Пример готового реферата по предмету: Физика
Содержание
1. Вращательное движение тел (физика твердого тела)
1.1.Угловая скорость и ускорение
1.2.Момент импульса
1.3.Момент силы
1.4.Закон сохранения импульса
1.5.Закон сохранения момента импульса
1.6.Связь момента импульса с моментом силы
2. Волновое движение.
2.1.Поперечные и продольные волны
2.2.Звук
2.3.Восприятие звука
3. Элементарные частицы, Фундаментальные частицы.
3.1.Кварки и лептоны
3.2.Фундаментальные взаимодействия.
Список литературы
Выдержка из текста
1.Вращательное движение тел (физика твердого тела)
1.1Угловая скорость и ускорение
Движение тела по окружности является частным случаем криволинейного движения. Наряду с вектором перемещения удобно рассматривать угловое перемещение Δφ (или угол поворота), измеряемое в радианах (рис. 1.6.1).
Длина дуги связана с углом поворота соотношением
Δl = RΔφ.
При малых углах поворота Δl ≈ Δs.
Рисунок 1.6.1.
Линейное и угловое перемещения при движении тела по окружности.
Угловой скоростью ω тел в данной точке круговой траектории называют предел (при Δt →
0. отношения малого углового перемещения Δφ к малому промежутку времени Δt:
Угловая скорость измеряется в рад/с.
Связь между модулем линейной скорости υ и угловой скоростью ω:
υ = ωR.
При равномерном движении тела по окружности величины υ и ω остаются неизменными. В этом случае при движении изменяется только направление вектора
Равномерное движение тела по окружности является движением с ускорением. Ускорение
направлено по радиусу к центру окружности. Его называют нормальным, или центростремительным ускорением. Модуль центростремительного ускорения связан с линейной υ и угловой ω скоростями соотношениями:
Для доказательства этого выражения рассмотрим изменение вектора скорости за малый промежуток времени Δt. По определению ускорения
Векторы скоростей и в точках A и B направлены по касательным к окружности в этих точках. Модули скоростей одинаковы υA = υB = υ.
Из подобия треугольников OAB и BCD (рис. 1.6.2) следует:
Рисунок 1.6.2.
Центростремительное ускорение тела при равномерном движении по окружности.
При малых значениях угла Δφ = ωΔt расстояние |AB| =Δs ≈ υΔt. Так как |OA| = R и |CD| = Δυ, из подобия треугольников на рис. 1.6.2 получаем:
При малых углах Δφ направление вектора приближается к направлению на центр окружности. Следовательно, переходя к пределу при Δt →
0. получим:
При изменении положения тела на окружности изменяется направление на центр окружности. При равномерном движении тела по окружности модуль ускорения остается неизменным, но направление вектора ускорения изменяется со временем. Вектор ускорения в любой точке окружности направлен к ее центру. Поэтому ускорение при равномерном движении тела по окружности называется центростремительным.
В векторной форме центростремительное ускорение может быть записано в виде
где радиус-вектор точки на окружности, начало которого находится в ее центре.
Если тело движется по окружности неравномерно, то появляется также касательная (или тангенциальная) составляющая ускорения.
В этой формуле Δυτ = υ 2 υ
1. изменение модуля скорости за промежуток времени Δt.
Направление вектора полного ускорения определяется в каждой точке круговой траектории величинами нормального и касательного ускорений (рис. 1.6.3).
Рисунок 1.6.3.
Составляющие ускорения и при неравномерном движении тела по окружности.
Движение тела по окружности можно описывать с помощью двух координат x и y (плоское движение).
Скорость тела в каждый момент можно разложить на две составляющие υx и υy (рис. 1.6.4).
При равномерном вращении тела величины x, y, υx, υy будут периодически изменяться во времени по гармоническому закону с периодом
Рисунок 1.6.4.
Разложение вектора скорости по координатным осям.
1.2. Момент импульса
Момент импульса частицы. Моментом импульса L частицы А относительно точки О называется величина, равная векторному произведению радиус-вектора частицы r на ее импульс р:
- (9.23)
В общем случае произвольного движения частицы относительно точки О модуль вектора момента импульса равен:
- (9.24)
где R — плечо импульса частицы относительно точки О (см. рис. 9.8).
Пусть частица массой m совершает вращательное движение вокруг некоторой произвольной оси Z с угловой скоростью w (см. рис. 9.9).
Направление вектора момента импульса относительно произвольной точки О, расположенной на этой оси, как следует из рис. 9.9, составляет с ней угол (3 и не совпадает с направлением вектора угловой скорости. Учитывая, что вектора г и v взаимно перпендикулярны, получим выражение для расчета величины вектора момента импульса частицы относительно точки О:
- (9.25) Моментом импульса частицы относительно произвольной
оси Z называется проекция вектора L на эту ось. Как видно из рис. 9.9,
(9.26)
Как следует из (9.26), момент импульса частицы относительно закрепленной оси не зависит от выбора точки О на этой оси.
Момент импульса твердого тела. Рассмотрим твердое тело, совершающее вращательное движение вокруг некоторой закрепленной оси с угловой скоростью со. Моментом импульса тела называется величина, равная векторной сумме моментов импульса его частей:
- (9.27)
Очевидно, что, как и для случая с частицей, проекция момента импульса i-й части тела на ось Z в соответствии с рис. 9.10 равна:
- (9.28)
Произведя суммирование по всему телу и исходя из определения момента инерции, получим выражение для расчета проекции момента импульса тела на ось Z:
- (9.29)
При суммировании мы учли, что проекции векторов моментов импульса каждой части тела на ось Z имеют одинаковые зна ки, т. к. для них (как следует из геометрических соображений) углы между вектором угловой скорости и моментами импульсов всегда острые. Заметим, что выражение (9.29) не зависит от выбора точки О на оси вращения.
1.3. Момент силы
Момент силы относительно произвольной точки.
Пусть частица А движется относительно точки О под действием произвольной силы F (см. рис. 9.2).
Моментом силы М относительно произвольной точки О называется векторное произведение радиус-вектора частицы г, проведенного из точки О в точку приложения силы F, на вектор этой силы:
- (9.4)
Вектор момента силы перпендикулярен плоскости, в которой находятся r и F. Направление вектора M задается в соответствии с правилом нахождения результата векторного произведения. Вектора r и F изображают исходящими из одной точки и мысленно связывают с ними правый винт (см. рис. 9.3).
Затем головку винта поворачивают по кратчайшему пути от r к F. Направление вектора M совпадает с направлением поступательного движения винта.
Величина вектора момента сил рассчитывается как
(9.5)
где — плечо силы, равное кратчайшему расстоянию от оси вращения до продолжения линии действия силы (см. рис. 9.2).
Момент силы относительно закрепленной оси. Моментом силы относительно закрепленной оси Z называется величина, равная проекции вектора момента сил М на данную ось, взятого относительно произвольной точки О, расположенной на этой оси (см. рис. 9.4).
(9.6)
Найдем значение вектора М для твердого тела, вращающегося вокруг закрепленной оси Z под действием силы F. Разложим эту силу на три составляющие (см. рис. 9.4):
где — составляющая силы, параллельная оси вращения;
- -тангенциальная составляющая силы, расположенная в плоскости вращения;
- -нормальная составляющая силы, расположенная в плоскости вращения.
Список использованной литературы
1.Яворский Б.М. и Детлаф А.А. «Справочник по физике для инженеров и студентов вузов» (1968 год)
2.С.Э. Хайкин Физические основы механики (1971 год)
3.Фейнмановские лекции по физике (Р. Фейнман Р.Лейтон М. Сэндс 1965 год)
