة التيار المستمر.
الجهد يقود التيار في الطور π / 2
المفاعلة الاستقرائية : Х L = ωL = 2πνL
قانون أوم: أنا م = ، حيث Lω هو المفاعلة الحثية.
2. القدرة
عندما يتم توصيل مكثف بدائرة جهد تيار مستمر ، تكون شدة التيار صفراً ، وعندما يكون مكثف متصلاً بدائرة جهد تيار متردد ، فإن قوة التيار ليست صفراً. لذلك ، فإن المكثف في دائرة جهد التيار المتردد يخلق مقاومة أقل مما هو عليه في دائرة التيار المستمر.
السعة هي: X C = =
الرنين في الدائرة الكهربائية.
صدىفي الدائرة الكهربائية - ظاهرة الزيادة الحادة في سعة تذبذبات التيار القسري عندما تتطابق الترددات ω 0 \ u003d ω ، حيث ω 0 هو التردد الطبيعي للدائرة التذبذبية ، ω هو تردد جهد الإمداد.
يعتمد مبدأ التشغيل على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.
مبدأ العملية في الخمول ، أي بدون R n:
ε ind1/ε ind2= ω 1 / ω 2 = ك أين ε ind1و ε ind2- EMF للحث في اللفات ، ω 1 و 2 - عدد الدورات في اللفات ،
ك هي نسبة التحول.
لو ك> 1 ، ثم يقوم المحول بتخفيض الجهد ؛ لو ك< 1 ، ثم يقوم المحول بزيادة الجهد. عند الخمول ، يستهلك المحول كمية صغيرة من الطاقة من الشبكة ، والتي يتم إنفاقها على إعادة مغنطة جوهرها.
تتمتع المحولات الخاصة بتحويل التيارات المتناوبة ذات الطاقة العالية بكفاءة عالية.
إذاعة طاقة كهربائية:
5. التذبذبات والأمواج الكهرومغناطيسية
الدائرة التذبذبية- دائرة فيها الطاقة الحقل الكهربائييمكن تحويلها إلى طاقة مجال مغناطيسي والعكس صحيح.
دائرة التذبذب الكهربائي- نظام يتكون من مكثف وملف متصل ببعضهما البعض في دائرة كهربائية مغلقة
التذبذبات الكهرومغناطيسية المجانية- تكرار التغييرات بشكل دوري في القوة الحالية في الملف والجهد بين ألواح المكثف دون استهلاك الطاقة من مصادر خارجية.
إذا كان الكونتور "مثالي" ، أي المقاومة الكهربائية هي 0 X L = X C ω =
T \ u003d 2π - صيغة طومسون (فترة التذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة الكهربائية)
حقل كهرومغناطيسي – شكل خاصالمسألة ، مجموع المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
متغير الكهربائية و المجالات المغناطيسيةتوجد في وقت واحد وتشكل مجالًا كهرومغناطيسيًا واحدًا.
ü بمعدل الشحن ، صفر، لا يوجد سوى مجال كهربائي.
ü بمعدل شحن ثابت ينشأ مجال كهرومغناطيسي.
ü مع تسارع حركة الشحنة تنبعث موجة كهرومغناطيسية تنتشر في الفضاء بسرعة محدودة.
أهمية المجال الكهرومغناطيسي:
يمكنك التسجيل
ü موجود بشكل مستقل عن إرادتنا ورغباتنا
ü سرعة كبيرة لكنها محدودة
موجات كهرومغناطيسية
المجال الكهرومغناطيسي المتغير في الزمن وينتشر في الفضاء (الفراغ) بسرعة 3 · 10 8 م / ث يشكل موجة كهرومغناطيسية. تؤدي السرعة المحدودة لانتشار المجال الكهرومغناطيسي إلى حقيقة أن التذبذبات الكهرومغناطيسية في الفضاء تنتشر على شكل موجات.
بعيدًا عن الهوائي ، تكون قيم المتجهين E و B في الطور.
الشرط الرئيسي لظهور الموجة الكهرومغناطيسية هو تسريع حركة الشحنات الكهربائية.
سرعة الموجة الكهرومغناطيسية: υ = νλ λ = = υ2π
خصائص الموجة:
Ø الانعكاس ، الانكسار ، التداخل ، الانعراج ، الاستقطاب ؛
Ø الضغط على المادة ؛
Ø الامتصاص بالوسيط ؛
Ø سرعة الانتشار النهائية في الفراغ مع؛
Ø يسبب ظاهرة التأثير الكهروضوئي ؛
Ø تقل السرعة في الوسط.
6. موج البصريات
بصرياتفرع الفيزياء الذي يدرس ظواهر الضوء.
وفقًا للمفاهيم الحديثة ، للضوء طبيعة مزدوجة (ثنائية الموجة الجسيمية): للضوء خصائص موجية وهو كذلك موجات كهرومغناطيسية، ولكنه في نفس الوقت هو أيضًا تيار من الجسيمات - الفوتونات. اعتمادًا على نطاق الضوء ، تظهر في أكثرخصائص معينة.
سرعة الضوء في الفراغ:
عند حل المسائل الحسابية ، تُؤخذ عادةً القيمة c = 3 · 10 8 km / s.
انعكاس الضوء
سطح الموجة عبارة عن مجموعة من النقاط تتأرجح في نفس المرحلة.
مبدأ Huygens: كل نقطة وصل إليها الاضطراب ، تصبح نفسها مصدرًا لموجات كروية ثانوية.
قوانين انعكاس الضوء
MN - سطح عاكس
AA 1 و BB 1 - أشعة الموجة المستوية الساقطة
AA 2 و BB 2 - أشعة الموجة المستوية المنعكسة
AC - يكون السطح الموجي لموجة الطائرة الساقطة عموديًا على الأشعة الساقطة
DB - السطح الموجي لموجة الطائرة المنعكسة عموديًا على الأشعة المنعكسة
α - زاوية السقوط (بين الشعاع الساقط والعمودي على السطح العاكس)
β - زاوية الانعكاس (بين الحزمة المنعكسة والعمودية على السطح العاكس)
قوانين الانعكاس:
1. يقع الشعاع الساقط والشعاع المنعكس والعمودي المستعاد عند نقطة سقوط الشعاع في نفس المستوى.
2. زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس.
الانكسار الخفيف
انكسار الضوء هو تغيير في اتجاه انتشار الضوء عند المرور عبر الواجهة بين وسيطين.
قوانين انكسار الضوء:
1. تقع الحزمة الساقطة والحزمة المنكسرة في نفس المستوى مع العمود العمودي على السطح البيني بين وسيطين ، ويتم استعادتهما عند نقطة سقوط الحزمة.
2. النسبة بين الجيب لزاوية السقوط إلى جيب الزاوية لزاوية الانكسار لوسائط معينة هي قيمة ثابتة 
حيث n هو معامل الانكسار النسبي (وإلا ، فإن معامل الانكسار للوسيط الثاني بالنسبة إلى الأول)
معامل الانكسار
المعنى المادي: 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 الكلي
دع معامل الانكسار المطلق للوسيط الأول أكبر من معامل الانكسار المطلق للوسيط الثاني
، أي أن الوسيط الأول يكون بصريًا أكثر كثافة. 
ثم ، إذا وجه
الحركة ذات التسارع المستمر هي الحركة التي يظل فيها متجه التسارع ثابتًا من حيث الحجم والاتجاه. مثال على هذا النوع من الحركة هو حركة نقطة في مجال الجاذبية (عموديًا وبزاوية مع الأفق).
باستخدام تعريف التسارع نحصل على العلاقة التالية
بعد الاندماج ، لدينا المساواة 
.
إذا كان متجه السرعة اللحظية هو 
، سيكون لدينا التعبير التالي
يعطي تكامل التعبير الأخير العلاقة التالية
. من حيث نحصل على معادلة حركة نقطة ذات تسارع ثابت
.
أمثلة على معادلات المتجهات لحركة نقطة مادية
زي مُوحد الحركة المستقيمة (
):
. (1.7)
حركة مع تسارع مستمر ( 
):
. (1.8)
اعتماد السرعة على الوقت عندما تتحرك نقطة مع تسارع ثابت له الشكل:
.
(1.9)
أسئلة لضبط النفس.
صياغة تعريف الحركة الميكانيكية.
حدد نقطة جوهرية.
كيف يتم تحديد موضع نقطة مادية في الفضاء بطريقة المتجه لوصف الحركة؟
ما هو جوهر طريقة المتجه لوصف الحركة الميكانيكية؟ ما هي الخصائص المستخدمة لوصف هذه الحركة؟
أعط تعريفات لمتجهات السرعة المتوسطة واللحظية. كيف يتم تحديد اتجاه هذه النواقل؟
تحديد متجهي التسارع المتوسط واللحظية.
أي من العلاقات هي معادلة حركة نقطة ذات تسارع ثابت؟ ما العلاقة التي تحدد اعتماد متجه السرعة على الوقت؟
§1.2. طريقة تنسيق لوصف الحركة
في طريقة الإحداثيات ، يتم اختيار نظام إحداثيات (على سبيل المثال ، ديكارتي) لوصف الحركة. تم إصلاح النقطة المرجعية بشكل صارم مع الجسم المحدد ( هيئة مرجعية). يترك 
نواقل الوحدة موجهة إلى الجوانب الإيجابية للمحاور OX و OY و OZ على التوالي. يتم تحديد موضع النقطة بواسطة الإحداثيات 
.
يتم تعريف متجه السرعة اللحظية على النحو التالي:
أين 
إسقاطات متجه السرعة على محاور الإحداثيات ، و 
مشتقات الإحداثيات فيما يتعلق بالوقت.
يرتبط طول متجه السرعة بإسقاطاته بالعلاقة:
. (1.11)
بالنسبة إلى متجه التسارع اللحظي ، تكون العلاقة صحيحة:
أين 
إسقاطات متجه التسارع على محاور الإحداثيات ، و 
المشتقات الزمنية لتوقعات متجه السرعة.
يتم حساب طول متجه التسارع اللحظي بالصيغة:
. (1.13)
أمثلة على معادلات الحركة النقطية في نظام الإحداثيات الديكارتية
. (1.14)
معادلات الحركة: 
. (1.15)
اعتمادات إسقاطات متجه السرعة على محاور الإحداثيات في الوقت المحدد:
(1.16)
أسئلة لضبط النفس.
ما هو جوهر طريقة الإحداثيات لوصف الحركة؟
ما النسبة التي تحدد متجه السرعة اللحظية؟ ما الصيغة المستخدمة لحساب مقدار متجه السرعة؟
ما النسبة التي تحدد متجه التسارع اللحظي؟ ما هي الصيغة المستخدمة لحساب مقدار متجه التسارع اللحظي؟
ما العلاقات التي تسمى معادلات الحركة المنتظمة لنقطة؟
ما هي العلاقات التي تسمى معادلات الحركة ذات التسارع المستمر؟ ما الصيغ المستخدمة لحساب إسقاطات السرعة اللحظية لنقطة على محاور الإحداثيات؟
مع الحركة المتسارعة بشكل منتظم ، تكون المعادلات التالية صحيحة ، والتي نعطيها بدون اشتقاق:
كما تفهم ، فإن صيغة المتجه على اليسار والصيغتين العدديتين على اليمين متساويتان. من وجهة نظر الجبر ، تعني الصيغ العددية أنه مع الحركة المتسارعة بشكل موحد ، تعتمد إسقاطات الإزاحة على الوقت وفقًا لقانون تربيعي. قارن ذلك بطبيعة إسقاطات السرعة اللحظية (انظر الفقرة 12-h).
مع العلم أن sx = x - xo u sy = y - yo (انظر الفقرة 12-e) ، من الصيغتين العدديتين من العمود الأيمن العلوي نحصل على معادلات للإحداثيات:
نظرًا لأن التسارع أثناء الحركة المتسرعة للجسم ثابتًا ، يمكن دائمًا ترتيب محاور الإحداثيات بحيث يتم توجيه متجه التسارع بالتوازي مع محور واحد ، على سبيل المثال ، المحور Y. وبالتالي ، فإن معادلة الحركة على طول المحور X أن تكون مبسطة بشكل ملحوظ:
x = xo + υox t + (0) and y = yo + oy t + ay t²
يرجى ملاحظة أن المعادلة اليسرى تتطابق مع معادلة الحركة المستقيمة المنتظمة (انظر الفقرة 12-ز). هذا يعني أن الحركة المتسارعة بشكل منتظم يمكنها "تكوين" حركة موحدة على طول محور واحد و حركة متسارعة بشكل موحدعلى طول الآخر. وهذا ما تؤكده تجربة المدفع على متن يخت (انظر الفقرة 12-ب).
مهمة. مدت الفتاة ذراعيها ، ورمت الكرة. ارتفع إلى 80 سم وسرعان ما سقط عند قدمي الفتاة ، وطار 180 سم. بأي سرعة رُميت الكرة وما هي سرعة الكرة عندما اصطدمت بالأرض؟
دعونا نربّع طرفي المعادلة للإسقاط على المحور الصادي للسرعة اللحظية: υy = υoy + ay t (انظر § 12-i). نحصل على المساواة:
υy² = (υoy + ay t) ² = υoy² + 2 oy ay t + ay² t²
لنأخذ العامل 2 ay من الأقواس لمصطلحين فقط على الجانب الأيمن:
υy² = oy² + 2 ay (υoy t + ½ ay t²)
لاحظ أنه بين الأقواس نحصل على صيغة لحساب إسقاط الإزاحة: sy = υoy t + ½ ay t². استبدالها بـ sy ، نحصل على:
حل. لنرسم رسمًا: أشر المحور Y لأعلى ، ثم ضع الأصل على الأرض عند قدمي الفتاة. لنطبق الصيغة التي اشتقناها لمربع إسقاط السرعة أولاً عند أعلى نقطة في صعود الكرة:
0 = oy² + 2 (–g) (+ h) ⇒ υoy = ± √¯2gh = +4 m / s
ثم في بداية الحركة من أعلى نقطة لأسفل:
υy² = 0 + 2 (–g) (–H) ⇒ y = ± √¯2gh = –6 m / s
الإجابة: تم رمي الكرة لأعلى بسرعة 4 م / ث ، وفي لحظة الهبوط كانت سرعتها 6 م / ث موجهة ضد المحور ص.
ملحوظة. نأمل أن تفهم أن صيغة مربع إسقاط السرعة اللحظية ستكون صحيحة عن طريق القياس على المحور X:
إذا كانت الحركة أحادية البعد ، أي أنها تحدث فقط على طول محور واحد ، يمكنك استخدام أي من الصيغتين في إطار العمل.
حركة. دفء Kitaygorodsky الكسندر إيزاكوفيتش
حركة مستقيمة مع تسارع ثابت
تحدث مثل هذه الحركة ، وفقًا لقانون نيوتن ، عندما تؤثر قوة ثابتة على الجسم إجمالاً ، تقود أو تبطئ الجسم.
على الرغم من أنها ليست دقيقة تمامًا ، إلا أن مثل هذه الظروف تحدث في كثير من الأحيان: يتم إبطائها تحت تأثير ما يقرب من قوة ثابتةالاحتكاك ، السيارة التي تتحرك مع إيقاف تشغيل المحرك تسقط من ارتفاع تحت تأثير الجاذبية المستمرة ، وهو جسم ثقيل.
بمعرفة حجم القوة الناتجة ، وكذلك كتلة الجسم ، سنجدها بالصيغة أ = F/ممقدار التسارع. لأن
أين ر- وقت السفر الخامس- نهائي و الخامس 0 هي السرعة الأولية ، وبمساعدة هذه الصيغة ، يمكن الإجابة على عدد من الأسئلة من هذا النوع ، على سبيل المثال: بعد متى سيتوقف القطار إذا كانت قوة الكبح وكتلة القطار والأولية السرعة معروفة؟ إلى أي سرعة سوف تتسارع السيارة إذا كانت القوة المحركة وقوة المقاومة وكتلة السيارة ووقت التسارع معروفين؟
غالبًا ما نهتم بمعرفة طول المسار الذي يقطعه الجسم في حركة متسارعة بشكل منتظم. إذا كانت الحركة موحدة ، فسيتم حساب المسافة المقطوعة بضرب سرعة الحركة في وقت الحركة. إذا تم تسريع الحركة بشكل موحد ، 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) بانتظام ، فإن المسار الذي يسلكه الجسم يساوي حاصل ضرب نصف مجموع السرعات الأولية والنهائية ووقت الحركة. تم قطع نفس المسافة في نفس الوقت حركة موحدةمع السرعة (1/2) ( الخامس 0 + الخامس). بهذا المعنى حوالي (1/2) ( الخامس 0 + الخامس) يمكن أن يقال متوسط السرعةحركة متسارعة بشكل موحد.
من المفيد وضع معادلة توضح اعتماد المسافة المقطوعة على العجلة. أستعاض الخامس = الخامس 0 + فيفي الصيغة الأخيرة نجد:
أو ، إذا حدثت الحركة بدون سرعة ابتدائية ،
إذا تجاوز الجسم 5 أمتار في ثانية واحدة ، فسوف يمر (4؟ 5) م في غضون ثانيتين ، في ثلاث ثوان - (9-5) م ، إلخ. تزداد المسافة المقطوعة مع مربع الوقت.
وفقًا لهذا القانون ، يسقط جسم ثقيل من ارتفاع. تسارع السقوط الحر ز، وتبدو الصيغة كالتالي:
لو راستبدل في ثوان.
إذا كان الجسم يمكن أن يسقط دون تدخل لمدة 100 ثانية ، فسيكون قد قطع مسافة كبيرة من بداية السقوط - حوالي 50 كم. في هذه الحالة ، في أول 10 ثوانٍ ، ستتم تغطية (1/2) كم فقط - وهذا ما تعنيه الحركة المتسارعة.
ولكن ما السرعة التي يتطور بها الجسم عند السقوط من ارتفاع معين؟ للإجابة على هذا السؤال ، نحتاج إلى صيغ تربط المسافة المقطوعة بالعجلة والسرعة. استبدال في س = (1/2)(الخامس 0 + الخامس)رقيمة وقت السفر ر = (الخامس ? الخامس 0)/أ، نحن نحصل:
أو ، إذا كانت السرعة الابتدائية صفرًا ،
عشرة أمتار هو ارتفاع منزل صغير من طابقين أو ثلاثة طوابق. لماذا من الخطر القفز إلى الأرض من سطح مثل هذا المنزل؟ عملية حسابية بسيطة تبين أن السرعة السقوط الحريصل إلى القيمة الخامس= الجذر التربيعي (2 9.8 10) م / ث = 14 م / ث؟ 50 كم / ساعة ، ولكن هذه هي سرعة السيارة في المدينة.
مقاومة الهواء لن تقلل من هذه السرعة كثيرًا.
تستخدم الصيغ التي قمنا باشتقاقها أكثر من غيرها حسابات مختلفة. دعونا نطبقها لنرى كيف تحدث الحركة على القمر.
تحكي رواية Wells The First Men in the Moon عن المفاجآت التي عاشها المسافرون في نزهاتهم الرائعة. على القمر ، يكون تسارع الجاذبية أقل بحوالي 6 مرات من تسارع الجاذبية على الأرض. إذا مر جسم ساقط على الأرض بمقدار 5 أمتار في الثانية الأولى ، فعندئذ "يطفو" على سطح القمر بمقدار 80 سم فقط (التسارع حوالي 1.6 م / ث 2).
الوثب العالي حالوقت يدوم ر= الجذر التربيعي (2 ح/ز). بما أن التسارع القمري أقل بستة أضعاف من العجلة الأرضية ، ستحتاج على سطح القمر إلى الجذر التربيعي (6) للقفز؟ 2.45 مرة أكثر. بعدد المرات التي تنخفض فيها السرعة النهائية للقفزة ( الخامس= الجذر التربيعي (2 gh))?
على سطح القمر ، يمكنك القفز بأمان من سطح مبنى من ثلاثة طوابق. يزيد ارتفاع القفزة التي يتم إجراؤها بنفس السرعة الأولية ستة أضعاف (الصيغة ح = الخامس 2 /(2ز)). القفزة التي تتجاوز الرقم القياسي للأرض ستكون في حدود قدرة الطفل.
من كتاب الفيزياء: ميكانيكا التناقض 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 المؤلف اتيرنوس من كتاب شيق عن علم الفلك مؤلف توميلين أناتولي نيكولايفيتش9. حركة القمر يدور القمر حول الأرض لمدة 27 يومًا و 7 ساعات و 43 دقيقة و 11.5 ثانية. تسمى هذه الفترة بالشهر الفلكي أو الفلكي. يدور القمر حول محوره بنفس الفترة بالضبط. لذلك ، من الواضح أننا نتحدث باستمرار
من كتاب تطور الفيزياء مؤلف أينشتاين ألبرتإن مبدأ جاليليو للنسبية للأثير والحركة 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
من كتاب الفيزياء في كل خطوة مؤلف بيرلمان ياكوف إيزيدوروفيتشالحركة في دائرة افتح المظلة ، ضعها مع نهايتها على الأرض ، قم بتدويرها ورمي كرة ، ورق مجعد ، منديل - بشكل عام ، شيء خفيف وغير هش. سيحدث لك شيء غير متوقع. لا يبدو أن المظلة تريد قبول هدية: كرة أو قطعة من الورق.
من كتاب الحركة. حرارة مؤلف Kitaygorodsky الكسندر ايزاكوفيتشتقودنا الحركة المرتبطة بقانون القصور الذاتي إلى استنتاج حول تعدد أنظمة القصور الذاتي. لا يوجد إطار مرجعي واحد ، ولكن العديد من الإطارات المرجعية تستبعد الحركات "غير المسبوقة". إذا تم العثور على نظام واحد من هذا القبيل ، فسيتم العثور على نظام آخر على الفور ، والمضي قدمًا (بدون
من كتاب أنظمة العالم (من القدماء إلى نيوتن) مؤلف جوريف جريجوري أبراموفيتشالحركة على طول الدائرة إذا تحركت نقطة على طول دائرة ، فإن الحركة تتسارع ، وذلك فقط لأن السرعة تغير اتجاهها في كل لحظة من الوقت. من حيث الحجم ، يمكن أن تظل السرعة دون تغيير ، وسنركز على ذلك تمامًا
من الكتاب 1. العلم الحديثعن الطبيعة ، قوانين الميكانيكا مؤلف فاينمان ريتشارد فيليبسرجل الدفع النفاث يتحرك بالدفع عن الأرض ؛ يطفو القارب لأن المجدفين يدفعون الماء بمجاديفهم ؛ يتم طرد السفينة أيضًا من الماء ، ولكن ليس بالمجاديف ، ولكن بالمراوح. أيضا ، قطار يسير على سكك حديدية وسيارة تصد من الأرض ، -
من كتاب فاراداي. الحث الكهرومغناطيسي[علم الجهد العالي] مؤلف كاستيلو سيرجيو راراالسادس. حركة الأجسام الجامدة لحظة القوة حاول تدوير دولاب الموازنة الثقيل باليد. اسحب الإبرة. سيكون من الصعب عليك إذا أمسكت بيدك بالقرب من المحور. حرك يدك إلى الحافة فتصبح الأمور أسهل ، ما الذي تغير؟ بعد كل شيء ، القوة في كلتا الحالتين
من كتاب المؤلفكيف تبدو الحركة الحرارية يمكن للتفاعل بين الجزيئات أن يكون ذا أهمية أكبر أو أقل 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 أحد التفاصيل الصغيرة في تجارب أورستد التي بدت أنها تحمل مفتاح فهم المشكلة ، فاعتقد أن مغناطيسية التيار الكهربائي تحرف دائمًا إبرة البوصلة في اتجاه واحد. على سبيل المثال ، إذا
