Практикум по курсу физики (первый семестр) (стр. 19 )

(1.34)

Момент импульса направлен вдоль оси вращения так, чтобы его направление совпадало с поступательным движением правого винта.

25) Второй закон Ньютона для вращательного движения (основной закон динамики вращательного движения):

(1.35)

26) Кинетическая энергия вращения тела:

(1.36)

27) Работа, совершенную моментом силы при вращении:

(1.37)

РАБОТА И ЭНЕРГИЯ.

21) Работа постоянной силы.

Работой постоянной силы называется скалярное произведение вектора силы и вектора перемещения :

; где (1.32)

Работа – скаляр. Если , то говорят, что сила совершает работу, а если , то работа совершается против действия силы.

22) Работа переменной силы.

, где и . (1.33)

23) Если работа силы не зависит от траектории движения тела, а определяется только начальной и конечной точкой, то такая сила называется потенциальной (консервативной). Для потенциальной силы работа по замкнутому контуру равна нулю.

24) Мгновенная мощность есть производная по времени от работы силы , т. е. мощность равна скалярному произведению действующей силы на скорость тела или системы.

, (1.34)

25) Энергия.

Физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершить работу, называется энергией.

Механическая энергия может быть обусловлена:

– или движением тела с некоторой скоростью – кинетическая энергия,

– или расположением данного тела в системе других тел определенной конфигурации – потенциальная энергия.

Механическая энергия равна сумме потенциальной и кинетической энергий:

. (1.35)

26) Кинетическая энергия - энергия его механического движения тела.

Изменение кинетической энергии тела под действием силы равно работе этой силы:

, (1.36)

где m – масса тела, начальная скорость , конечная скорость .

Кинетическая энергия движущегося тела равна .

27) Потенциальная энергия – энергия, определяемая взаимным расположением тел или отдельных частей тела относительно друг друга, т. е. потенциальная энергия зависит от конфигурации системы.

Соотношение, связывающее работу потенциальной силы с изменением потенциальной энергии системы, имеет вид:

, (1.37)

где – приращение потенциальной энергии.

28) Потенциальная энергия тяготения (тело находится в силовом или потенциальном поле тяготения Земли) равна:

, (1.38)

где h – расстояние между телом и Землей. Для потенциальной энергии обязательно указывается точка отсчета, где .

29) Потенциальная энергия упругости ̶ характеристика потенциального поля сил упругости в растянутой (или сжатой) пружине и в других деформированных телах:

, (1.39)

где - коэффициент жесткости пружины, а х – изменение длины (деформация) растянутой пружины, отсчет х ведется от положения равновесия, в котором .

30) Связь работа и энергии.

Работа – мера изменения энергии (физический смысл работы).

Теорема о кинетической энергии: работа всех сил приводит к изменению кинетической энергии теле (или системы тел)

(1.40)

Работа потенциальной силы, приводящая к изменению конфигурации системы, равна приращению потенциальной энергии, взятому со знаком минус.

(1.41)

Иногда изменение потенциальной энергии формулируется как теорема о потенциальной энергии: работа потенциальной энергии консервативных сил, приложенных к системе, равна убыли её потенциальной энергии.

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

31) Закон сохранения импульса.

Полный вектор импульса замкнутой системы есть величина постоянная при любых взаимодействиях внутри данной системы.

. (1.42)

32) Закон сохранения энергии.

Полная механическая энергия замкнутой системы, в которой не действуют силы трения, остается постоянной, независимо от взаимодействий внутри системы.

. (1.43)

33) Закон сохранения момента импульса

Если момент внешних сил относительно неподвижной оси вращения тела тождественно равен нулю, то момент импульса тела относительно этой оси не изменяется в процессе движения, т. е. если , тогда

(1.48)

2.  электродинамика

ЭЛЕКТРОСТАТИКА

1) Закон сохранения электрического заряда: Алгебраическая сумма зарядов тел или частиц, образующих электрически замкнутую систему, остается постоянной независимо от процессов, происходящих в этой системе . (2.1)
2) Закон Кулона. Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме пропорциональна произведению модулей зарядов q1 и q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними (закон Кулона): , (2.2) где – коэффициент пропорциональности в СИ: а – электрическая постоянная. Для взаимодействия двух зарядов в диэлектрике с диэлектрической проницаемостью (табличная величина): (2.2а) ( для вакуума или приближенно для воздуха, -– для диэлектриков).
3) Если имеется система электрических зарядов, то на каждый заряд системы действуют независимо силы со стороны остальных зарядов (принцип независимости действия сил) , величина которой определяется по теореме косинусов: ; (2.3) где углы и указаны на рисунке П.2.1.
2.1. – Силы, действующие на заряд со стороны других зарядов электрической системы.
4) Электрическое поле характеризуется в каждой точке напряженностью и потенциалом φ. Принцип суперпозиции (принцип независимости создания электрических полей в данной точке пространства) верен и для любых зарядов системы. Если имеется система зарядов или любых заряженных тел, то каждое из них в данной точке пространства создает поле, независимо от других. При наложении этих полей образуется результирующее поле, для каждой точке которого: , (2.4) (для суммирование векторное); , (2.5) (суммирование алгебраическое (скалярное), т. е. с учетом знаков потенциалов). – характеристики электрического поля, создаваемого i –м зарядом или протяженным заряженным телом.
5) Соотношения между напряженностью и потенциалом электрического поля: , где – разность потенциалов на расстоянии . Знак минус означает, что направление вектора противоположно направлению роста потенциала.
6) Электрическое поле точечного заряда q0 на расстоянии от него в среде с диэлектрической проницаемостью ε. 2.2.	; (2.6) Потенциал – скаляр, его знак зависит от знака заряда, создающего поле.
7) Электрическое поле равномерно заряженной сферы радиуса в точке С на расстоянии от её поверхности. 2.3.	Вне сферы: ; (2.7) Внутри сферы потенциал и напряженность соотносительно равны: , (2.8)
8) Электрическое поле равномерно заряженной бесконечной плоскости с поверхностной плотностью σ . 2.4.	(2.9) Поверхностная плотность σ – заряд единицы поверхности (, где – соответственно заряд и площадь плоскости).
9) Электрическое поле плоского конденсатора (см. рисунок). 2.5.	Напряженность внутри конденсатора , вне Е=0. (2.10) Разность потенциалов u между пластинами (обкладками) конденсатора: , (2.10а) где d – расстояние между обкладками, – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, помещённого между пластинами конденсатора.
10) Электрическое поле бесконечной равномерно заряженной нити   2.6.	Напряженность в точке С на расстоянии от заряженной нити равна , (2.11) где ̶ поверхностная плотность заряда нити. Разность потенциалов между двумя точками вблизи нити на расстояниях и равна . (2.12)
11) Работа в электрическом поле. Работа, совершаемая кулоновскими силами при малом перемещении заряда в электрическом поле, равна , (2.13) где – угол между векторами напряженности и перемещения . Электростатическое поле является потенциальным. Работа, совершаемая кулоновскими (потенциальными) силами при перемещении электрического заряда из одной точки поля в другую, равна убыли потенциальной энергии: . (2.14)
12) Способность тела или системы тел накапливать электрический заряд называется электроёмкостью. ·  Электроемкость уединенного проводника: , (2.15) где q – заряд, φ – потенциал проводника. ·  Емкость уединенного шара радиуса R: , (2.15а) – диэлектрическая проницаемость среды, – электрическая постоянная. ·  Электроемкость конденсатора (взаимная емкость его обкладок): , (2.15б) где U – напряжение (разность потенциалов) между обкладками конденсатора, – абсолютная величина заряда на одной из пластин (обкладок) конденсатора. ·  Электроемкость плоского конденсатора : , (2.15в) где U – напряжение между обкладками конденсатора, S – площадь обкладок (пластин), d – расстояние между ними, ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, вставленного между обкладками конденсатора.
13)Энергия заряженного конденсатора: (2.16)
13) Объемная плотность энергии электрического поля: , (2.17) где – электростатическое смещение.
14) При последовательном соединении конденсаторов с ёмкостями С1, С2…СN общая (эквивалентная) емкость системы конденсаторов: . (2.18) При параллельном соединении этих конденсаторов: (2.19)
15) Упорядоченное движение электрических зарядов в пространстве называется электрическим током. За направление тока берется направление движения положительных зарядов.
16) Характеристики тока. ·  Сила тока . ·  Плотность тока зависит от концентрации свободных носителей заряда и скорости их направленного движения : , где q0 – заряд одного носителя заряда, S – площадь проводника. Плотность тока – вектор Источники тока. В случае постоянного тока (по величине и направлению).Для получения постоянного тока в электрической цепи она должна быть замкнутой и содержать источник тока, который имеет две характеристики: ЭДС источника и r – внутреннее сопротивление источника.
17) Законы Ома. ·  для однородного участка цепи , (2.20) R – сопротивление участка цепи, U – напряжение (разность потенциалов на его концах). ·  для полной замкнутой цепи: , (2.21) , r – соответственно ЭДС и внутреннее сопротивление источника, R – сопротивление внешней цепи (нагрузки). ·  в дифференциальной форме: , (2.22) - удельная проводимость и - удельное сопротивление (зависят от материала проводника, величины табличные), - напряженность электрического поля внутри проводника, по которому протекает ток.
18) Сопротивление однородного проводника длиной l с площадью поперечного сечения S равно: . (2.23)
19) В случае металлического проводника удельное сопротивление ρ и сопротивление R линейно меняется с температурой: , (2.24) где - сопротивление проводника и удельного сопротивления материала проводника при 00С, α – термический коэффициент сопротивления, t – температура в градусах Цельсия.
20) Электрическое поле, перемещая заряд по однородному участку цепи, падение напряжения на концах которого равно U, за время совершает работу: . (2.25)
21) Мощность тока: , (2.26) где – промежуток времени, за который совершена работа А.
22) Протекание тока силой I по участку цепи, сопротивление которого R, сопровождается выделением тепла согласно закону Ленца – Джоуля: . (2.27)
23) Мощность, развиваемая источником с эдс () в замкнутой цепи с общим сопротивлением (r+R), равна: . (2.28)
25) Коэффициент полезного действия источника эдс равен: . (2.29)
26) Включение проводников в электрические цепи ·  с последовательным соединением проводников: (2.30) ·  в случае параллельного соединения N проводников: , (2.31) R – общее (эквивалентное) сопротивление цепи.
27) Законы Кирхгофа для разветвленных электрических цепей. а). Узлом цепи называют точку электрической цепи, где сходятся более двух проводников. Положительными называют токи, подходящие к узлу, отрицательными – отходящими от него. Полная (алгебраическая) сумма всех токов, сходящихся в узле равна нулю: . (2.32) б) Алгебраическая сумма падений напряжений (с учетом знака) на всех участках цепи замкнутого контура равна алгебраической сумме эдс, включенных в контур источников: . (2.33)

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ