Логико-структурные схемы по физике

К   И   Н   Е   М   А   Т   И   К   А

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Механическое движение –изменение положения тела в пространстве с течением времени относительно других тел

Система отсчета включает тело отсчета, систему координат и часы

Материальная точка – тело, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи. (тело намного меньше по сравнению с расстояниями, которое оно проходит.

Траектория – линия, вдоль которой движется тело.

Путь – длина траектории.

Перемещение – направленный отрезок, соединяющий начальное и конечное положение тела..

Относительность движения заключается в том, что необходимо указывать, относительно какого тела рассматриваются путь, перемещение, траектория, скорость.

РАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ

РАВНОУСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ

ДВИЖЕНИЕ ПО ОКРУЖНОСТИ

Скорость направлена по касательной, ускорение – к центру окружности

Т- период (время одного полного оборота)

- частота (количество оборотов в единицу времени),

,   .

;    ;     ,  

- угловая скорость, показывает, на какой угол поворачивается тело за 1с.   

Движение, когда за любые равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Это движение с постоянной скоростью.

Скорость –векторная физическая величина, равная отношению пути ко времени, за которое этот путь пройден.

,           ,

х = х0+Vхt    - уравнение  координаты тела при равномерном движении.

(1) – тело движется в сторону выбранной оси

(2) - тело движется в противоположную сторону

Площадь фигуры, заштрихованная под графиком скорости численно равна перемещению за время t

Это правило применимо и для равноускоренного движения

Движение, когда за любые равные промежутки времени скорость тела изменяется одинаково. Это движение с постоянным ускорением.

Ускорение – векторная физическая величина, равная отношению изменения скорости к промежутку времени, за которое это изменение произошло.

,   

х = х0+Vхt+     - уравнение  координаты тела при равноускоренном движении.

;        

(1) – тело набирает скорость, (2) - тело тормозит.

Если V0=0 и за первую секунду тело проходит путь S1, то

S1: S2: S3= 1:3:5  …

Движение тела под действием силы тяжести

Тело движется вертикально:

В формулах для равноускоренного движения S заменяем на h, ускорение равно g.

Тело брошено горизонтально:

V0=const, время полета

Дальность полета l= V0∙

Тело брошено под углом к горизонту:

Средняя скорость

,  

Мгновенная скорость

         S´=V,      V´=a

Физический смысл производной: Производная перемещения (координаты) – есть скорость. Производная скорости – есть ускорение.

Д   И   Н   А   М   И   К   А

СТАТИКА

M=Fl Момент силы

l – плечо силы- кратчайшее расстояние от точки опоры до направления действия сил. Сумма моментов сил, вращающих рычаг по часовой стрелке равен сумме моментов сил, вращающих рычаг против часовой стрелки

F1l1 = F2l2 Давление твердого тела:  

; Давление жидкости: P=ρgh

Закон Паскаля: Жидкости и газы передают давление одинаково по всем направлениям.

 ;              

        Блоки:

Алгоритм решения задач

на второй закон Ньютона

1. Сделать чертеж. Нанести все силы в масштабе

2. Записать векторную сумму всех сил.

3. Приравнять ее к нулю, если тело движется равномерно или к ma, если тело движется с ускорением.

4. Выбрать ось (оси) удобным способом.

5. Спроектировать все силы на ось (оси) и записать уравнение в проекциях

6 Решить полученное уравнение (систему уравнений)

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Сила –результат действия другого тела, мера взаимодействия сил

Про каждую силу надо знать:   Определение

• Формулу
• Направление
• Точку приложения

Замкнутая система тел – система тел, которые взаимодействуют между собой и не взаимодействуют с другими телами.

Масса – мера инертности вещества.

Инертность – свойство тела в большей или меньшей степени препятствовать изменению своей скорости относительно инерциальной системы отсчёта при воздействии на него внешних сил.

Инерция – явление сохранения скорости (равномерное прямолинейное движение) или состояния покоя.

Инерциальные системы отсчета (ИСО) –с.о., относительно которых наблюдается инерция. Эти системы находятся в покое, или движутся равномерно и прямолинейно.

Равнодействующая сил – одна сила, которой можно заменить действие нескольких. Равна векторной сумме всех сил.

ЗАКОНЫ НЬЮТОНА

1 закон Ньютона

Отвечает на вопрос: Когда тело движется равномерно и прямолинейно или находится в покое.

Существуют такие системы отсчета, относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела, или действие других тел компенсируется. Такие системы отсчета являются инерциальными.

2 закон Ньютона

Отвечает на вопрос: Когда тела движутся с ускорением (если на них действует не скомпенсированная сила)

Сила, действующая на тело, равна произведению массы на сообщаемое этой силой ускорение.

;  

3 закон Ньютона

Отвечает на вопрос: Как взаимодействуют тела

Тела взаимодействуют с силами, равными по величине и противоположными по направлению. 

▪ Силы имеют одну природу;

▪ Направлены вдоль одной прямой;

▪ Приложены к разным телам, поэтому не компенсируют друг друга.

СИЛЫ В ПРИРОДЕ

1. Закон Всемирного тяготения.  Тела взаимодействуют с силами, прямо пропорциональными массам тел и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними.   G-гравитационная постоянная, G= 6,67▪10-11 Н м2/кг2. Формула применима для материальных точек, однородных шаров, если очень маленькое тело находится на поверхности однородного шара.

2. Сила тяжести Сила, с которой Земля притягивает к себе тела. , g- ускорение свободного падения,   вблизи поверхности Земли, g=9,8м/с2,

  на высоте Н.

3. Вес тела Сила, с которой вследствие притяжения к Земле, тело действует на опору или подвес.

 1) P=mg, если тело находится в покое, движется в горизонтальной плоскости как угодно, движется по вертикали равномерно и прямолинейно,

2) P=m(g+a), если тело движется вертикально вверх с ускорением а,

3) P=m(g-a), если тело движется вертикально вниз с ускорением а,

4) , если тело движется по вогнутой поверхности,

5)  , если тело движется по выпуклой поверхности

4. Сила реакции опоры –сила упругости, возникающая при малых деформациях опоры, всегда перпендикулярна опоре. N=P , поэтому можно использовать формулы 1-5 для веса тела, подставляя N вместо P

6)   7)   8)

5. Сила упругости – сила, возникающая при деформации, направлена в сторону, противоположную деформации, имеет электромагнитную природу, Fупр= kx (закон Гука)

6. Сила трения – Возникает при скольжении одного тела по поверхности другого (трение скольжения) или при попытке сдвинуть  тело с места (трение покоя), действует вдоль поверхности соприкасающихся  тел. Трение покоя равно приложенной силе и противоположно направлению возможного движения. Предельное значение силы трения покоя равно силе трения скольжения  Fтр =µN

7. Сила Архимеда Выталкивающая сила, действующая на тело в жидкости или газе, равна весу вытесненной жидкости (газа) FA=ρжVт g

 З А К О Н Ы    С О Х Р А Н Е Н И Я 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Работа – Скалярная физическая величина, равная произведению силы, перемещения и косинуса угла между ними.

Мощность – работа, совершаемая за единицу времени.

Консервативные силы - силы, работа которых на замкнутом участке равна 0 (сила тяжести и сила упругости)

Энергия – способность тела совершать работу

Полная механическая энергия – сумма потенциальной и кинетической энергий.

Импульс – векторная физическая величина, равная произведению

массы тела на его скорость.

Колебания – периодически повторяющиеся движения.

Резонанс – резкое увеличение амплитуды установившихся вынужденных колебаний, когда частота вынуждающей силы совпадает с собственной частотой колебательной системы.

Волна – распространение колебаний в упругой среде

РАБОТА, МОЩНОСТЬ,   ЭНЕРГИЯ

Работа: A=F S cosα

Работа не совершается, если нет силы, перемещения или угол α=90о

Работа силы тяжести:

Если S↑, А<0, А= - mgh

если S↓, A˃0, A = mgh

Если S перпендикулярна mg, А=0

Работа на замкнутом участке =0

Работа силы трения всегда отрицательна, т.к.  ,   A = - µN

Работа на замкнутом участке ≠0

Работа силы упругости отрицательна, если пружину растягивают (сжимают) внешние силы, положительна, если деформированная пружина возвращается в исходное положение

Работа на замкнутом участке =0

Мощность:    ,      ,

N= F V    При движении, чтобы увеличить силу, надо сбросить скорость.     

Энергия:

Кинетическая: (энергия движения)

Потенциальная – энергия взаимодействия тел или их частей относительно друг друга, зависит от выбора нулевого уровня

Ek=mgh (тела поднятого над Землей)  (упруго деформированного тела)

Теорема о кинетической энергии: Изменение кинетической энергии равно работе, совершенной силой за это время.

А= Ек2-Ек1=ΔЕк

КПД:  ,

КПД наклонной плоскости:

ИМПУЛЬС

 – импульс тела

 – импульс силы

Изменение импульса тела равно изменению импульса силы, действующей на него:

Закон сохранения импульса: В замкнутой системе векторная сумма импульсов до взаимодействия равна векторной сумме импульсов после взаимодействия при любых взаимодействиях тел системы между собой. Для двух тел:

Реактивное движение – движение тела за счет отделения от него части с некоторой скоростью.

Из закона сохранения импульса для ракеты: MpVp = mгазVгаз

Алгоритм решения задач

 на закон сохранения импульса:

1. Сделать два чертежа (до взаимодействия и после взаимодействия)

2. Написать закон сохранения импульса в векторном виде

3. Выбрать ось (оси) и спроектировать все импульсы.

4. Записать закон сохранения импульса в проекциях и решить полученное уравнение (уравнения)

Примеры решения задач

КОЛЕБАНИЯ  И ВОЛНЫ

Колебания бывают свободные (под действием внутренних сил системы, затухают) и вынужденные (под действием внешних сил). Внутренние силы действуют между телами системы и возвращают ее в положение равновесия

 Т- период (время одного полного колебания) - частота (количество колебаний в единицу времени),

,     ,      .

По графику можно определить амплитуду, период и частоту.

Период колебаний маятника:      математический:  , пружинный:   

 х´=V,  V´=a

График резонанса

Волны распространяются в упругой среде, бывают продольные (частицы колеблются вдоль направления распространения волны) и поперечные (частицы колеблются перпендикулярно направлению распространения волны), поперечные волны распространяются только в твердой среде (деформация сдвига)   ; ;

При переходе из одной среды в другую частота остается постоянной.

Волны переносят энергию, но не переносят вещество.

 – уравнение плоской волны

Звуковые волны имеют частоту от 16 до 20 000 Гц. Их характеристики: тон (частота) и громкость (амплитуда). Инфразвук- частота меньше 16 Гц, Ультразвук – частота больше 20 000 Гц.

Интерференция – взаимное усиление или ослабление волн при их наложении. Усл.max: Δd = kλ,

Усл min: Δd =(2k+1)λ/2, где Δd  - разность хода волн, λ-длина волны, k= 0,1,2…

Дифракция – огибание волнами препятствий, возможна, если размеры препятствий соизмеримы с длиной волны.