Физика в ЛШ-2012Лекция 2

14 августа 2012 г.

Что вообще происходит?

ЛШ-2012

СУНЦ НГУ

НГУ

…

раздолбаи …

МГУ, МФТИ, …

СО РАНБизнесТехнологии Заграница

раздолбаи …

1. Олимпиада по физике PASSED2. Лекции (4 штуки)

◦ Школьная физика – 3 IN PROGRESS◦ Физические демонстрации – 1◦ Слушаем, записываем и запоминаем◦ Задаём вопросы

3. Семинары (5 штук) IN PROGRESS◦ Решаем задачки◦ Задаём вопросы◦ Слушаем и пытаемся понять!

4. Контрольная по физике!

Квест «Физика в ЛШ-2012»

Научно-популярные лекции◦ Тёмная материя и тёмная энергия во Вселенной –

9 августа (сегодня!), 15:00, МА◦ Элементарные частицы, бозон Хиггса и Большой

адронный коллайдер – 15 августа, 15:00, БФА Физбой Конкурс фантастических проектов Экскурсия в Институт ядерной физики СО

РАН

Бонус-пак для фанатов

Кинематика PASSED◦ Как тела движутся

Динамика IN PROGRESS◦ Почему тела движутся

Статика IN PROGRESS◦ Когда тела НЕ движутся

Законы сохранения IN PROGRESS ◦ Что не меняется в процессе

движения тел?

◦ Молекулярная физика◦ Жидкости и газы

Что мы будем изучать?

Кинематика изучает движение тел Основные понятия:

◦ Координата◦ Перемещение◦ Скорость◦ Ускорение

Векторные величины!

Отличаем виды движенияи их уравнения

Краткое содержаниепредыдущей серии

К динамиту отношения почти не имеет

Изучает причины движения тел◦ Основная причина движения – действие сил

Основные понятия:◦ сила◦ импульс тела◦ масса тела

Динамика

Координаты + время

Прицеплены к материальным телам◦ Могут двигаться друг относительно друга

Инерциальные и неинерциальные◦ Существуют ли инерциальные СО? – см. бонус-

пак

Векторные величины разные в разных СО!

Системы отсчёта

Что такое вес?◦ Сила, приложенная к опоре или подвесу◦ Измеряется в ньютонах

Что такое масса?◦ Показатель состава тела, не зависит от

условий◦ Измеряется в килограммах

Масса и вес – в чём разница?

Определяет «количество движения»◦ P = mV

Векторная величина!

Измеряется в кг•м/с или Н•с◦ Специальную единицу пока не придумали

Изменение импульса –результат действия силы

Импульс тела

Причина движения тел◦ Результат воздействия поля◦ Чёткое определение – только на 2 курсе ФФ

Измеряется в ньютонах◦ 1 Н = 1 кг•м/с2

Законы Ньютона:◦ Первый: про инерциальные системы отсчёта◦ Второй: связь силы и ускорения – F = ΔP/Δt =

ma◦ Третий: про действие и противодействие

Что есть Сила?

Инструкция по эксплуатации

Сила

Импульс

Массу

Ускорение

меняет придаёт

действует на

придаёт

F = ΔP/Δt = ma

В простом случае◦ F = mg

В сложном случае◦ F = - G m1m2 / R2

◦ В ещё более сложном случае – система из 10 уравнений Эйнштейна

Антигравитация? – на самом деле бывает!◦ Подробнее – на 6 курсе ФФ НГУ

Невесомость: нет веса (но не массы!)

Сила тяготения

Центростремительное ускорение◦ aц = v2/R◦ направление – к центру

Для вращения тела нужно обеспечить aц

◦ например, за счёт притяжения

Центробежной силы не бывает!◦ во всём виновата инерция

Движение по окружности

А ТЫ ПИШЕШЬКОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ?

Противодействие весу тела◦ не даёт телу просочиться внутрь стола

Сила реакции опоры

Зависит от силы реакции опоры◦ Fтр = μN◦ Направлена против движения тела

Сила трения покоя◦ от нуля до μN

Непотенциальная сила!

Сила трения

Сила, выталкивающаяпогруженные тела

= весу вытесненной воды◦ FА = ρжVg

Плотность тела > плотности воды – тонет Плотность тела < плотности воды – плавает

FА - mg = (ρЖ-ρТ) Vg

Сила Архимеда

Условия неподвижности тел

Отсутствие ускорения системы:◦ сумма действующих сил = 0

Отсутствие вращения системы:◦ сумма моментов действующих сил = 0

Момент силы = сила • плечо

Статика

Закон сохранения импульса◦ Всегда ли выполняется?

Закон сохранения энергии◦ Энергия – потенциальная, кинетическая, …◦ Всегда ли выполняется?

Какие ещё величины сохраняются в физике?

Законы сохранения

Определяет «количество движения»◦ P = mV

Векторная величина!

Изменение импульса – действие силы:◦ F = ΔP/Δt

В замкнутых системахимпульс сохраняется

Закон сохранения импульса

Что такое энергия?◦ Точное общее определение – 2 курс ФФ

Потенциальная энергия◦ зависит от положения тела◦ результат наличия поля

Кинетическая энергия◦ зависит от скорости тела

Внутренняя энергия◦ зависит от состояния и состава тела

Энергия

Гравитационное поле◦ E = mgh◦ E = - Gm1m2/R

Энергия сжатой пружины◦ E = k Δx2/2

Потенциальная энергия

Обладает любое движущееся тело◦ E = mv2/2

Скорость – величина векторная!◦ Кинетическая энергия зависит от системы

отсчёта

Минимальная энергия –в системе отсчётацентра масс

Кинетическая энергия

Полная энергия системы в механических процессах сохраняется.◦ А как же работа сил?◦ А как же сила трения?

Исключение: квантовые процессы◦ на очень короткое время закон сохранения энергии

может нарушаться

Закон сохранения энергии

Епот + Екин + Евн = const

Упругий удар◦ Например, бильярдные шарики◦ E = const, P = const

Неупругий удар◦ Например, кусочки пластилина

E ≠ const, P = const

Соударения тел

Закон сохранения энергии Закон сохранения импульса

m1v12/2 + m 2v2

2/2 = E0

P1 + P 2 = P0

◦ векторно!

Абсолютно упругий удар

Закон сохранения энергии – с потерями Закон сохранения импульса

E0 = m1v12/2 + m 2v2

2/2 + ΔE◦ энергия уходит в тепло

P0 = P1 + P 2

◦ векторно!

Абсолютно неупругий удар

Молекулярная физика◦ Вещества в жидкой и газообразной фазе◦ Какие ещё фазы веществ бывают?

Гидродинамика◦ Жидкости в трубах и стаканах

Расширение и сжатие газов◦ Тепловые двигатели и двигатели

внутреннего сгорания◦ Как получается тепло в батарее

и электричество в розетке?

Смотрите в следующей серии

Спасибо за внимание, приходите к нам ещё

15 августа (завтра!), 15:00Лекция про Большой адронный коллайдер и

бозоны Хиггса

Успехов!

THE END