نقطة مادية بدون أبعاد وأنظمة مرجعية مختلفة. نقطة مادية ، جسم صلب

الحركة الميكانيكية للجسم هي التغيير في موضعه في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت. يدرس حركة أجسام ميكانيكي. تسمى حركة الجسم الجامد تمامًا (التي لا تتشوه أثناء الحركة والتفاعل) ، والتي تتحرك فيها جميع نقاطه في لحظة معينة من الزمن بنفس الطريقة ، حركة متعدية ؛ لوصفها ، من الضروري والكافي وصف حركة نقطة واحدة من الجسم. تسمى الحركة التي تكون فيها مسارات جميع نقاط الجسم عبارة عن دوائر تتمحور حول خط مستقيم واحد وتكون جميع مستويات الدوائر متعامدة مع هذا الخط المستقيم حركة دورانية. الجسم الذي يمكن إهمال شكله وأبعاده في ظل ظروف معينة يسمى نقطة مادية. هذا إهمال

يجوز إجراء تخفيض عندما تكون أبعاد الجسم صغيرة مقارنة بالمسافة التي يقطعها أو المسافة بين الجسم والأجسام الأخرى. لوصف حركة جسم ما ، عليك معرفة إحداثياته ​​في أي وقت. هذه هي المهمة الرئيسية للميكانيكا.

2. نسبية الحركة. نظام مرجعي. الوحدات.

لتحديد إحداثيات نقطة مادية ، من الضروري تحديد هيئة مرجعية وربط نظام إحداثي بها وتعيين أصل الوقت. يشكل نظام الإحداثيات والإشارة إلى أصل المرجع الزمني النظام المرجعي المتعلق بحركة الجسم. يجب أن يتحرك النظام بسرعة ثابتة (أو يكون في حالة راحة ، وهو ما يتحدث بشكل عام عن نفس الشيء). يعتمد مسار الجسم والمسافة المقطوعة والإزاحة على اختيار النظام المرجعي ، أي الحركة الميكانيكية نسبية. وحدة الطول هي المتر ، وهي المسافة التي يقطعها الضوء في الفراغ بالثواني. الثانية هي وحدة زمنية ، تساوي فترات إشعاع ذرة سيزيوم -133.

3. المسار. المسار والحركة. سرعة فورية.

مسار الجسم هو خط موصوف في الفضاء بنقطة مادة متحركة. المسار - طول قسم المسار من الإزاحة الأولية إلى الإزاحة النهائية لنقطة المادة. متجه نصف القطر - متجه يربط بين الأصل ونقطة في الفضاء. النزوح هو ناقل يربط بين الأولي و نقطة النهايةجزء من المسار سافر في الوقت المناسب. السرعة هي كمية مادية تحدد سرعة واتجاه الحركة في وقت معين. يتم تعريف متوسط ​​السرعة على أنه. متوسط ​​سرعة الأرض يساوي نسبة المسار الذي يقطعه الجسم خلال فترة زمنية إلى هذه الفترة. . السرعة اللحظية (المتجه) هي المشتق الأول لمتجه نصف قطر النقطة المتحركة. . يتم توجيه السرعة اللحظية بشكل عرضي إلى المسار ، ويتم توجيه متوسط ​​السرعة على طول القاطع. سرعة الأرض اللحظية (العددية) - أول مشتق من المسار فيما يتعلق بالوقت ، مساوٍ في المقدار للسرعة اللحظية

4. حركة مستقيمة موحدة. قطع اعتماد الكميات الحركية على الوقت في حركة موحدة.إضافة السرعات.

تسمى الحركة ذات النمط الثابت وسرعة الاتجاه بالحركة المستقيمة المنتظمة. في حركة مستقيمة منتظمة ، يسافر الجسم مسافات متساوية في أي فترات زمنية متساوية. إذا كانت السرعة ثابتة ، فسيتم حساب المسافة المقطوعة. تمت صياغة القانون الكلاسيكي لإضافة السرعات على النحو التالي: سرعة نقطة مادية فيما يتعلق بالنظام المرجعي ، التي تؤخذ على أنها ثابتة ، تساوي مجموع متجه لسرعات النقطة في النظام المتحرك والسرعة للنظام المتحرك بالنسبة للنظام الثابت.

5. التسريع. حركة مستقيمة متسارعة بشكل منتظم. الرسوم البيانية لاعتماد الكميات الحركية في الوقت المناسب في حركة متسارعة بشكل موحد.

تسمى الحركة التي يقوم فيها الجسم بحركات غير متكافئة في فترات زمنية متساوية بالحركة غير المنتظمة. مع متفاوتة التحرك إلى الأمامتتغير سرعة الجسم بمرور الوقت. التسارع (المتجه) هو كمية مادية تميز معدل تغير السرعة في القيمة المطلقة وفي الاتجاه. التسارع اللحظي (المتجه) - المشتق الأول للسرعة فيما يتعلق بالوقت. . المتسارع بشكل منتظم هو الحركة بالتسارع والثابت في المقدار والاتجاه. يتم حساب السرعة أثناء الحركة المتسارعة بشكل منتظم على أنها.

من هنا ، يتم اشتقاق صيغة المسار مع الحركة المتسارعة بشكل منتظم كـ

الصيغ المشتقة من معادلات السرعة والمسار للحركة المتسارعة بشكل منتظم صالحة أيضًا.

6. السقوط الحر للجثث. تسارع الجاذبية.

سقوط الجسم هو حركته في مجال الجاذبية (???) . سقوط الجثث في الفراغ يسمى السقوط الحر. لقد ثبت تجريبياً أنه في السقوط الحر ، تتحرك الأجسام بنفس الطريقة ، بغض النظر عن حركتها الخصائص البدنية. يُطلق على التسارع الذي تسقط به الأجسام على الأرض في فراغ ، تسارع السقوط الحر ويُشار إليه

7. حركة موحدة في دائرة. التسارع أثناء الحركة المنتظمة لجسم في دائرة (تسارع الجاذبية)

يمكن اعتبار أي حركة على جزء صغير بدرجة كافية من المسار كحركة موحدة على طول الدائرة. في عملية الحركة المنتظمة في دائرة ، تظل قيمة السرعة ثابتة ، ويتغير اتجاه متجه السرعة.<рисунок>.. يتم توجيه متجه التسارع عند التحرك على طول دائرة عموديًا على متجه السرعة (موجهًا عرضيًا) ، إلى مركز الدائرة. الفترة الزمنية التي يقوم خلالها الجسم بثورة كاملة في دائرة تسمى فترة. . يُطلق على مقلوب الفترة ، الذي يظهر عدد الدورات لكل وحدة زمنية ، التردد. بتطبيق هذه الصيغ ، يمكننا أن نستنتج ذلك ، أو. السرعة الزاوية(سرعة الدوران) تعرف على أنها . السرعة الزاوية لجميع نقاط الجسم هي نفسها ، وتميز حركة الجسم الدوار ككل. في هذه الحالة ، يتم التعبير عن السرعة الخطية للجسم بالصيغة ، والعجلة - مثل.

يعتبر مبدأ استقلالية الحركات أن حركة أي نقطة من الجسم هي مجموع حركتين - انتقالية ودورانية.

8. قانون نيوتن الأول. نظام مرجعي بالقصور الذاتي.

تسمى ظاهرة الحفاظ على سرعة الجسم في غياب المؤثرات الخارجية بالقصور الذاتي. قانون نيوتن الأول ، المعروف أيضًا باسم قانون القصور الذاتي ، يقول: "هناك أطر مرجعية من هذا القبيل ، بالنسبة إلى الأجسام المتحركة تدريجيًا تحافظ على سرعتها ثابتة إذا لم تتصرف أجسام أخرى عليها." تسمى الأطر المرجعية ، المتعلقة بالأجسام التي تتحرك في حالة عدم وجود تأثيرات خارجية في خط مستقيم وموحد ، إطارات مرجعية بالقصور الذاتي. تعتبر الأنظمة المرجعية المرتبطة بالأرض قصورًا ذاتيًا ، بشرط إهمال دوران الأرض.

9. القداس. الخضوع ل. قانون نيوتن الثاني. تكوين القوات. مركز الجاذبية.

دائمًا ما يكون سبب تغيير سرعة الجسم هو تفاعله مع الأجسام الأخرى. عندما يتفاعل جسمان ، تتغير السرعات دائمًا ، أي يتم الحصول على مسرعات. نسبة تسارع جسمين هي نفسها لأي تفاعل. تسمى خاصية الجسم ، التي يعتمد تسارعها على التفاعل مع الأجسام الأخرى ، بالقصور الذاتي. المقياس الكمي للقصور الذاتي هو وزن الجسم. نسبة كتل الأجسام المتفاعلة تساوي النسبة العكسية لوحدات التسريع. يتعلق قانون نيوتن الثاني الخاصية الحركيةالحركة - التسارع ، والخصائص الديناميكية للتفاعل - القوى. ، أو بشكل أكثر دقة ، أي معدل تغير الزخم لنقطة مادية يساوي القوة المؤثرة عليها. مع العمل المتزامن لعدة قوى على جسم واحد ، يتحرك الجسم بعجلة ، وهي مجموع متجه للتسارعات التي ستنشأ تحت تأثير كل من هذه القوى على حدة. تضاف القوى المؤثرة على الجسم ، المطبقة على نقطة واحدة ، وفقًا لقاعدة إضافة المتجهات. يسمى هذا الحكم مبدأ استقلالية عمل القوات. مركز الكتلة هو نقطة من جسم صلب أو نظام من الأجسام الصلبة يتحرك بنفس الطريقة التي تتحرك بها نقطة مادية ذات كتلة مساوية لمجموع كتل النظام بأكمله ، والتي تتأثر بـ نفس القوة الناتجة مثل الجسم. . من خلال دمج هذا التعبير بمرور الوقت ، يمكن للمرء الحصول على تعبيرات لإحداثيات مركز الكتلة. مركز الجاذبية هو نقطة تطبيق ناتج كل قوى الجاذبية المؤثرة على جسيمات هذا الجسم في أي موضع في الفضاء. إذا كانت الأبعاد الخطية للجسم صغيرة مقارنة بحجم الأرض ، فإن مركز الكتلة يتزامن مع مركز الثقل. مجموع لحظات كل قوى الجاذبية الأولية حول أي محور يمر عبر مركز الجاذبية يساوي صفرًا.

10. قانون نيوتن الثالث.

في أي تفاعل بين جسمين ، تكون نسبة وحدات التسارع المكتسبة ثابتة وتساوي النسبة العكسية للكتل. لأن عندما تتفاعل الأجسام ، يكون لمتجهات التسارع في الاتجاه المعاكس ، يمكننا كتابة ذلك . وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، القوة المؤثرة على الجسم الأول هي والقوة المؤثرة على الجسم الثاني. في هذا الطريق، . يتعلق قانون نيوتن الثالث بالقوى التي تعمل بها الأجسام على بعضها البعض. إذا تفاعل جسمان مع بعضهما البعض ، فسيتم تطبيق القوى الناشئة بينهما هيئات مختلفة، متساوية في الحجم ، في الاتجاه المعاكس ، تعمل على طول نفس الخط المستقيم ، لها نفس الطبيعة.

11. قوى المرونة. قانون هوك.

القوة الناتجة عن تشوه الجسم والموجهة في الاتجاه المعاكس لحركة جسيمات الجسم أثناء هذا التشوه تسمى القوة المرنة. أظهرت التجارب على القضيب أنه بالنسبة للتشوهات الصغيرة مقارنة بأبعاد الجسم ، فإن معامل القوة المرنة يتناسب طرديًا مع معامل متجه الإزاحة للطرف الحر للقضيب ، والذي يبدو في الإسقاط. تم إنشاء هذه العلاقة بواسطة R.Hooke ، تمت صياغة قانونه على النحو التالي: القوة المرنة الناتجة عن تشوه الجسم تتناسب مع استطالة الجسم في الاتجاه المعاكس لاتجاه حركة جزيئات الجسم أثناء تشوه. معامل في الرياضيات او درجة كتسمى صلابة الجسم ، وتعتمد على شكل الجسم ومادته. يتم التعبير عنها بالنيوتن لكل متر. تعود القوى المرنة إلى التفاعلات الكهرومغناطيسية.

12. قوى الاحتكاك ، معامل الاحتكاك الانزلاقي. الاحتكاك اللزج (؟؟؟)

القوة التي تنشأ عند حدود تفاعل الأجسام في غياب الحركة النسبية للأجسام تسمى قوة الاحتكاك الساكن. قوة الاحتكاك الساكن تساوي في القيمة المطلقة القوة الخارجية الموجهة بشكل عرضي إلى سطح التلامس للأجسام وعكسها في الاتجاه. عندما يتحرك جسم بشكل موحد فوق سطح آخر ، تحت تأثير قوة خارجية ، تؤثر قوة مساوية في القيمة المطلقة على الجسم القوة الدافعةوالعكس في الاتجاه. تسمى هذه القوة بقوة الاحتكاك الانزلاقي. موجه قوة الاحتكاك الانزلاقي موجه ضد متجه السرعة ، لذلك تؤدي هذه القوة دائمًا إلى انخفاض في السرعة النسبية للجسم. قوى الاحتكاك ، وكذلك القوة المرنة ، ذات طبيعة كهرومغناطيسية ، وتنشأ بسبب التفاعل بين الشحنات الكهربائيةذرات الجثث المتلامسة. تم إثبات أن القيمة القصوى لمعامل قوة الاحتكاك الساكن تتناسب مع قوة الضغط. أيضًا ، القيمة القصوى لقوة الاحتكاك الساكن وقوة الاحتكاك الانزلاقي متساويتان تقريبًا ، وكذلك معاملات التناسب بين قوى الاحتكاك وضغط الجسم على السطح.

13. قوى الجاذبية. قانون الجاذبية الكونية. قوة الجاذبية. وزن الجسم.

من حقيقة أن الأجسام ، بغض النظر عن كتلتها ، تسقط بنفس التسارع ، يترتب على ذلك أن القوة المؤثرة عليها تتناسب مع كتلة الجسم. تسمى قوة الجذب هذه التي تعمل على جميع الأجسام من جانب الأرض بالجاذبية. تعمل قوة الجاذبية على أي مسافة بين الأجسام. تنجذب جميع الأجسام إلى بعضها البعض ، وتتناسب قوة الجاذبية العامة طرديًا مع ناتج الكتل وتتناسب عكسًا مع مربع المسافة بينهما. يتم توجيه نواقل قوى الجاذبية العامة على طول خط مستقيم يربط بين مراكز كتلة الأجسام. ، G - ثابت الجاذبية يساوي. وزن الجسم هو القوة التي يعمل بها الجسم ، بسبب الجاذبية ، على الدعم أو يمتد التعليق. وزن الجسم يساوي في القيمة المطلقة ومعاكسًا في الاتجاه للقوة المرنة للدعم وفقًا لقانون نيوتن الثالث. وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، إذا لم تؤثر أي قوة أخرى على الجسم ، فإن قوة الجاذبية في الجسم تكون متوازنة مع قوة المرونة. نتيجة لذلك ، فإن وزن الجسم على دعم أفقي ثابت أو متحرك بشكل منتظم يساوي قوة الجاذبية. إذا كان الدعم يتحرك مع التسارع ، فعندئذٍ وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، ومنه مشتق. وهذا يعني أن وزن الجسم الذي يتزامن اتجاه تسارعه مع اتجاه تسارع السقوط الحر أقل من وزن الجسم عند الراحة.

14. حركة الجسم تحت تأثير الجاذبية على طول العمودي. حركة الأقمار الصناعية. انعدام الوزن. السرعة الكونية الأولى.

عند رمي جسم موازٍ لسطح الأرض ، فكلما زادت السرعة الأولية ، زاد مدى الطيران. عند السرعات العالية ، من الضروري أيضًا مراعاة كروية الأرض ، والتي تنعكس في التغيير في اتجاه ناقل الجاذبية. عند قيمة معينة للسرعة ، يمكن للجسم أن يتحرك حول الأرض تحت تأثير قوة الجاذبية العالمية. هذه السرعة ، التي تسمى السرعة الكونية الأولى ، يمكن تحديدها من معادلة حركة الجسم في دائرة. من ناحية أخرى ، من قانون نيوتن الثاني وقانون الجاذبية العامة يتبع ذلك. وهكذا ، على مسافة صمن المركز الجرم السماويوزن مالسرعة الكونية الأولى تساوي. عندما تتغير سرعة الجسم ، يتغير شكل مداره من دائرة إلى قطع ناقص. عند الوصول إلى السرعة الكونية الثانية ، يصبح المدار مكافئًا.

15. زخم الجسم. قانون الحفاظ على الزخم. الدفع النفاث.

وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، بغض النظر عما إذا كان الجسم مستريحًا أم متحركًا ، لا يمكن أن يحدث تغيير في سرعته إلا عند التفاعل مع الأجسام الأخرى. إذا كان على جسم كتلة ملبعض الوقت رتعمل القوة وتتغير سرعة حركتها من إلى ، ثم يكون تسارع الجسم مساويًا لـ. بناءً على قانون نيوتن الثاني ، يمكن كتابة القوة كـ. تسمى الكمية المادية التي تساوي ناتج القوة ووقت عملها بدافع القوة. يظهر اندفاع القوة أن هناك كمية تتغير بالتساوي لجميع الأجسام تحت تأثير نفس القوى ، إذا كانت مدة القوة هي نفسها. هذه القيمة ، التي تساوي ناتج كتلة الجسم وسرعة حركته ، تسمى زخم الجسم. التغير في زخم الجسم يساوي زخم القوة التي تسببت في هذا التغيير ، لنأخذ جسمين ، كتلتين ، والتحرك بسرعات و. وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، فإن القوى المؤثرة على الأجسام أثناء تفاعلها متساوية في القيمة المطلقة ومعاكسة في الاتجاه ، أي يمكن الإشارة إليها على أنها. للتغيرات في العزم أثناء التفاعل ، يمكننا الكتابة. من هذه التعبيرات نحصل على ذلك ، أي أن مجموع المتجه لنبضات جسمين قبل التفاعل يساوي مجموع المتجه للنبضات بعد التفاعل. في المزيد نظرة عامةيبدو قانون حفظ الزخم كما يلي: إذا ، إذن.

16. الأعمال الميكانيكية. قوة. الطاقة الحركية والوضعية.

الشغل لكنالقوة الثابتة هي كمية مادية مساوية لمنتج وحدات القوة والإزاحة ، مضروبة في جيب تمام الزاوية بين المتجهات و. . الشغل هو كمية قياسية ويمكن أن يكون سالبًا إذا كانت الزاوية بين الإزاحة ومتجهات القوة أكبر من. وحدة الشغل تسمى الجول ، 1 جول يساوي الشغل المبذول بواسطة قوة 1 نيوتن عندما تتحرك نقطة تطبيقها مترًا واحدًا. القوة هي كمية مادية تساوي نسبة العمل إلى الفترة الزمنية التي تم خلالها أداء هذا العمل. . وحدة الطاقة تسمى واط ، 1 واط يساوي القوة التي يتم بها عمل 1 جول في ثانية واحدة. دعونا نفترض ذلك على جسم كتلة مأفعال القوة (التي يمكن أن تكون بشكل عام نتيجة لعدة قوى) ، والتي يتحرك الجسم تحت تأثيرها في اتجاه المتجه. مقياس القوة وفقًا لقانون نيوتن الثاني هو أماه، ومعامل متجه الإزاحة يرتبط بالتسارع والسرعات الأولية والنهائية مثل. من هنا ، يتم الحصول على صيغة العمل . الكمية الفيزيائية التي تساوي نصف حاصل ضرب كتلة الجسم ومربع السرعة تسمى الطاقة الحركية. عمل القوى الناتجة المطبقة على الجسم يساوي التغير في الطاقة الحركية. الكمية المادية التي تساوي حاصل ضرب كتلة الجسم مضروبة في وحدة تسريع السقوط الحر والارتفاع الذي يرتفع عليه الجسم فوق السطح مع وجود احتمال صفري يسمى الطاقة الكامنة للجسم. يميز التغيير في الطاقة الكامنة عمل الجاذبية في تحريك الجسم. هذا العمل يساوي التغيير في الطاقة الكامنة المأخوذة من علامة المعاكس. يمتلك الجسم الموجود تحت سطح الأرض طاقة كامنة سالبة. ليس فقط الجثث المرتفعة لديها طاقة كامنة. ضع في اعتبارك الشغل الذي تقوم به القوة المرنة عندما يكون الزنبرك مشوهًا. تتناسب القوة المرنة طرديًا مع التشوه ، وستكون قيمتها المتوسطة مساوية ، العمل يساوي نتاج القوة والتشوه ، أو . كمية فيزيائية تساوي نصف ناتج صلابة الجسم ومربع التشوه تسمى الطاقة الكامنة للجسم المشوه. خاصية مهمةالطاقة الكامنة هي أن الجسم لا يستطيع امتلاكها دون التفاعل مع الأجسام الأخرى.

17. قوانين حفظ الطاقة في الميكانيكا.

تميز الطاقة الكامنة الأجسام المتفاعلة ، الحركية - المتحركة. كلاهما ، وآخر ينشأ نتيجة تفاعل الأجسام. إذا تفاعلت عدة أجسام مع بعضها البعض فقط عن طريق قوى الجاذبية والقوى المرنة ، ولم تؤثر عليها قوى خارجية (أو كانت النتيجة صفرًا) ، فعندئذٍ بالنسبة لأي تفاعلات للأجسام ، يكون عمل القوى المرنة أو قوى الجاذبية مساويًا للتغيير في الطاقة الكامنة المأخوذة مع الإشارة المعاكسة. في الوقت نفسه ، وفقًا لنظرية الطاقة الحركية (التغيير في الطاقة الحركية للجسم يساوي عمل القوى الخارجية) ، فإن عمل نفس القوى يساوي التغير في الطاقة الحركية. . ويترتب على هذه المساواة أن مجموع الطاقات الحركية والمحتملة للأجسام التي تشكل نظامًا مغلقًا وتتفاعل مع بعضها البعض بواسطة قوى الجاذبية والمرونة تظل ثابتة. يُطلق على مجموع الطاقات الحركية والمحتملة للأجسام اسم الطاقة الميكانيكية الكلية. تظل الطاقة الميكانيكية الكلية لنظام مغلق من الأجسام التي تتفاعل مع بعضها البعض بواسطة قوى الجاذبية والمرونة دون تغيير. إن عمل قوى الجاذبية والمرونة يساوي ، من ناحية ، زيادة في الطاقة الحركية ، ومن ناحية أخرى ، انخفاض في الطاقة الكامنة ، أي أن الشغل يساوي الطاقة التي تحولت من شكل إلى آخر.

18. آليات بسيطة (مستوى مائل ، ذراع ، كتلة) تطبيقها.

يتم استخدام مستوى مائل لتكوين الجسم كتلة كبيرةيمكن أن تتحرك بفعل قوة أقل بكثير من وزن الجسم. إذا كانت زاوية المستوى المائل تساوي a ، فعندئذٍ لتحريك الجسم على طول المستوى ، من الضروري تطبيق قوة مساوية لـ. نسبة هذه القوة إلى وزن الجسم ، مع إهمال قوة الاحتكاك ، تساوي جيب زاوية ميل المستوى. ولكن مع زيادة القوة ، لا يوجد ربح في العمل ، لأنه المسار مضروب. هذه النتيجة هي نتيجة لقانون الحفاظ على الطاقة ، لأن عمل الجاذبية لا يعتمد على مسار رفع الجسم.

تكون الرافعة في حالة توازن إذا كانت لحظة القوى التي تدور في اتجاه عقارب الساعة تساوي العزم الذي يدور الرافعة عكس اتجاه عقارب الساعة. إذا كانت اتجاهات نواقل القوى المطبقة على الرافعة متعامدة مع أقصر الخطوط المستقيمة التي تربط بين نقاط تطبيق القوى ومحور الدوران ، فإن شروط التوازن تأخذ الشكل. إذا ، فإن الرافعة توفر مكاسب في القوة. إن اكتساب القوة لا يعطي ربحًا في العمل منذ ذلك الحين عند الدوران بزاوية أ ، تعمل القوة ، وتعمل القوة. لأن حسب الحالة إذن.

تسمح لك الكتلة بتغيير اتجاه القوة. أكتاف القوى المطبقة على نقاط مختلفة من الكتلة الثابتة هي نفسها ، وبالتالي فإن الكتلة غير المنقولة لا تعطي زيادة في القوة. عند رفع حمولة بمساعدة كتلة متحركة ، يتم الحصول على قوة مضاعفة ، لأن. ذراع الجاذبية هي نصف ذراع شد الكابل. ولكن عند سحب الكابل بطول ليرتفع الحمل ل / 2لذلك ، فإن الكتلة الثابتة أيضًا لا تعطي ربحًا في العمل.

19. الضغط. قانون باسكال للسوائل والغازات.

الكمية الفيزيائية التي تساوي نسبة معامل القوة المؤثرة بشكل عمودي على السطح إلى مساحة هذا السطح تسمى الضغط. وحدة الضغط هي الباسكال ، وهي تساوي الضغط الذي تمارسه قوة مقدارها 1 نيوتن لكل مساحة. متر مربع. تنقل جميع السوائل والغازات الضغط الناتج عنها في جميع الاتجاهات.

20. السفن الناقلة. الضغط الهيدروليكي. الضغط الجوي. معادلة برنولي.

في وعاء أسطواني ، تكون قوة الضغط على قاع الوعاء مساوية لوزن عمود السائل. الضغط في قاع الوعاء هو ، ومن أين الضغط في العمق حيساوي. نفس الضغط يعمل على جدران الوعاء. تؤدي تساوي ضغوط السوائل عند نفس الارتفاع إلى حقيقة أنه عند توصيل الأوعية من أي شكل ، تكون الأسطح الحرة للسائل المتجانس عند السكون على نفس المستوى (في حالة القوى الشعرية الصغيرة بشكل مهمل). في حالة وجود سائل غير متجانس ، سيكون ارتفاع عمود سائل أكثر كثافة أقل من ارتفاع عمود سائل أقل كثافة. تعمل الآلة الهيدروليكية على أساس قانون باسكال. وتتكون من سفينتين متصلتين مغلقتين بواسطة مكابس من مناطق مختلفة. ينتقل الضغط الناتج عن قوة خارجية على مكبس واحد وفقًا لقانون باسكال إلى المكبس الثاني. . تعطي الآلة الهيدروليكية ربحًا في الطاقة يساوي عدد مرات مساحة مكبسها الكبير مساحة أكبرصغير.

في الحركة الثابتة لسائل غير قابل للضغط ، تكون معادلة الاستمرارية صالحة. بالنسبة للسائل المثالي الذي يمكن فيه إهمال اللزوجة (أي الاحتكاك بين جزيئاته) ، فإن التعبير الرياضي لقانون الحفاظ على الطاقة هو معادلة برنولي .

21. تجربة توريشيلي.تغير في الضغط الجوي مع الارتفاع.

تحت تأثير الجاذبية ، تضغط الطبقات العليا من الغلاف الجوي على الطبقات الموجودة تحتها. هذا الضغط ، حسب قانون باسكال ، ينتقل في كل الاتجاهات. أعلى قيمةيقع هذا الضغط على سطح الأرض ، ويرجع ذلك إلى وزن عمود الهواء من السطح إلى حدود الغلاف الجوي. مع زيادة الارتفاع ، تقل كتلة طبقات الغلاف الجوي التي تضغط على السطح ، وبالتالي يتناقص الضغط الجوي مع الارتفاع. عند مستوى سطح البحر ، يبلغ الضغط الجوي 101 كيلو باسكال. ويمارس هذا الضغط بواسطة عمود زئبقي بارتفاع 760 مم. إذا تم إنزال أنبوب إلى زئبق سائل ، حيث يتم إنشاء فراغ ، فعندئذ تحت تأثير الضغط الجوي ، سيرتفع الزئبق فيه إلى هذا الارتفاع الذي يصبح عنده ضغط عمود السائل مساوياً للضغط الخارجي الضغط الجويعلى السطح المكشوف للزئبق. عندما يتغير الضغط الجوي ، سيتغير أيضًا ارتفاع عمود السائل في الأنبوب.

22. قوة أرخميدس اليوم للسوائل والغازات. شروط الإبحار هاتف.

يؤدي اعتماد الضغط في السائل والغاز على العمق إلى ظهور قوة طفو تعمل على أي جسم مغمور في سائل أو غاز. هذه القوة تسمى قوة أرخميدس. إذا كان الجسم مغمورًا في سائل ، فإن الضغوط على الجدران الجانبية للوعاء متوازنة مع بعضها البعض ، ونتيجة الضغوط من الأسفل ومن الأعلى هي قوة أرخميدس. ، بمعنى آخر. القوة التي تدفع جسمًا مغمورًا في سائل (غاز) تساوي وزن السائل (الغاز) الذي يزيحه الجسم. يتم توجيه قوة أرخميدس بعكس قوة الجاذبية ، لذلك ، عند وزن السائل ، يكون وزن الجسم أقل من وزنه في الفراغ. يتأثر الجسم في السائل بالجاذبية وقوة أرخميدس. إذا كانت قوة الجاذبية أكبر في المعامل - يغرق الجسم ، إذا كان أقل - يطفو ، متساوي - يمكن أن يكون في حالة توازن عند أي عمق. نسب القوى هذه مساوية لنسب كثافات الجسم والسائل (الغاز).

23. الأحكام الأساسية لنظرية الحركية الجزيئية وإثباتها التجريبي. الحركة البراونية. وزن والحجمالجزيئات.

النظرية الحركية الجزيئية هي دراسة بنية وخصائص المادة ، باستخدام مفهوم وجود الذرات والجزيئات أصغر الجسيماتمواد. الأحكام الرئيسية لـ MKT: تتكون المادة من ذرات وجزيئات ، وتتحرك هذه الجسيمات بشكل عشوائي ، وتتفاعل الجسيمات مع بعضها البعض. تخضع حركة الذرات والجزيئات وتفاعلها لقوانين الميكانيكا. في البداية ، في تفاعل الجزيئات عندما تقترب من بعضها البعض ، تسود قوى الجذب. على مسافة معينة بينهما ، تنشأ قوى التنافر ، التي تتجاوز قوة الجذب في القيمة المطلقة. تُحدث الجزيئات والذرات اهتزازات عشوائية حول المواضع التي تتوازن فيها قوى الجذب والتنافر مع بعضها البعض. في السائل ، لا تتذبذب الجزيئات فحسب ، بل تقفز أيضًا من موضع توازن إلى آخر (السيولة). في الغازات ، المسافات بين الذرات كثيرة المزيد من الأحجامالجزيئات (الانضغاطية والقابلية للتمدد). اكتشف ر. براون في بداية القرن التاسع عشر أن الجسيمات الصلبة تتحرك بشكل عشوائي في سائل. لا يمكن تفسير هذه الظاهرة إلا من خلال MKT. تتصادم الجزيئات التي تتحرك بشكل عشوائي من سائل أو غاز مع جسيم صلب وتغير اتجاه ومعامل سرعة حركتها (مع تغيير اتجاهها وسرعتها بالطبع). كلما كان حجم الجسيم أصغر ، أصبح التغيير في الزخم أكثر وضوحًا. أي مادة تتكون من جزيئات ، وبالتالي فإن كمية المادة تعتبر متناسبة مع عدد الجسيمات. وحدة كمية المادة تسمى الخلد. يساوي الخلد كمية مادة تحتوي على العديد من الذرات كما هو الحال في 0.012 كجم من الكربون 12 درجة مئوية. تسمى نسبة عدد الجزيئات إلى كمية المادة بثابت أفوجادرو: . يمكن إيجاد كمية المادة كنسبة عدد الجزيئات إلى ثابت أفوجادرو. الكتلة المولية متسمى كمية مساوية لنسبة كتلة المادة ملكمية المادة. يتم التعبير عن الكتلة المولية بالكيلوجرام لكل مول. الكتلة الموليةيمكن التعبير عنها من حيث كتلة الجزيء م 0 : .

24. الغاز المثالي. المعادلة الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية للغاز المثالي.

يستخدم نموذج الغاز المثالي لشرح خصائص المادة في الحالة الغازية. يفترض هذا النموذج ما يلي: حجم جزيئات الغاز ضئيل مقارنة بحجم الوعاء ، ولا توجد قوى جذب بين الجزيئات ، وعندما تتصادم مع بعضها البعض وجدران الوعاء ، تعمل قوى التنافر. التفسير النوعي لظاهرة ضغط الغاز هو أن جزيئات الغاز المثالي ، عند اصطدامها بجدران الوعاء ، تتفاعل معها كأجسام مرنة. عندما يصطدم جزيء بجدار الوعاء ، يتغير إسقاط متجه السرعة على المحور العمودي على الجدار إلى الاتجاه المقابل. لذلك ، أثناء الاصطدام ، يتغير إسقاط السرعة من –mv xقبل ام في س، والتغير في الزخم. أثناء التصادم ، يعمل الجزيء على الحائط بقوة مساوية ، وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، لقوة معاكسة في الاتجاه. هناك الكثير من الجزيئات ، ومتوسط ​​قيمة المجموع الهندسي للقوى التي تعمل على جزء من الجزيئات الفردية تشكل قوة ضغط الغاز على جدران الوعاء. ضغط الغاز يساوي نسبة معامل قوة الضغط إلى مساحة جدار الوعاء: ع = F / S.. افترض أن الغاز موجود في وعاء مكعب. زخم جزيء واحد هو 2 م، جزيء واحد يعمل على الحائط في المتوسط ​​بقوة 2mv / د. الوقت د رالتنقل من جدار إناء إلى آخر 2 لتر / الخامس، بالتالي، . تتناسب قوة الضغط على جدار الوعاء الدموي لجميع الجزيئات مع عددها ، أي . نظرًا للعشوائية الكاملة لحركة الجزيئات ، فإن حركتها في كل اتجاه من الاتجاهات تكون قابلة للحركة وتساوي 1/3 من إجمالي عدد الجزيئات. في هذا الطريق، . حيث يتم الضغط على وجه مكعب بمساحة ل 2، فسيكون الضغط هو نفسه. تسمى هذه المعادلة بالمعادلة الأساسية للنظرية الحركية الجزيئية. نحصل على متوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات.

25. درجة الحرارة وقياسها. مقياس درجة الحرارة المطلقة. سرعة جزيئات الغاز.

تؤسس معادلة MKT الأساسية للغاز المثالي علاقة بين المعلمات الدقيقة والميكروسكوبية. عندما يتلامس جسمان ، تتغير معاييرهما العيانية. عندما يتوقف هذا التغيير ، يقال إن التوازن الحراري قد بدأ. يُطلق على المعلمة الفيزيائية التي هي نفسها في جميع أجزاء نظام الأجسام في حالة توازن حراري درجة حرارة الجسم. أظهرت التجارب أنه بالنسبة لأي غاز في حالة توازن حراري ، فإن نسبة ناتج الضغط والحجم إلى عدد الجزيئات هي نفسها . هذا يسمح بأخذ القيمة كمقياس لدرجة الحرارة. لأن ن = N / V.، إذن ، مع الأخذ في الاعتبار المعادلة الأساسية لـ MKT ، فإن القيمة تساوي ثلثي متوسط ​​الطاقة الحركية للجزيئات. ، أين ك- معامل التناسب حسب المقياس. المعلمات الموجودة على الجانب الأيسر من هذه المعادلة غير سالبة. ومن ثم ، فإن درجة حرارة الغاز التي يكون فيها ضغطه عند حجم ثابت هو صفر تسمى درجة حرارة الصفر المطلق. يمكن إيجاد قيمة هذا المعامل في جزأين الدول المعروفةالمواد ذات الضغط والحجم وعدد الجزيئات ودرجة الحرارة المعروفة. . معامل في الرياضيات او درجة ك، يسمى ثابت بولتزمان ، يساوي . يتبع من معادلات العلاقة بين درجة الحرارة ومتوسط ​​الطاقة الحركية ، أي يتناسب متوسط ​​الطاقة الحركية للحركة العشوائية للجزيئات مع درجة الحرارة المطلقة. و. توضح هذه المعادلة أنه عند نفس درجة الحرارة وتركيز الجزيئات ، يكون ضغط أي غازات هو نفسه.

26. معادلة حالة الغاز المثالي (معادلة مندليف - كلابيرون). العمليات متساوي الحرارة ، متساوي الضغط ومتساوي الضغط.

باستخدام اعتماد الضغط على التركيز ودرجة الحرارة ، يمكن للمرء أن يجد علاقة بين المعلمات العيانية للغاز - الحجم والضغط ودرجة الحرارة. . تسمى هذه المعادلة بمعادلة الغاز المثالية للحالة (معادلة مندليف-كلابيرون).

العملية المتساوية هي عملية تحدث عند درجة حرارة ثابتة. من معادلة حالة الغاز المثالي ، يترتب على ذلك أنه عند درجة حرارة ثابتة وكتلة وتكوين الغاز ، يجب أن يظل ناتج الضغط والحجم ثابتًا. الرسم البياني للتساوي الحرارة (منحنى عملية متساوية الحرارة) هو القطع الزائد. تسمى المعادلة قانون بويل ماريوت.

عملية isochoric هي عملية تحدث عند ثبات حجم وكتلة وتركيب الغاز. في ظل هذه الظروف ، أين معامل درجة حرارة ضغط الغاز. هذه المعادلة تسمى قانون تشارلز. يُطلق على الرسم البياني لمعادلة عملية isochoric اسم isochore ، وهو خط مستقيم يمر عبر الأصل.

العملية متساوية الضغط هي عملية تحدث عند ضغط وكتلة وتكوين ثابت للغاز. كما هو الحال بالنسبة للعملية متساوي الصدر ، يمكننا الحصول على معادلة عملية متساوي الضغط . المعادلة التي تصف هذه العملية تسمى قانون جاي لوساك. الرسم البياني لمعادلة عملية متساوية الضغط يسمى isobar ، وهو خط مستقيم يمر عبر الأصل.

27. الطاقة الداخلية. العمل في الديناميكا الحرارية.

إذا كانت الطاقة الكامنة لتفاعل الجزيئات تساوي صفرًا ، فإن الطاقة الداخلية تساوي مجموع الطاقات الحركية للحركة لجميع جزيئات الغاز . لذلك ، عندما تتغير درجة الحرارة ، تتغير الطاقة الداخلية للغاز أيضًا. باستبدال معادلة حالة الغاز المثالي في معادلة الطاقة ، نحصل على أن الطاقة الداخلية تتناسب طرديًا مع ناتج ضغط الغاز وحجمه. . لا يمكن أن تتغير الطاقة الداخلية للجسم إلا عند التفاعل مع الأجسام الأخرى. في حالة التفاعل الميكانيكي للأجسام (التفاعل العياني) ، يكون قياس الطاقة المنقولة هو الشغل لكن. في نقل الحرارة (التفاعل المجهري) ، يكون قياس الطاقة المنقولة هو مقدار الحرارة س. في نظام ديناميكي حراري غير معزول ، التغيير في الطاقة الداخلية د يويساوي مجموع كمية الحرارة المنقولة سوعمل القوى الخارجية لكن. بدلا من العمل لكنتؤديها قوى خارجية ، فمن الأنسب النظر في العمل أ`التي يؤديها النظام على الهيئات الخارجية. أ = -A`. ثم يتم التعبير عن القانون الأول للديناميكا الحرارية ، أو. هذا يعني أن أي آلة يمكنها العمل على الأجسام الخارجية فقط من خلال تلقي الحرارة من الخارج. سأو نقصان في الطاقة الداخلية د يو. يستثني هذا القانون إنشاء آلة الحركة الدائمة من النوع الأول.

28. كمية الحرارة. السعة الحرارية النوعية للمادة. قانون حفظ الطاقة في العمليات الحرارية (القانون الأول للديناميكا الحرارية).

تسمى عملية نقل الحرارة من جسم إلى آخر دون القيام بأي عمل بنقل الحرارة. تسمى الطاقة المنقولة إلى الجسم نتيجة انتقال الحرارة بكمية الحرارة. إذا لم تكن عملية نقل الحرارة مصحوبة بالعمل ، فعندئذٍ على أساس القانون الأول للديناميكا الحرارية. وبالتالي فإن الطاقة الداخلية للجسم تتناسب مع كتلة الجسم ودرجة حرارته . قيمة منتسمى السعة الحرارية النوعية ، الوحدة. توضح السعة الحرارية المحددة مقدار الحرارة التي يجب نقلها لتسخين 1 كجم من المادة بمقدار 1 درجة. السعة الحرارية النوعية ليست خاصية لا لبس فيها ، وتعتمد على العمل الذي يقوم به الجسم أثناء نقل الحرارة.

في تنفيذ نقل الحرارة بين هيئتين في ظل ظروف تساوي الصفر لعمل القوى الخارجية وفي العزل الحراري من الهيئات الأخرى حسب قانون الحفاظ على الطاقة . إذا لم يكن التغيير في الطاقة الداخلية مصحوبًا بالعمل ، إذن ، أو من أين. هذه المعادلة تسمى معادلة توازن الحرارة.

29. تطبيق القانون الأول للديناميكا الحرارية على المعالجات المتساوية. عملية ثابت الحرارة. عدم رجوع العمليات الحرارية.

واحدة من العمليات الرئيسية التي تعمل في معظم الآلات هي توسيع الغاز للقيام بالعمل. إذا كان أثناء التمدد متساوي الضغط للغاز من الحجم الخامس 1يصل إلى الحجم الخامس 2كان إزاحة مكبس الاسطوانة ل، ثم العمل أالغاز المثالي يساوي ، أو . إذا قارنا المساحات الموجودة تحت isobar و isotherm ، وهي أعمال ، فيمكننا أن نستنتج أنه مع نفس تمدد الغاز عند نفس الضغط الأولي ، في حالة عملية متساوية الحرارة ، سيتم إنجاز عمل أقل. بالإضافة إلى العمليات متساوية الضغط ، متساوي الصدور والمتساوية الحرارة ، هناك ما يسمى. عملية ثابت الحرارة. يقال أن العملية ثابتة ثابتة إذا لم يكن هناك انتقال للحرارة. يمكن اعتبار عملية التمدد أو الانضغاط السريع للغاز قريبة من ثابت الحرارة. في هذه العملية ، يتم العمل بسبب تغيير في الطاقة الداخلية ، أي لذلك ، أثناء عملية الحرارة ، تنخفض درجة الحرارة. نظرًا لارتفاع درجة حرارة الغاز أثناء الضغط الثابت للغاز ، يزداد ضغط الغاز بشكل أسرع مع انخفاض الحجم مقارنةً بالعملية المتساوية.

تحدث عمليات نقل الحرارة تلقائيًا في اتجاه واحد فقط. تنتقل الحرارة دائمًا إلى الجسم الأكثر برودة. ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن العملية الديناميكية الحرارية غير مجدية ، ونتيجة لذلك تنتقل الحرارة من جسم إلى آخر ، أكثر سخونة ، دون أي تغييرات أخرى. يستثني هذا القانون إنشاء النوع الثاني من آلة الحركة الدائمة.

30. مبدأ تشغيل المحركات الحرارية. كفاءة المحرك الحراري.

في المحركات الحرارية ، يتم العمل عادة بواسطة الغاز المتوسع. يسمى الغاز الذي يعمل أثناء التمدد بسائل العمل. يحدث تمدد الغاز نتيجة ارتفاع درجة حرارته وضغطه عند تسخينه. جهاز يتلقى منه سائل العمل كمية من الحرارة سيسمى سخان. يُطلق على الجهاز الذي تطلق عليه الآلة الحرارة بعد ضربة عمل ثلاجة. أولاً ، يرتفع الضغط بشكل متوازن ، ويتمدد متساوي الضغط ، ويبرد بطريقة متساوية ، ويتعاقد متساوي الضغط.<рисунок с подъемником>. نتيجة لدورة العمل ، يعود الغاز إلى حالته الأولية ، وتأخذ طاقته الداخلية قيمتها الأصلية. هذا يعني انه . وفقًا للقانون الأول للديناميكا الحرارية ،. الشغل الذي يقوم به الجسم في كل دورة يساوي س.كمية الحرارة التي يتلقاها الجسم في كل دورة تساوي الفرق بين تلك الواردة من السخان والتي يتم إعطاؤها للثلاجة. بالتالي، . كفاءة الآلة هي نسبة الطاقة المفيدة المستخدمة إلى الطاقة المستهلكة. .

31. التبخر والتكثيف. أزواج مشبعة وغير مشبعة. رطوبة الجو.

يؤدي التوزيع غير المتكافئ للطاقة الحركية للحركة الحرارية إلى هذا. أنه عند أي درجة حرارة يمكن أن تتجاوز الطاقة الحركية لبعض الجزيئات الطاقة الكامنة للارتباط بالباقي. التبخر هو العملية التي تهرب بها الجزيئات من سطح سائل أو صلب. التبخر يرافقه تبريد ، لأن الجزيئات الأسرع تترك السائل. يؤدي تبخر السائل في وعاء مغلق عند درجة حرارة ثابتة إلى زيادة تركيز الجزيئات في الحالة الغازية. بعد مرور بعض الوقت ، يحدث التوازن بين عدد الجزيئات المتبخرة والعودة إلى السائل. تسمى المادة الغازية في حالة توازن ديناميكي مع سائلها بخار مشبع. يسمى البخار عند ضغط أقل من ضغط البخار المشبع غير المشبع. لا يعتمد ضغط البخار المشبع على الحجم (من) عند درجة حرارة ثابتة. عند التركيز الثابت للجزيئات ، يزداد ضغط البخار المشبع أسرع من ضغط الغاز المثالي ، لأن يزداد عدد الجزيئات مع زيادة درجة الحرارة. نسبة ضغط بخار الماء عند درجة حرارة معينة إلى ضغط بخار التشبع عند نفس درجة الحرارة ، معبراً عنها كنسبة مئوية ، تسمى الرطوبة النسبيةهواء . كلما انخفضت درجة الحرارة ، انخفض ضغط البخار المشبع ، لذلك عند التبريد إلى درجة حرارة معينة ، يصبح البخار مشبعًا. تسمى درجة الحرارة هذه بنقطة الندى. tp.

32. أجسام بلورية وغير متبلورة. الخواص الميكانيكية للمواد الصلبة. تشوهات مرنة.

الأجسام غير المتبلورة هي تلك التي تتشابه خواصها الفيزيائية في جميع الاتجاهات (أجسام متناحرة). يتم تفسير الخواص الخواص الفيزيائية من خلال الترتيب العشوائي للجزيئات. تسمى المواد الصلبة التي يتم ترتيب الجزيئات فيها بالبلورات. تختلف الخصائص الفيزيائية للأجسام البلورية في اتجاهات مختلفة (أجسام متباينة الخواص). يتم تفسير تباين خصائص البلورات من خلال حقيقة أنه مع وجود بنية مرتبة ، فإن قوى التفاعل ليست هي نفسها في اتجاهات مختلفة. يتسبب العمل الميكانيكي الخارجي على الجسم في إزاحة الذرات من وضع التوازن ، مما يؤدي إلى تغيير في شكل وحجم الجسم - تشوه. يمكن أن يتسم التشوه باستطالة مطلقة ، تساوي الفرق بين الأطوال قبل وبعد التشوه ، أو الاستطالة النسبية. عندما يتشوه الجسم ، تنشأ قوى مرنة. الكمية المادية التي تساوي نسبة معامل المرونة إلى مساحة المقطع العرضي للجسم تسمى الإجهاد الميكانيكي. في السلالات الصغيرة ، يكون الضغط متناسبًا طرديًا مع الاستطالة النسبية. عامل التناسب هفي المعادلة يسمى معامل المرونة (معامل يونغ). معامل المرونة ثابت لمادة معينة ، أين . الطاقة الكامنة للجسم المشوه تساوي العمل المبذول في التوتر أو الانضغاط. من هنا .

يُرضي قانون هوك فقط للتشوهات الصغيرة. يسمى الحد الأقصى للجهد الذي لا يزال يؤدى عنده الحد النسبي. بعد هذا الحد ، يتوقف الجهد عن الزيادة بشكل متناسب. حتى مستوى معين من الضغط ، فإن الجسم المشوه سوف يستعيد أبعاده بعد إزالة الحمل. هذه النقطة تسمى الحد المرن للجسم. عندما يتم تجاوز الحد المرن ، يبدأ تشوه البلاستيك ، حيث لا يستعيد الجسم شكله السابق. في منطقة تشوه البلاستيك ، يكاد لا يزيد الضغط. هذه الظاهرة تسمى تدفق المواد. بعد نقطة الخضوع ، يرتفع الضغط إلى نقطة تسمى القوة المطلقة ، وبعد ذلك ينخفض ​​التوتر حتى ينكسر الجسم.

33. خواص السوائل. التوتر السطحي. الظواهر الشعرية.

تحدد إمكانية الحركة الحرة للجزيئات في السائل سيولة السائل. الجسم في الحالة السائلة ليس له شكل دائم. يتحدد شكل السائل من خلال شكل الوعاء وقوى التوتر السطحي. داخل السائل ، يتم تعويض القوى الجاذبة للجزيئات ، ولكن ليس بالقرب من السطح. تنجذب الجزيئات الموجودة داخل السائل إلى أي جزيء بالقرب من السطح. تحت تأثير هذه القوى ، يتم سحب الجزيئات إلى السطح حتى يصبح السطح الحر أقل ما يمكن. لأن إذا كان للكرة حد أدنى من السطح لحجم معين ، فعندئذٍ بفعل صغير من القوى الأخرى ، يتخذ السطح شكل مقطع كروي. يُطلق على سطح السائل الموجود على حافة الوعاء اسم الغضروف المفصلي. تتميز ظاهرة الترطيب بزاوية التلامس بين السطح والغضروف المفصلي عند نقطة التقاطع. مقدار قوة التوتر السطحي في مقطع طوله D ليساوي . يخلق انحناء السطح ضغطًا زائدًا على السائل ، يساوي زاوية التلامس ونصف القطر المعروفين . يُطلق على المعامل s معامل التوتر السطحي. الأنبوب الشعري هو أنبوب بقطر داخلي صغير. مع الترطيب الكامل ، يتم توجيه قوة التوتر السطحي على طول سطح الجسم. في هذه الحالة ، يستمر صعود السائل عبر الشعيرات الدموية تحت تأثير هذه القوة حتى تعمل قوة الجاذبية على موازنة قوة التوتر السطحي ، tk. ، ومن بعد .

34. الشحنة الكهربائية. تفاعل الهيئات المشحونة. قانون كولوم. قانون حفظ الشحنة الكهربائية.

لا الميكانيكا ولا MKT قادرة على تفسير طبيعة القوى التي تربط الذرات. يمكن تفسير قوانين تفاعل الذرات والجزيئات على أساس مفهوم الشحنات الكهربائية.<Опыт с натиранием ручки и притяжением бумажки>يُطلق على تفاعل الأجسام الموجودة في هذه التجربة اسم الكهرومغناطيسية ، ويتم تحديده بواسطة الشحنات الكهربائية. تفسر قدرة الشحنات على التجاذب والتنافر من خلال افتراض وجود نوعين من الشحنات - موجبة وسلبية. الأجسام التي تحمل نفس الشحنة تتنافر ، وتتجاذب الأشياء ذات الشحنات المختلفة. وحدة الشحنة هي القلادة - الشحنة التي تمر عبر المقطع العرضي للموصل في ثانية واحدة بقوة تيار 1 أمبير. في النظام المغلق ، الذي لا يتضمن الشحنات الكهربائية من الخارج والتي لا تنطلق منها الشحنات الكهربائية أثناء أي تفاعلات ، يكون المجموع الجبري لشحنات جميع الأجسام ثابتًا. ينص القانون الأساسي للكهرباء الساكنة ، المعروف أيضًا باسم قانون كولوم ، على أن معامل قوة التفاعل بين شحنتين يتناسب طرديًا مع ناتج وحدات الشحنات ويتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بينهما. يتم توجيه القوة على طول الخط المستقيم الذي يربط بين الأجسام المشحونة. هي قوة التنافر أو الجاذبية حسب علامة التهم. مستمر كفي التعبير عن قانون كولوم يساوي . بدلا من هذا المعامل ، ما يسمى ب. الثابت الكهربائي المرتبط بالمعامل كالتعبير من أين. يسمى تفاعل الشحنات الكهربائية الثابتة بالكهرباء الساكنة.

35. الحقل الكهربائي. شدة المجال الكهربائي. مبدأ تراكب المجالات الكهربائية.

حول كل شحنة ، بناءً على نظرية العمل قصير المدى ، يوجد مجال كهربائي. المجال الكهربائي هو كائن مادي موجود باستمرار في الفضاء وقادر على العمل على الشحنات الأخرى. ينتشر المجال الكهربائي في الفضاء بسرعة الضوء. كمية فيزيائية مساوية لنسبة القوة التي يعمل بها المجال الكهربائي على شحنة اختبار (شحنة صغيرة موجبة بنقطة لا تؤثر على تكوين المجال) إلى قيمة هذه الشحنة تسمى شدة المجال الكهربائي. باستخدام قانون كولوم ، من الممكن الحصول على صيغة لشدة المجال الناتجة عن الشحنة فعن بعد صمن تهمة . لا تعتمد قوة المجال على الشحنة التي يعمل عليها. إذا كان المسؤول فتعمل المجالات الكهربائية لعدة شحنات في وقت واحد ، ثم القوة الناتجة تساوي المجموع الهندسي للقوى المؤثرة من كل مجال على حدة. وهذا ما يسمى بمبدأ تراكب المجالات الكهربائية. خط شدة المجال الكهربائي هو الخط ، المماس الذي يتزامن عند كل نقطة مع متجه القوة. تبدأ خطوط التوتر بشحنات موجبة وتنتهي بالشحنات السالبة ، أو تنتقل إلى ما لا نهاية. يسمى المجال الكهربائي الذي تتساوى شدته للجميع في أي نقطة في الفضاء بالمجال الكهربائي المنتظم. يمكن اعتبار المجال المتجانس تقريبًا بين لوحين معدنيين متوازين مشحونين بشكل معاكس. مع توزيع شحنة موحد فعلى سطح المنطقة سكثافة شحنة السطح. بالنسبة للمستوى اللانهائي بكثافة شحنة سطحية ، تكون شدة المجال هي نفسها في جميع النقاط في الفضاء وتساوي .

36. عمل المجال الالكتروستاتيكي عند تحريك الشحنة. التباينات المحتملة.

عندما يتحرك مجال كهربائي شحنة على مسافة ، فإن الشغل المنجز يساوي . كما في حالة عمل الجاذبية ، لا يعتمد عمل قوة كولوم على مسار الشحنة. عندما يتغير اتجاه متجه الإزاحة بمقدار 180 0 ، يتغير عمل قوى المجال إشارة إلى العكس. وبالتالي ، فإن عمل قوى المجال الكهروستاتيكي عند تحريك الشحنة على طول دائرة مغلقة يساوي صفرًا. يُطلق على المجال ، عمل القوى التي تساوي الصفر على طول مسار مغلق ، حقل محتمل.

تمامًا مثل جسم كتلة مفي مجال الجاذبية طاقة كامنة تتناسب مع كتلة الجسم ، والشحنة الكهربائية في مجال إلكتروستاتيكي لها طاقة كامنة Wp، بما يتناسب مع الشحنة. عمل قوى المجال الكهروستاتيكي يساوي التغير في الطاقة الكامنة للشحنة المأخوذة مع الإشارة المعاكسة. عند نقطة ما في المجال الكهروستاتيكي ، يمكن أن يكون للشحنات المختلفة طاقات محتملة مختلفة. لكن نسبة الطاقة الكامنة للشحن لنقطة معينة هي قيمة ثابتة. هذه الكمية الفيزيائية تسمى جهد المجال الكهربائي ، حيث تكون الطاقة الكامنة للشحنة مساوية لمنتج الجهد عند نقطة معينة والشحنة. الاحتمالية هي كمية قياسية ، إمكانات العديد من الحقول تساوي مجموع إمكانات هذه الحقول. مقياس تغير الطاقة أثناء تفاعل الأجسام هو العمل. عندما تتحرك الشحنة ، فإن عمل قوى المجال الكهروستاتيكي يساوي التغير في الطاقة مع الإشارة المعاكسة ، لذلك. لأن يعتمد العمل على فرق الجهد ولا يعتمد على المسار بينهما ، ثم يمكن اعتبار فرق الجهد من خصائص الطاقة للمجال الكهروستاتيكي. إذا تم أخذ الجهد على مسافة لانهائية من الشحنة يساوي صفرًا ، فعندئذٍ على مسافة صمن الشحنة ، يتم تحديده بواسطة الصيغة .

نسبة الشغل الذي يقوم به أي مجال كهربائي عند تحريك شحنة موجبة من نقطة في الحقل إلى أخرى ، إلى قيمة الشحنة تسمى الجهد بين هذه النقاط ، حيث يأتي الشغل. في مجال إلكتروستاتيكي ، الجهد بين أي نقطتين يساوي فرق الجهد بين هذه النقطتين. وحدة الجهد (وفرق الجهد) تسمى الفولت ،. 1 فولت هو الجهد الذي يقوم به الحقل 1 جول من الشغل لتحريك شحنة مقدارها 1 كولوم. من ناحية ، فإن عمل تحريك الشحنة يساوي حاصل ضرب القوة والإزاحة. من ناحية أخرى ، يمكن العثور عليها من الجهد المعروف بين أقسام الجنزير. من هنا. وحدة شدة المجال الكهربائي هي فولت لكل متر ( أنا أكون).

مكثف - نظام من موصلين مفصولين بطبقة عازلة ، سمكها صغير مقارنة بأبعاد الموصلات. بين الألواح ، شدة المجال تساوي ضعف قوة كل لوحة ؛ خارج الألواح ، تساوي صفرًا. تسمى الكمية الفيزيائية التي تساوي نسبة شحنة إحدى اللوحات إلى الجهد بين الألواح بسعة المكثف. وحدة السعة الكهربائية فاراد ، مكثف بسعة 1 فاراد ، بين الألواح التي يكون الجهد فيها 1 فولت عندما تكون الألواح مشحونة بقلادة واحدة. شدة المجال بين ألواح المكثف الصلب تساوي مجموع قوة ألواحه. و منذ ذلك الحين لحقل متجانس راضية ، إذن ، بمعنى آخر. السعة تتناسب طرديا مع مساحة الصفائح وتتناسب عكسيا مع المسافة بينهما. عندما يتم إدخال عازل بين الألواح ، تزداد سعته بمعامل e ، حيث e هي سماحية المادة المدخلة.

38. ثابت العزل. طاقة المجال الكهربائي.

السماحية العازلة هي كمية فيزيائية تميز نسبة معامل المجال الكهربائي في الفراغ إلى معامل المجال الكهربائي في عازل متجانس. عمل المجال الكهربائي متساوي ، لكن عندما يكون المكثف مشحونًا ، يرتفع جهده منه 0 قبل يو، لهذا السبب . لذلك ، الطاقة الكامنة للمكثف تساوي.

39. التيار الكهربائي. القوة الحالية. شروط وجود التيار الكهربائي.

التيار الكهربائي هو حركة منظمة للشحنات الكهربائية. يعتبر اتجاه التيار هو حركة الشحنات الموجبة. يمكن أن تتحرك الشحنات الكهربائية بطريقة منظمة تحت تأثير المجال الكهربائي. لذلك ، فإن الشرط الكافي لوجود تيار هو وجود ناقلات الحقل والشحن المجاني. يمكن إنشاء مجال كهربائي بواسطة جسمين متصلين بشحنة معاكسة. نسبة الشحن د ف، يتم نقلها من خلال المقطع العرضي للموصل للفاصل الزمني D رلهذا الفاصل يسمى القوة الحالية. إذا لم تتغير القوة الحالية بمرور الوقت ، فإن التيار يسمى ثابتًا. لكي يتواجد التيار في الموصل لفترة طويلة ، من الضروري ألا تتغير الظروف المسببة للتيار.<схема с один резистором и батареей>. تسمى القوى التي تتسبب في تحرك الشحنة داخل المصدر الحالي بالقوى الخارجية. في خلية كلفانية (وأي بطارية - g.e. ؟؟؟)إنها قوى التفاعل الكيميائي ، في آلة التيار المباشر - قوة لورنتز.

40. قانون أوم لسلسلة المقطع. مقاومة الموصل. اعتماد مقاومة الموصلات على درجة الحرارة. الموصلية الفائقة. توصيل متسلسل ومتوازي للموصلات.

نسبة الجهد بين نهايات قسم من دائرة كهربائية لقوة التيار هي قيمة ثابتة ، وتسمى المقاومة. وحدة المقاومة هي 0 أوم ، ومقاومة 1 أوم لها مثل هذا المقطع من الدائرة التي تكون فيها الفولتية 1 فولت عند شدة تيار 1 أمبير. المقاومة تتناسب طرديا مع الطول وتتناسب عكسيا مع مساحة المقطع العرضي ، حيث r هي المقاومة الكهربائية ، وهي قيمة ثابتة لمادة معينة في ظل ظروف معينة. عند تسخينها المقاومة النوعيةتزداد المعادن خطيًا ، حيث r 0 هي المقاومة عند 0 0 درجة مئوية ، أ هو معامل درجة الحرارة للمقاومة الخاص بكل معدن. عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق ، تنخفض مقاومة المواد بشكل حاد إلى الصفر. هذه الظاهرة تسمى الموصلية الفائقة. يحدث مرور التيار في المواد فائقة التوصيل دون خسارة عن طريق تسخين الموصل.

يسمى قانون أوم لقسم من الدائرة معادلة. عندما يتم توصيل الموصلات في سلسلة ، فإن القوة الحالية هي نفسها في جميع الموصلات ، والجهد في نهايات الدائرة يساوي مجموع الفولتية على جميع الموصلات المتصلة في سلسلة. . عندما يتم توصيل الموصلات في سلسلة ، فإن المقاومة الإجمالية تساوي مجموع مقاومات المكونات. مع التوصيل المتوازي ، يكون الجهد عند طرفي كل قسم من الدائرة متماثلًا ، وتتفرع القوة الحالية إلى أجزاء منفصلة. من هنا. عندما يتم توصيل الموصلات بشكل متوازٍ ، يكون مقلوب المقاومة الكلية مساويًا لمجموع التبادلات للمقاومات لجميع الموصلات المتصلة بالتوازي.

41. العمل والقوة الحالية. القوة الدافعة الكهربائية. قانون أوم لدائرة كاملة.

يسمى عمل قوى المجال الكهربائي الذي يولد تيارًا كهربائيًا عمل التيار. الشغل لكنالتيار في المنطقة ذات المقاومة صفي الوقت المناسب د ريساوي . قوة التيار الكهربائي تساوي نسبة الشغل إلى وقت الإنجاز ، أي . يتم التعبير عن العمل ، كالعادة ، بالجول ، القوة - بالواط. إذا لم يتم القيام بأي عمل في قسم الدائرة تحت تأثير مجال كهربائي ولم تحدث تفاعلات كيميائية ، فإن العمل يؤدي إلى تسخين الموصل. في هذه الحالة ، يكون العمل مساويًا لكمية الحرارة المنبعثة من الموصل الحامل للتيار (قانون جول لينز).

في الدائرة الكهربائية ، يتم العمل ليس فقط في القسم الخارجي ، ولكن أيضًا في البطارية. تسمى المقاومة الكهربائية لمصدر تيار المقاومة الداخلية ص. في القسم الداخلي من الدائرة ، يتم إطلاق مقدار من الحرارة يساوي. عمل كاملتكون قوى المجال الكهروستاتيكي صفرًا عند التحرك على طول دائرة مغلقة ، لذا فإن كل العمل يتم بسبب القوى الخارجية التي تحافظ على جهد ثابت. تسمى نسبة عمل القوى الخارجية إلى الشحنة المنقولة القوة الدافعة الكهربائية للمصدر ، حيث د ف- رسوم قابلة للتحويل. إذا حدث نتيجة لمرور التيار المباشر فقط تسخين الموصلات ، فوفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، بمعنى آخر. . يتناسب التيار في الدائرة الكهربائية بشكل مباشر مع EMF ويتناسب عكسًا مع مقاومة الدائرة.

42. أشباه الموصلات. الموصلية الكهربائية لأشباه الموصلات واعتمادها على درجة الحرارة. الموصلية الجوهرية والشوائب لأشباه الموصلات.

العديد من المواد لا تقوم بتوصيل التيار وكذلك المعادن ، ولكنها في نفس الوقت ليست عازلة للكهرباء. أحد الاختلافات بين أشباه الموصلات هو أنه عند تسخينها أو إضاءةها ، فإن مقاومتها لا تزيد ، بل تنخفض. لكن تبين أن الخاصية الرئيسية القابلة للتطبيق عمليًا هي التوصيل أحادي الجانب. بسبب التوزيع غير المتكافئ لطاقة الحركة الحرارية في بلورة أشباه الموصلات ، تتأين بعض الذرات. لا يمكن التقاط الإلكترونات المحررة بواسطة الذرات المحيطة ، لأن سندات التكافؤ الخاصة بهم مشبعة. يمكن لهذه الإلكترونات الحرة أن تتحرك في المعدن ، مما يخلق تيارًا لتوصيل الإلكترون. في الوقت نفسه ، تصبح الذرة ، التي هرب منها إلكترون ، أيونًا. يتم تحييد هذا الأيون عن طريق التقاط ذرة الجار. نتيجة لهذه الحركة الفوضوية ، تحدث حركة مكان به أيون مفقود ، والتي يمكن رؤيتها ظاهريًا كحركة شحنة موجبة. وهذا ما يسمى تيار توصيل الثقب. في بلورة شبه موصلة مثالية ، يتولد التيار عن طريق حركة عدد متساوٍ من الإلكترونات والثقوب الحرة. يسمى هذا النوع من التوصيل بالتوصيل الجوهري. مع انخفاض درجة الحرارة ، يتناقص عدد الإلكترونات الحرة ، بما يتناسب مع متوسط ​​طاقة الذرات ، ويصبح أشباه الموصلات مشابهًا للعزل الكهربائي. تضاف الشوائب أحيانًا إلى أشباه الموصلات لتحسين الموصلية ، وهي مانحة (زيادة عدد الإلكترونات دون زيادة عدد الثقوب) وقابلة (زيادة عدد الثقوب دون زيادة عدد الإلكترونات). تسمى أشباه الموصلات حيث يتجاوز عدد الإلكترونات عدد الثقوب أشباه الموصلات الإلكترونية ، أو أشباه الموصلات من النوع n. تسمى أشباه الموصلات حيث يتجاوز عدد الثقوب عدد الإلكترونات بأشباه الموصلات الفتحة ، أو أشباه الموصلات من النوع p.

43. الصمام الثنائي أشباه الموصلات. الترانزستور.

يتكون الصمام الثنائي أشباه الموصلات من صالانتقال ، أي من اثنين من أشباه الموصلات المتصلة نوع مختلفالتوصيل. عندما تتحد ، تنتشر الإلكترونات في ص- أشباه الموصلات. يؤدي هذا إلى ظهور أيونات موجبة غير معوضة للشوائب المانحة في أشباه الموصلات الإلكترونية ، والأيونات السالبة للشوائب المستقبلة ، التي تلتقط الإلكترونات المنتشرة ، في ثقب أشباه الموصلات. يتطور مجال كهربائي بين الطبقتين. إذا تم تطبيق شحنة موجبة على المنطقة ذات الموصلية الإلكترونية ، وتم تطبيق شحنة سالبة على المنطقة ذات الموصلية الكهربية للفتحة ، فسوف يزداد مجال الحجب ، وتنخفض قوة التيار بشكل حاد وتكون شبه مستقلة عن الجهد. تسمى طريقة التبديل هذه بالحجب ، ويسمى التيار المتدفق في الصمام الثنائي بالعكس. إذا تم تطبيق شحنة موجبة على المنطقة ذات الموصلية الكهربية للفتحة ، وتم تطبيق شحنة سالبة على المنطقة ذات التوصيل الإلكتروني ، فسيضعف مجال الحجب ، ويعتمد التيار عبر الصمام الثنائي في هذه الحالة فقط على مقاومة الدائرة الخارجية. تسمى طريقة التبديل هذه الإنتاجية ، ويسمى التيار المتدفق في الصمام الثنائي مباشرة.

يتكون الترانزستور ، المعروف أيضًا باسم الصمام الثلاثي أشباه الموصلات ، من اثنين ص(أو ن ص) الانتقالات. الجزء الأوسط من البلورة يسمى القاعدة ، الجزء المتطرف هو الباعث والمجمع. تسمى الترانزستورات التي تحتوي القاعدة فيها على موصلية ثقب الترانزستورات. ص ن صانتقال. لقيادة الترانزستور ص ن ص-type ، يتم تطبيق جهد قطبية سالبة نسبة إلى الباعث على المجمع. يمكن أن يكون جهد القاعدة موجبًا أو سالبًا. لأن هناك المزيد من الثقوب ، فإن التيار الرئيسي من خلال التقاطع سيكون تدفق انتشار الثقوب من ص- المناطق. إذا تم تطبيق جهد أمامي صغير على الباعث ، فسوف يتدفق تيار ثقب من خلاله ، منتشرًا منه ص-مناطق في ن-المنطقة (القاعدة). لكن منذ القاعدة ضيقة ، ثم تطير الثقوب من خلالها ، متسارعة من الحقل ، إلى المجمع. (؟؟؟ ، شيء هنا أسأت فهمه ...). الترانزستور قادر على توزيع التيار ، وبالتالي تضخيمه. نسبة التغير في التيار في دائرة المجمع إلى التغير في التيار في الدائرة الأساسية ، مع تساوي كل الأشياء الأخرى ، هي قيمة ثابتة ، تسمى معامل نقل تيار القاعدة المتكامل. لذلك ، من خلال تغيير التيار في الدائرة الأساسية ، من الممكن الحصول على تغييرات في التيار في دائرة المجمع. (???)

44. التيار الكهربائي في الغازات. أنواع تصريف الغازات وتطبيقهم.مفهوم البلازما.

يمكن أن يصبح الغاز تحت تأثير الضوء أو الحرارة موصلًا للتيار. تسمى ظاهرة مرور التيار عبر غاز تحت حالة التأثير الخارجي بعدم الاكتفاء الذاتي. التفريغ الكهربائي. تسمى عملية تكوين أيونات الغاز تحت تأثير درجة الحرارة التأين الحراري. ظهور الأيونات تحت تأثير الإشعاع الضوئي هو التأين الضوئي. يسمى الغاز الذي يتأين فيه جزء كبير من الجزيئات بالبلازما. تصل درجة حرارة البلازما إلى عدة آلاف من الدرجات. إن إلكترونات وأيونات البلازما قادرة على التحرك تحت تأثير المجال الكهربائي. مع زيادة شدة المجال ، اعتمادًا على ضغط وطبيعة الغاز ، يحدث تفريغ فيه دون تأثير المؤينات الخارجية. هذه الظاهرة تسمى التفريغ الكهربائي الذاتي. لكي يؤين الإلكترون ذرة عندما يصطدم بها ، يجب أن يكون لها طاقة لا تقل عن طاقة التأين. يمكن الحصول على هذه الطاقة بواسطة إلكترون تحت تأثير قوى مجال كهربائي خارجي في غاز على مساره الحر ، أي . لأن متوسط ​​المسار الحر صغير ، ولا يمكن التفريغ الذاتي إلا في شدة المجال العالية. عند ضغط الغاز المنخفض ، يتم تكوين تفريغ توهج ، والذي يفسر من خلال زيادة توصيل الغاز أثناء الخلخلة (يزيد متوسط ​​المسار الحر). إذا كانت القوة الحالية في التفريغ الذاتي عالية جدًا ، فيمكن أن تتسبب تأثيرات الإلكترون في تسخين الكاثود والأنود. تنبعث الإلكترونات من سطح الكاثود عند درجة حرارة عالية ، مما يحافظ على التفريغ في الغاز. هذا النوع من التفريغ يسمى القوس.

45. التيار الكهربائي في الفراغ. انبعاث حراري. أنبوب أشعة الكاثود.

لا توجد ناقلات شحن مجانية في الفراغ ، لذلك بدونها تأثير خارجيلا يوجد تيار في الفراغ. يمكن أن يحدث إذا تم تسخين أحد الأقطاب الكهربائية درجة حرارة عالية. يصدر الكاثود الساخن إلكترونات من سطحه. تسمى ظاهرة انبعاث الإلكترونات الحرة من سطح الأجسام الساخنة بالانبعاث الحراري. أبسط جهاز يستخدم الانبعاث الحراري هو الصمام الثنائي الفراغي الكهربائي. يتكون الأنود من صفيحة معدنية ، ويتكون الكاثود من سلك ملفوف رفيع. يتم إنشاء سحابة إلكترونية حول القطب السالب عند تسخينه. إذا قمت بتوصيل الكاثود بالطرف الموجب للبطارية ، والأنود إلى الطرف السالب ، فإن الحقل الموجود داخل الصمام الثنائي سيحول الإلكترونات نحو الكاثود ، ولن يكون هناك تيار. إذا قمت بتوصيل العكس - الأنود إلى الموجب ، والكاثود بالناقص - فإن المجال الكهربائي سيحرك الإلكترونات نحو القطب الموجب. هذا ما يفسر خاصية التوصيل أحادي الجانب للديود. يمكن التحكم في تدفق الإلكترونات التي تتحرك من القطب السالب إلى القطب الموجب باستخدام مجال كهرومغناطيسي. للقيام بذلك ، يتم تعديل الصمام الثنائي وإضافة شبكة بين الأنود والكاثود. الجهاز الناتج يسمى الصمام الثلاثي. إذا تم تطبيق جهد سلبي على الشبكة ، فإن الحقل بين الشبكة والكاثود سيمنع الإلكترون من الحركة. إذا قمت بتطبيق إيجابي ، فإن المجال سيمنع حركة الإلكترونات. يمكن تشتيت الإلكترونات المنبعثة من الكاثود بمساعدة المجالات الكهربائية بسرعات عالية. تُستخدم قدرة الحزم الإلكترونية على الانحراف تحت تأثير المجالات الكهرومغناطيسية في CRT.

46. ​​التفاعل المغناطيسي للتيارات. مجال مغناطيسي. القوة المؤثرة على موصل يحمل تيارًا في مجال مغناطيسي. تحريض المجال المغناطيسي.

إذا تم تمرير تيار من خلال الموصلات في نفس الاتجاه ، فإنها تتجاذب ، وإذا كانت متساوية ، فإنها تتنافر. وبالتالي ، هناك بعض التفاعل بين الموصلات ، والذي لا يمكن تفسيره من خلال وجود مجال كهربائي ، منذ ذلك الحين. بشكل عام ، تكون الموصلات متعادلة كهربائيًا. يتم إنشاء مجال مغناطيسي عن طريق تحريك الشحنات الكهربائية ويعمل فقط على الشحنات المتحركة. المجال المغناطيسي هو نوع خاص من المادة ومستمر في الفضاء. يصاحب مرور التيار الكهربائي عبر الموصل توليد مجال مغناطيسي ، بغض النظر عن الوسيط. يستخدم التفاعل المغناطيسي للموصلات لتحديد حجم القوة الحالية. 1 أمبير - قوة التيار المار عبر موصلين متوازيين بطول وقسم عرضي صغير يقع على مسافة متر واحد من بعضهما البعض ، حيث يتسبب التدفق المغناطيسي في قوة تفاعل لأسفل تساوي كل متر من الطول . القوة التي يعمل بها المجال المغناطيسي على الموصل الحامل للتيار تسمى قوة الأمبير. لتوصيف قدرة المجال المغناطيسي على التأثير على موصل بالتيار ، هناك كمية تسمى الحث المغناطيسي. وحدة الحث المغناطيسي يساوي النسبةالقيمة القصوى لقوة الأمبير التي تعمل على الموصل الحامل للتيار ، إلى القوة الحالية في الموصل وطولها. يتم تحديد اتجاه ناقل الحث بقاعدة اليد اليسرى (بواسطة يد الموصل ، بواسطة إبهامالقوة في راحة اليد). وحدة الحث المغناطيسي هي تسلا ، تساوي تحريض مثل هذا التدفق المغناطيسي ، حيث 1 متر من الموصل بتيار 1 أمبير. أقصى قوةامبير 1 نيوتن. يسمى الخط الذي يتم توجيه ناقل الحث المغناطيسي عند أي نقطة منه بشكل عرضي بخط الحث المغناطيسي. إذا كان لدى ناقل الحث في جميع نقاط بعض المساحة نفس القيمة modulo ونفس الاتجاه ، ثم يسمى الحقل في هذا الجزء متجانس. اعتمادًا على زاوية ميل الموصل الحامل للتيار بالنسبة إلى متجه الحث المغناطيسي ، تتغير قوة أمبير بما يتناسب مع جيب الزاوية.

47. قانون امبير.عمل مجال مغناطيسي على شحنة متحركة. قوة لورنتز.

يشير عمل المجال المغناطيسي على تيار في موصل إلى أنه يعمل على شحنات متحركة. القوة الحالية أنافي الموصل يرتبط بالتركيز نالجسيمات المشحونة مجانا ، السرعة الخامسحركتهم المنظمة والمنطقة سالمقطع العرضي للموصل بالتعبير ، أين فهي شحنة جسيم واحد. بالتعويض عن هذا التعبير في صيغة قوة أمبير ، نحصل عليها . لأن nSlيساوي عدد الجسيمات الحرة في موصل الطول ل، ثم القوة المؤثرة من جانب المجال على جسيم مشحون يتحرك بسرعة الخامسبزاوية a لمتجه الحث المغناطيسي بيساوي . هذه القوة تسمى قوة لورنتز. يتم تحديد اتجاه قوة لورنتز لشحنة موجبة بقاعدة اليد اليسرى. في مجال مغناطيسي موحد ، يتحرك الجسيم بشكل عمودي على خطوط تحريض المجال المغناطيسي يكتسب تسارع الجاذبية تحت تأثير قوة لورنتز ويتحرك في دائرة. يتم تحديد نصف قطر الدائرة وفترة الثورة من خلال التعبيرات . يتم استخدام استقلال فترة الثورة عن نصف القطر والسرعة في مسرّع الجسيمات المشحونة - السيكلوترون.

48. الخواص المغناطيسية للمادة. المغناطيسات الحديدية.

يعتمد التفاعل الكهرومغناطيسي على الوسط الذي توجد فيه الشحنات. إذا قمت بتعليق ملف صغير بالقرب من ملف كبير ، فسوف ينحرف. إذا تم إدخال نواة حديدية في نواة كبيرة ، فسوف يزداد الانحراف. يوضح هذا التغيير أن الاستقراء يتغير مع إدخال النواة. المواد التي تزيد بشكل كبير من المجال المغناطيسي الخارجي تسمى المغناطيسات الحديدية. الكمية الفيزيائية التي توضح عدد مرات اختلاف محاثة مجال مغناطيسي في وسط ما عن محاثة مجال في فراغ تسمى النفاذية المغناطيسية. لا تقوم كل المواد بتضخيم المجال المغناطيسي. تخلق البارامغناطيس مجالًا ضعيفًا يتزامن في الاتجاه مع المجال الخارجي. Diamagnets يضعف المجال الخارجي مع مجالهم. وأوضح المغناطيسية الحديدية الخواص المغناطيسيةإلكترون. الإلكترون عبارة عن شحنة متحركة وبالتالي فإن له مجال مغناطيسي خاص به. في بعض البلورات توجد شروط للتوجيه المتوازي للمجالات المغناطيسية للإلكترونات. نتيجة لذلك ، تظهر مناطق ممغنطة ، تسمى المجالات ، داخل بلورة المغناطيس الحديدي. مع زيادة المجال المغناطيسي الخارجي ، ترتب المجالات اتجاهها. عند قيمة معينة من الاستقراء ، يحدث الترتيب الكامل لاتجاه المجالات ويتم تعيين التشبع المغناطيسي. عند إزالة المغناطيس الحديدي من مجال مغناطيسي خارجي ، لا تفقد جميع المجالات اتجاهها ، ويصبح الجسم مغناطيسًا دائمًا. يمكن أن يتأثر ترتيب اتجاه المجال بالاهتزازات الحرارية للذرات. تسمى درجة الحرارة التي تتوقف عندها المادة عن أن تكون مغناطيسًا حديديًا درجة حرارة كوري.

49. الحث الكهرومغناطيسي. الفيض المغناطيسي. قانون الحث الكهرومغناطيسي. حكم لينز.

في دائرة مغلقة ، عندما يتغير المجال المغناطيسي ، ينشأ تيار كهربائي. هذا التيار يسمى التيار الاستقرائي. ظاهرة حدوث التيار في دائرة مغلقة مع التغيرات في المجال المغناطيسي الذي يخترق الدائرة تسمى الحث الكهرومغناطيسي. يشير ظهور تيار في دائرة مغلقة إلى وجود قوى خارجية ذات طبيعة غير كهروستاتيكية أو حدوث EMF للحث. يتم إعطاء وصف كمي لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي على أساس إقامة علاقة بين الحث EMF والتدفق المغناطيسي. الفيض المغناطيسي Fمن خلال السطح تسمى الكمية المادية مساوية لمنتج مساحة السطح سلكل معامل ناقل الحث المغناطيسي بوجيب تمام الزاوية a بينه وبين العمودي على السطح. وحدة التدفق المغناطيسي هي Weber ، التي تساوي التدفق ، والتي ، عندما تنخفض بشكل موحد إلى الصفر في ثانية واحدة ، تتسبب في emf قدره 1 فولت. يعتمد اتجاه تيار الحث على ما إذا كان التدفق الذي يخترق الدائرة يزيد أو ينقص ، وكذلك على اتجاه المجال بالنسبة إلى الدائرة. الصيغة العامة لقاعدة لينز: التيار الاستقرائي الناشئ في دائرة مغلقة له اتجاه بحيث أن التدفق المغناطيسي الناتج عن طريقه عبر المنطقة التي تحدها الدائرة يميل إلى التعويض عن التغيير في التدفق المغناطيسي الذي يسبب هذا التيار. قانون الحث الكهرومغناطيسي: يتناسب المجال الكهرومغناطيسي للحث في دائرة مغلقة بشكل مباشر مع معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر السطح الذي تحده هذه الدائرة ويساوي معدل تغير هذا التدفق ، مع مراعاة Lenz القاعدة. عند تغيير EMF في ملف يتكون من نيتحول متطابقة ، إجمالي emf في نمرات أكثر EMF في ملف واحد. بالنسبة إلى مجال مغناطيسي موحد ، بناءً على تعريف التدفق المغناطيسي ، فإن الاستقراء هو 1 تسلا إذا كان التدفق عبر دائرة مساحتها مترًا مربعًا واحدًا ويبر. لا يتم تفسير حدوث تيار كهربائي في موصل ثابت بالتفاعل المغناطيسي ، لأن المجال المغناطيسي يعمل فقط على الشحنات المتحركة. يسمى المجال الكهربائي الذي يحدث عندما يتغير المجال المغناطيسي بالمجال الكهربائي الدوامة. عمل قوى مجال الدوامة على حركة الشحنات هو المجال الكهرومغناطيسي للاستقراء. حقل الدوامة غير متصل بالرسوم وهو عبارة عن خط مغلق. يمكن أن يختلف عمل قوى هذا المجال على طول محيط مغلق عن الصفر. تحدث ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي أيضًا عندما يكون مصدر التدفق المغناطيسي في حالة راحة والموصل يتحرك. في هذه الحالة ، سبب الحث EMF يساوي ، هي قوة لورنتز.

50. ظاهرة الاستقراء الذاتي. الحث. طاقة المجال المغناطيسي.

يخلق تيار كهربائي يمر عبر موصل مجالًا مغناطيسيًا حوله. الفيض المغناطيسي Fمن خلال الكفاف يتناسب مع ناقل الحث المغناطيسي في، والحث ، بدوره ، قوة التيار في الموصل. لذلك ، بالنسبة إلى التدفق المغناطيسي ، يمكننا الكتابة. يُطلق على معامل التناسب اسم الحث ويعتمد على خصائص الموصل وأبعاده والبيئة التي يقع فيها. وحدة الحث هي هنري ، المحاثة هي هنري 1 ، إذا كان التدفق المغناطيسي عند قوة تيار 1 أمبير هو 1 ويبر. عندما تتغير القوة الحالية في الملف ، يتغير التدفق المغناطيسي الناتج عن هذا التيار. يؤدي التغيير في التدفق المغناطيسي إلى ظهور تحريض EMF في الملف. تسمى ظاهرة ظهور الحث الكهرومغناطيسي في الملف نتيجة للتغير في القوة الحالية في هذه الدائرة بالحث الذاتي. وفقًا لقاعدة Lenz ، تمنع EMF للحث الذاتي الزيادة عند تشغيل الدائرة وتنخفض عند إيقاف تشغيل الدائرة. المجالات الكهرومغناطيسية للحث الذاتي الناشئة في ملف مع الحث إل، وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي يساوي . افترض أنه عند فصل الشبكة عن المصدر ، ينخفض ​​التيار وفقًا لقانون خطي. ثم EMF للحث الذاتي له قيمة ثابتة تساوي . خلال رفي الانخفاض الخطي في الدائرة ، تمر الشحنة. في هذه الحالة ، عمل التيار الكهربائي يساوي . يتم هذا العمل لضوء الطاقة دبليو مالمجال المغناطيسي للملف.

51. الاهتزازات التوافقية. سعة ودورة وتواتر ومرحلة التذبذبات.

الاهتزازات الميكانيكية هي حركات الأجسام التي تتكرر تمامًا أو تقريبًا نفس الشيء على فترات منتظمة. تسمى القوى التي تعمل بين الهيئات داخل نظام الهيئات المدروسة القوى الداخلية. تسمى القوى المؤثرة على أجسام النظام من الهيئات الأخرى بالقوى الخارجية. تسمى التذبذبات الحرة التذبذبات التي نشأت تحت تأثير القوى الداخلية ، على سبيل المثال ، البندول على الخيط. الاهتزازات تحت تأثير القوى الخارجية - الاهتزازات القسريةعلى سبيل المثال ، مكبس في المحرك. علامات مشتركةمن جميع أنواع التذبذبات هو تكرار عملية الحركة خلال فترة زمنية معينة. تسمى التذبذبات الموصوفة بالمعادلة التوافقية. . على وجه الخصوص ، الاهتزازات التي تحدث في نظام بقوة استعادة واحدة تتناسب مع التشوه تكون متناسقة. يُطلق على الحد الأدنى للفترة التي تتكرر فيها حركة الجسم فترة التذبذب. تي. تسمى الكمية المادية المقلوبة لفترة التذبذب والتي تميز عدد التذبذبات لكل وحدة زمنية بالتردد. يتم قياس التردد بالهرتز ، 1 هرتز = 1 ثانية -1. يتم استخدام مفهوم التردد الدوري أيضًا ، والذي يحدد عدد التذبذبات في 2p ثانية. تسمى وحدة الحد الأقصى للإزاحة من موضع التوازن السعة. القيمة تحت علامة جيب التمام هي مرحلة التذبذبات ، j 0 هي المرحلة الأولية من التذبذبات. المشتقات تتغير أيضًا بشكل متناسق ، والطاقة الميكانيكية الكلية بانحراف عشوائي X(زاوية ، تنسيق ، إلخ) هو ، أين لكنو فيهي ثوابت تحددها معلمات النظام. بتمييز هذا التعبير ومراعاة عدم وجود قوى خارجية ، يمكن تدوين ماذا ومن أين.

52. البندول الرياضي. اهتزاز الحمل على الزنبرك. فترة التذبذب للبندول الرياضي والوزن على الزنبرك.

يُطلق على الجسم الصغير الحجم ، المُعلق على خيط غير مرن ، وكتلته ضئيلة مقارنةً بكتلة الجسم ، بندول رياضي. الوضع الرأسي هو موضع التوازن ، حيث يتم موازنة قوة الجاذبية بقوة المرونة. مع الانحرافات الصغيرة للبندول عن وضع التوازن ، تنشأ قوة ناتجة ، موجهة نحو وضع التوازن ، وتكون اهتزازاتها متناسقة. فترة التذبذب التوافقي للبندول الرياضي بزاوية تأرجح صغيرة تساوي. لاشتقاق هذه الصيغة ، نكتب قانون نيوتن الثاني للبندول. يتأثر البندول بقوة الجاذبية وتوتر الخيط. الناتج بزاوية انحراف صغيرة هو. بالتالي، ، أين .

مع الاهتزازات التوافقية للجسم المعلقة على زنبرك ، تكون القوة المرنة متساوية وفقًا لقانون هوك. وفقًا لقانون نيوتن الثاني.

53. تحويل الطاقة أثناء الاهتزازات التوافقية. الاهتزازات القسرية. صدى.

عندما ينحرف البندول الرياضي عن وضع التوازن ، تزداد طاقته الكامنة لأن المسافة إلى الأرض تزداد. عند الانتقال إلى وضع التوازن ، تزداد سرعة البندول ، وتزداد الطاقة الحركية بسبب انخفاض الاحتياطي المحتمل. في وضع التوازن ، الطاقة الحركية هي القصوى ، والطاقة الكامنة هي الحد الأدنى. في وضع الانحراف الأقصى - العكس بالعكس. مع الربيع - يتم أخذ نفس الطاقة الكامنة في مجال جاذبية الأرض ، ولكن الطاقة الكامنة للربيع. تتحول الاهتزازات الحرة دائمًا إلى التخميد ، أي مع تناقص السعة ، لأن تنفق الطاقة على التفاعل مع الأجسام المحيطة. فقدان الطاقة في هذه الحالة يساوي عمل القوى الخارجية خلال نفس الوقت. السعة تعتمد على وتيرة تغيير القوة. تصل إلى أقصى سعة لها عند تردد تذبذبات القوة الخارجية ، بالتزامن مع التردد الطبيعي لتذبذبات النظام. تسمى ظاهرة الزيادة في اتساع التذبذبات القسرية في ظل الظروف الموصوفة بالرنين. نظرًا لأنه عند الرنين ، تؤدي القوة الخارجية أقصى عمل إيجابي للفترة ، يمكن تعريف حالة الرنين على أنها شرط لنقل الطاقة القصوى إلى النظام.

54. انتشار الاهتزازات في الوسائط المرنة. الموجات المستعرضة والطولية. الطول الموجي. علاقة الطول الموجي بسرعة انتشاره. موجات صوتيه. سرعة الصوت. الموجات فوق الصوتية

يتسبب إثارة التذبذبات في مكان واحد من الوسط في حدوث تذبذبات قسرية للجسيمات المجاورة. تسمى عملية انتشار الاهتزازات في الفضاء بالموجة. تسمى الموجات التي تحدث فيها التذبذبات بشكل عمودي على اتجاه الانتشار موجات القص. الموجات التي تحدث فيها الاهتزازات على طول اتجاه انتشار الموجات تسمى الموجات الطولية. يمكن أن تنشأ الموجات الطولية في جميع الوسائط ، الموجات المستعرضة - في المواد الصلبة تحت تأثير القوى المرنة أثناء التشوه أو قوى التوتر السطحي وقوى الجاذبية. سرعة انتشار التذبذبات في الفضاء تسمى سرعة الموجة. المسافة l بين النقطتين الأقرب لبعضهما البعض ، والتي تتأرجح في نفس المراحل ، تسمى الطول الموجي. يتم التعبير عن اعتماد الطول الموجي على السرعة والفترة ، أو. عندما تحدث الموجات ، يتم تحديد ترددها من خلال تردد تذبذبات المصدر ، ويتم تحديد السرعة بواسطة الوسيط الذي تنتشر فيه ، لذلك يمكن أن يكون للموجات ذات التردد نفسه أطوال مختلفة في الوسائط المختلفة. تنتشر عمليات الانضغاط والخلخلة في الهواء في جميع الاتجاهات وتسمى الموجات الصوتية. الموجات الصوتية طولية. سرعة الصوت ، مثل سرعة أي موجة ، تعتمد على المتوسط. سرعة الصوت في الهواء 331 م / ث ، في الماء - 1500 م / ث ، في الفولاذ - 6000 م / ث. ضغط الصوت هو ضغط إضافي في غاز أو سائل ناتج عن موجة صوتية. تُقاس شدة الصوت بالطاقة التي تحملها الموجات الصوتية لكل وحدة زمنية عبر منطقة وحدة من قسم متعامد على اتجاه انتشار الموجة ، وتُقاس بالواط لكل متر مربع. تحدد شدة الصوت جهارة الصوت. يتم تحديد درجة الصوت من خلال تردد الاهتزازات. تسمى الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية بالاهتزازات الصوتية التي تتجاوز حدود السمع بترددات تبلغ 20 كيلوهرتز و 20 هرتز على التوالي.

55. التذبذبات الكهرومغناطيسية في الدائرة. تحويل الطاقة إلى دارة متذبذبة. التردد الطبيعي للتذبذبات في الدائرة.

الدائرة الكهربائية التذبذبية عبارة عن نظام يتكون من مكثف وملف متصل في دائرة مغلقة. عندما يتم توصيل ملف بمكثف ، يتم إنشاء تيار في الملف ويتم تحويل طاقة المجال الكهربائي إلى طاقة مجال مغناطيسي. لا يتم تفريغ المكثف على الفور ، لأن. يتم منع ذلك بواسطة EMF للحث الذاتي في الملف. عندما يتم تفريغ المكثف بالكامل ، فإن الحث الذاتي EMF سيمنع التيار من التناقص ، وستتحول طاقة المجال المغناطيسي إلى طاقة كهربائية. سيشحن التيار الناتج في هذه الحالة المكثف ، وستكون علامة الشحنة على الألواح معاكسة للأصل. بعد ذلك ، تتكرر العملية حتى يتم إنفاق كل الطاقة على تسخين عناصر الدائرة. وبالتالي ، يتم تحويل طاقة المجال المغناطيسي في الدائرة التذبذبية إلى طاقة كهربائية والعكس صحيح. من أجل الطاقة الإجمالية للنظام ، من الممكن كتابة العلاقات: ، من حيث لحظة تعسفية من الزمن . كما هو معروف ، لسلسلة كاملة . بافتراض ذلك في الحالة المثالية ص "0، أخيرًا نحصل عليه ، أو. حل هذه المعادلة التفاضلية هو الوظيفة ، أين . تسمى قيمة w التردد الدائري (الدوري) الخاص بها للتذبذبات في الدائرة.

56. التذبذبات الكهربائية القسرية. التيار الكهربائي المتردد. مولد كهرباء التيار المتناوب. تيار مستمر.

التيار المتردد في الدوائر الكهربائية هو نتيجة إثارة التذبذبات الكهرومغناطيسية القسرية فيها. دع الملف المسطح له مساحة سوناقلات التعريفي بيصنع زاوية j مع العمود العمودي على مستوى الملف. الفيض المغناطيسي Fمن خلال منطقة الحلقة هذه القضيةيتم تعريفه من خلال التعبير. عندما يدور الملف بتردد n ، تتغير الزاوية j وفقًا للقانون ، ثم يأخذ التعبير عن التدفق الشكل. التغييرات في التدفق المغناطيسي تخلق قوة تحريض تساوي ناقص معدل تغير التدفق. لذلك ، سيتم التغيير في EMF للحث وفقًا للقانون التوافقي. يتناسب الجهد المأخوذ من خرج المولد مع عدد لفات اللف. عندما يتغير الجهد وفقًا للقانون التوافقي تختلف شدة المجال في الموصل وفقًا لنفس القانون. تحت تأثير المجال ، ينشأ شيء يتزامن تردده وطوره مع تردد وطور تذبذبات الجهد. يتم فرض التقلبات في القوة الحالية في الدائرة ، والتي تنشأ تحت تأثير التطبيق AC الجهد. إذا تزامنت أطوار التيار والجهد ، فإن قوة التيار المتردد تساوي أو . متوسط ​​القيمة التربيعية لجيب التمام على مدار الفترة هو 0.5 ، إذن. القيمة الفعالة لقوة التيار هي قوة التيار المباشر ، والتي تطلق نفس كمية الحرارة في الموصل مثل التيار المتردد. في السعة إيماكسالتذبذبات التوافقية للتيار ، الجهد الفعال يساوي. قيمة فعالةالجهد أيضًا أقل بعدة مرات من قيمة اتساعه ، ويتم تحديد متوسط ​​القدرة الحالية عندما تتزامن أطوار التذبذب من خلال الجهد الفعال وقوة التيار.

5 7. المقاومة النشطة والاستقرائية والسعة.

مقاومة نشطة صتسمى كمية فيزيائية تساوي نسبة الطاقة إلى مربع التيار ، والتي يتم الحصول عليها من التعبير عن القوة. عند الترددات المنخفضة ، لا تعتمد عمليًا على التردد وتتزامن مع المقاومة الكهربائية للموصل.

دع الملف يتم توصيله بدائرة تيار متناوب. ثم ، عندما تتغير القوة الحالية وفقًا للقانون ، تظهر قوة الحث الذاتي في الملف. لأن المقاومة الكهربائية للملف هي صفر ، ثم EMF يساوي ناقص الجهد في نهايات الملف ، الذي تم إنشاؤه بواسطة مولد خارجي (؟؟؟ ما مولد آخر ؟؟؟). لذلك ، يؤدي التغيير في التيار إلى حدوث تغيير في الجهد ، ولكن مع حدوث تحول في الطور . المنتج هو سعة تقلبات الجهد ، أي . تسمى نسبة اتساع تقلبات الجهد على الملف إلى سعة التقلبات الحالية بالمفاعلة الحثية .

يجب ألا يكون هناك مكثف في الدائرة. عند تشغيله ، يتم شحنه لمدة ربع الفترة ، ثم يقوم بتفريغ نفس الكمية ، ثم نفس الشيء ، ولكن مع تغيير في القطبية. عندما يتغير الجهد عبر المكثف وفقًا للقانون التوافقي الشحنة على لوحاتها تساوي. يحدث التيار في الدائرة عندما تتغير الشحنة: على غرار حالة الملف ، فإن سعة التذبذبات الحالية تساوي . تسمى القيمة التي تساوي نسبة السعة إلى القوة الحالية السعة .

58. قانون أوم للتيار المتردد.

خذ بعين الاعتبار دائرة تتكون من مقاوم وملف ومكثف متصل في سلسلة. في أي وقت ، يكون الجهد المطبق مساويًا لمجموع الفولتية عبر كل عنصر. تحدث التقلبات الحالية في جميع العناصر وفقًا للقانون. تكون تقلبات الجهد عبر المقاوم في الطور مع التقلبات الحالية ، وتتأخر تقلبات الجهد عبر المكثف خلف تقلبات التيار في الطور ، وتقلبات الجهد عبر الملف تؤدي إلى التقلبات الحالية في الطور بمقدار (لماذا هم وراء؟). لذلك ، يمكن كتابة شرط المساواة لمجموع الضغوط إلى الإجمالي كـ. باستخدام مخطط المتجه ، يمكنك أن ترى أن سعة الجهد في الدائرة هي ، أو ، أي . يشار إلى مقاومة الدائرة . يتضح من الرسم التخطيطي أن الجهد يتقلب أيضًا وفقًا للقانون التوافقي . يمكن إيجاد المرحلة الأولية j بواسطة الصيغة . الطاقة اللحظية في دائرة التيار المتردد تساوي. بما أن متوسط ​​قيمة جيب التمام التربيعي خلال الفترة هو 0.5. إذا كان هناك ملف ومكثف في الدائرة ، فوفقًا لقانون أوم للتيار المتردد. تسمى القيمة عامل القدرة.

59. الرنين في الدائرة الكهربائية.

تعتمد المقاومة السعوية والاستقرائية على تردد الجهد المطبق. لذلك ، عند سعة الجهد الثابت ، يعتمد اتساع القوة الحالية على التردد. عند قيمة التردد هذه ، يصبح مجموع الفولتية على الملف والمكثف مساويًا للصفر ، لأن تذبذباتهم معاكسة في الطور. نتيجة لذلك ، يتبين أن الجهد على المقاومة النشطة عند الرنين يساوي الجهد الكامل ، وتصل قوة التيار إلى قيمتها القصوى. نعبر عن المقاومة الاستقرائية والسعة عند الرنين: ، بالتالي . يوضح هذا التعبير أنه عند الرنين ، يمكن أن يتجاوز اتساع تقلبات الجهد على الملف والمكثف سعة تقلبات الجهد المطبق.

60. محول.

يتكون المحول من ملفين كمية مختلفةيتحول. عندما يتم تطبيق جهد على أحد الملفات ، يتم إنشاء تيار فيه. إذا تغير الجهد وفقًا للقانون التوافقي ، فسيتغير التيار أيضًا وفقًا لنفس القانون. التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر الملف هو . عندما يتغير التدفق المغناطيسي في كل منعطف للملف الأول ، تنشأ قوة الحث الذاتي. المنتج هو سعة EMF في دورة واحدة ، إجمالي EMF في الملف الأساسي. لذلك ، يتم ثقب الملف الثانوي بنفس التدفق المغناطيسي. لأن التدفقات المغناطيسية هي نفسها ، إذن. المقاومة النشطة لللف صغيرة مقارنة بالمفاعلة الحثية ، وبالتالي فإن الجهد يساوي تقريبًا EMF. من هنا. معامل في الرياضيات او درجة لتسمى نسبة التحول. وبالتالي ، فإن خسائر التسخين في الأسلاك والنوى صغيرة F1 "و 2. يتناسب التدفق المغناطيسي مع التيار في الملف وعدد الدورات. ومن ثم ، أي . أولئك. المحول يزيد الجهد في لمرات ، تقليل التيار بنفس المقدار. القوة الحالية في كلا الدائرتين ، مع إهمال الخسائر ، هي نفسها.

61- الموجات الكهرومغناطيسية. سرعة انتشارها. خصائص الموجات الكهرومغناطيسية.

أي تغيير في التدفق المغناطيسي في الدائرة يتسبب في ظهور تيار تحريضي فيها. يفسر مظهره بظهور مجال كهربائي دوامة مع أي تغيير في المجال المغناطيسي. الموقد الكهربائي الدوامي له نفس خاصية الموقد العادي - لتوليد مجال مغناطيسي. وهكذا ، بمجرد البدء ، تستمر عملية التوليد المشترك للمجالات المغناطيسية والكهربائية دون انقطاع. يمكن أن توجد المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تشكل الموجات الكهرومغناطيسية أيضًا في الفراغ ، على عكس العمليات الموجية الأخرى. من تجارب التداخل ، تم تحديد سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية ، والتي كانت تقريبًا. في الحالة العامة ، يتم حساب سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في وسط عشوائي بواسطة الصيغة. كثافة الطاقة للمكونات الكهربائية والمغناطيسية متساوية مع بعضها البعض: ، أين . تتشابه خصائص الموجات الكهرومغناطيسية مع خصائص الموجات الأخرى. عند المرور عبر الواجهة بين وسيطين ، فإنها تنعكس جزئيًا وتنكسر جزئيًا. لا تنعكس من سطح العازل ، لكنها تنعكس بالكامل تقريبًا من المعادن. الموجات الكهرومغناطيسية لها خصائص التداخل (تجربة هيرتز) ، الحيود (لوح الألمنيوم) ، الاستقطاب (الشبكة).

62. مبادئ الاتصال الراديوي. أبسط جهاز استقبال لاسلكي.

لتنفيذ الاتصالات الراديوية ، من الضروري توفير إمكانية إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية. كلما زادت الزاوية بين ألواح المكثف ، زادت حرية انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الفضاء. في الواقع ، تتكون الدائرة المفتوحة من ملف وسلك طويل - هوائي. تم تأريض أحد طرفي الهوائي ، والآخر مرفوع فوق سطح الأرض. لأن نظرًا لأن طاقة الموجات الكهرومغناطيسية تتناسب مع القوة الرابعة للتردد ، فعند تذبذبات التيار المتردد للترددات الصوتية ، لا تحدث الموجات الكهرومغناطيسية عمليًا. لذلك ، يتم استخدام مبدأ التعديل - التردد أو السعة أو الطور. يظهر في الشكل أبسط مولد للتذبذبات المعدلة. دع تردد التذبذب في الدائرة يتغير وفقًا للقانون. دع تردد اهتزازات الصوت المعدلة يتغير أيضًا ، و<(ما هذا بحق الجحيم ؟؟؟)(G هو مقلوب المقاومة). استبدال في هذا التعبير قيم الإجهاد ، حيث نحصل عليها. لأن عند الرنين ، يتم قطع الترددات البعيدة عن تردد الرنين ، ثم من التعبير عن أناتختفي المصطلحات الثانية والثالثة والخامسة ؛ .

ضع في اعتبارك جهاز استقبال راديو بسيط. وهو يتألف من هوائي ، ودائرة تذبذبية ذات مكثف متغير ، وصمام ثنائي للكشف ، ومقاوم ، وهاتف. يتم تحديد تردد الدائرة التذبذبية بطريقة تتزامن مع تردد الموجة الحاملة ، بينما يصبح اتساع التذبذبات على المكثف بحد أقصى. هذا يسمح لك بتحديد التردد المطلوب من كل المستلمة. من الدائرة ، تصل التذبذبات عالية التردد المعدلة إلى الكاشف. بعد مرور الكاشف ، يشحن التيار المكثف كل نصف دورة ، وفي نصف الدورة التالية ، عندما لا يمر تيار عبر الصمام الثنائي ، فإن المكثف يفرغ من خلال المقاوم. (هل حصلت عليه بشكل صحيح؟؟؟).

64. القياس بين الاهتزازات الميكانيكية والكهربائية.

تبدو التشابهات بين الاهتزازات الميكانيكية والكهربائية كما يلي:

تنسيق
سرعة		القوة الحالية
التسريع		معدل التغيير الحالي
		الحث
الاستعلاء		قيمة متبادلة القدرة الكهربائية
		الجهد االكهربى
اللزوجة		مقاومة
الطاقة الكامنة ربيع مشوه		طاقة المجال الكهربائي مكثف
الطاقة الحركية أين. 65. مقياس الإشعاع الكهرومغناطيسي. اعتماد خصائص الإشعاع الكهرومغناطيسي على التردد. استخدام الاشعاع الكهرومغناطيسي. نطاق الموجات الكهرومغناطيسية التي يبلغ طولها من 10 إلى 6 أمتار هو موجات الراديو. يتم استخدامها للاتصالات التلفزيونية والراديو. الأطوال من 10-6 م إلى 780 نانومتر هي موجات الأشعة تحت الحمراء. الضوء المرئي - من 780 نانومتر إلى 400 نانومتر. الأشعة فوق البنفسجية - من 400 إلى 10 نانومتر. الإشعاع في المدى من 10 نانومتر إلى 10 مساءً هو إشعاع الأشعة السينية. أطوال موجية أصغر تتوافق مع إشعاع جاما. (تطبيق؟؟؟). كلما كان الطول الموجي أقصر (ومن ثم كلما زاد التردد) ، قل امتصاص الوسط للموجات. 65. الانتشار المستقيم للضوء. سرعة الضوء.قوانين انعكاس وانكسار الضوء. يسمى الخط المستقيم الذي يشير إلى اتجاه انتشار الضوء بالحزمة الضوئية. عند حدود وسيطين ، يمكن للضوء أن ينعكس جزئيًا وينتشر في الوسيط الأول في اتجاه جديد ، وأيضًا يمر جزئيًا عبر الحدود وينتشر في الوسط الثاني. تقع الحادثة ، المنعكسة والمتعامدة مع حدود وسيطين ، أعيد بناؤهما عند نقطة الوقوع ، في نفس المستوى. زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط. يتطابق هذا القانون مع قانون انعكاس الأمواج من أي نوع ويثبت بمبدأ Huygens. عندما يمر الضوء من خلال الواجهة بين وسيطين ، فإن نسبة جيب الزاوية لزاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار هي قيمة ثابتة لهاتين الوسيطتين.<рисунок>. قيمة نيسمى مؤشر الانكسار. يسمى معامل الانكسار للوسط بالنسبة للفراغ بمعامل الانكسار المطلق لذلك الوسيط. عند ملاحظة تأثير الانكسار ، يمكن ملاحظة أنه في حالة انتقال وسيط من وسط كثيف بصريًا إلى وسط أقل كثافة ، مع زيادة تدريجية في زاوية السقوط ، من الممكن تحقيق مثل هذه القيمة أن تصبح زاوية الانكسار مساوية لها. في هذه الحالة ، تتحقق المساواة. زاوية السقوط أ 0 تسمى زاوية الحد من الانعكاس الكلي. عند زوايا أكبر من 0 ، يحدث الانعكاس الكلي. 66. عدسة التصوير. صيغة العدسة. العدسة هي جسم شفاف يحده سطحان كرويان. تسمى العدسة التي تكون أكثر سمكًا عند الحواف منها في المنتصف مقعرة ، وتسمى العدسة الأكثر سمكًا في المنتصف محدبة. يسمى الخط المستقيم الذي يمر عبر مراكز الأسطح الكروية للعدسة بالمحور البصري الرئيسي للعدسة. إذا كانت سماكة العدسة صغيرة ، فيمكننا القول إن المحور البصري الرئيسي يتقاطع مع العدسة عند نقطة واحدة ، تسمى المركز البصري للعدسة. يسمى الخط المستقيم الذي يمر عبر المركز البصري المحور البصري الثانوي. إذا تم توجيه شعاع من الضوء الموازي للمحور البصري الرئيسي إلى العدسة ، فسيتم جمع الشعاع عند النقطة القريبة من العدسة المحدبة F. في صيغة العدسة ، تعتبر المسافة من العدسة إلى الصورة الافتراضية سالبة. تُحدد القوة البصرية للعدسة ثنائية التحدب (وأيًا منها في الواقع) من نصف قطر انحناءها ومعامل انكسار الزجاج والهواء . 66- الاتساق. تدخل الضوء وتطبيقاته في التكنولوجيا. حيود الضوء. محزوز الحيود. في ظاهرة الانعراج والتداخل ، تُلاحظ الخصائص الموجية للضوء. يُطلق على ترددين للضوء يكون فرق طورهما يساوي صفرًا متماسكين مع بعضهما البعض. أثناء التداخل - إضافة موجات متماسكة - ينشأ نمط تداخل مستقر زمنياً من الحد الأقصى والحد الأدنى للإضاءة. مع اختلاف المسار ، يحدث الحد الأقصى للتداخل عند - الحد الأدنى. تسمى ظاهرة انحراف الضوء من الانتشار المستقيم عند المرور عبر حافة أحد العوائق "حيود الضوء". يتم تفسير هذه الظاهرة من خلال مبدأ Huygens-Fresnel: أي اضطراب في أي نقطة هو نتيجة لتداخل الموجات الثانوية المنبعثة من كل عنصر من عناصر سطح الموجة. يستخدم الحيود في الأدوات الطيفية. أحد عناصر هذه الأجهزة هو محزوز الحيود ، وهو عبارة عن صفيحة شفافة بها نظام من الأشرطة المتوازية غير الشفافة المترسبة عليها ، وتقع على مسافة دمن بعضهما البعض. دع موجة أحادية اللون تحدث على الحاجز. نتيجة للانحراف من كل شق ، لا ينتشر الضوء في الاتجاه الأصلي فحسب ، بل ينتشر أيضًا في جميع الأجزاء الأخرى. إذا تم وضع عدسة خلف الحاجز ، في المستوى البؤري ، سوف تتجمع الأشعة المتوازية من جميع الشقوق في شريط واحد. أشعة متوازية مع اختلاف المسار. عندما يكون الاختلاف في المسار مساويًا لعدد صحيح من الموجات ، يُلاحظ الحد الأقصى لتداخل الضوء. لكل طول موجي ، يتم استيفاء الحد الأقصى من الشرط لقيمته الخاصة للزاوية j ، لذلك يحلل الحاجز الضوء الأبيض إلى طيف. كلما زاد الطول الموجي ، زادت الزاوية. 67. تشتت الضوء. طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي.التحليل الطيفي. التحليل الطيفي. مصادر الإشعاع وأنواع الأطياف. يتحلل شعاع متوازي ضيق من الضوء الأبيض ، عند مروره عبر منشور ، إلى حزم من الضوء بألوان مختلفة. يسمى النطاق اللوني المرئي في هذه الحالة الطيف المستمر. تسمى ظاهرة اعتماد سرعة الضوء على الطول الموجي (التردد) تشتت الضوء. يفسر هذا التأثير من خلال حقيقة أن الضوء الأبيض يتكون من موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية مختلفة ، والتي يعتمد عليها معامل الانكسار. لها أكبر قيمة لأقصر موجة - البنفسجي ، الأصغر - للأحمر. في الفراغ ، تكون سرعة الضوء هي نفسها بغض النظر عن ترددها. إذا كان مصدر الطيف عبارة عن غاز مخلخل ، فإن الطيف يكون له شكل خطوط ضيقة على خلفية سوداء. تصدر الغازات والسوائل والمواد الصلبة المضغوطة طيفًا مستمرًا ، حيث تمتزج الألوان بسلاسة مع بعضها البعض. تفسر طبيعة مظهر الطيف بحقيقة أن كل عنصر له مجموعته الخاصة من الطيف المنبعث. تسمح هذه الخاصية باستخدام التحليل الطيفي لتحديد التركيب الكيميائي للمادة. المطياف هو جهاز يستخدم لدراسة التركيب الطيفي للضوء المنبعث من مصدر معين. يتم إجراء التحلل باستخدام محزوز الحيود (أفضل) أو المنشور ؛ وتستخدم بصريات الكوارتز لدراسة منطقة الأشعة فوق البنفسجية. 68. المفعول الكهروضوئي وقوانينه. كمية الضوء. معادلة أينشتاين للتأثير الكهروضوئي. تطبيق التأثير الكهروضوئي في التكنولوجيا. تسمى ظاهرة سحب الإلكترونات من الأجسام الصلبة والسائلة تحت تأثير الضوء بالتأثير الكهروضوئي الخارجي ، والإلكترونات المسحوبة بهذه الطريقة تسمى الإلكترونات الضوئية. تم وضع قوانين التأثير الكهروضوئي بشكل تجريبي - يتم تحديد السرعة القصوى للإلكترونات الضوئية من خلال تردد الضوء ولا تعتمد على شدتها ، ولكل مادة حدها الأحمر الخاص بالتأثير الكهروضوئي ، أي مثل هذا التردد n دقيقة حيث لا يزال التأثير الكهروضوئي ممكنًا ، فإن عدد الإلكترونات الضوئية الممزقة في الثانية يتناسب طرديًا مع شدة الضوء. تم أيضًا إنشاء القصور الذاتي للتأثير الكهروضوئي - يحدث فورًا بعد بدء الإضاءة ، بشرط تجاوز الحد الأحمر. يمكن تفسير التأثير الكهروضوئي بمساعدة نظرية الكم ، التي تؤكد على عدم تفرغ الطاقة. تتكون الموجة الكهرومغناطيسية ، وفقًا لهذه النظرية ، من أجزاء منفصلة - كوانتا (فوتونات). عند امتصاص كمية من الطاقة ، يكتسب الإلكترون الضوئي طاقة حركية يمكن إيجادها من معادلة أينشتاين للتأثير الكهروضوئي ، حيث A 0 هي وظيفة العمل ، معلمة المادة. يتناسب عدد الإلكترونات الضوئية التي تغادر السطح المعدني مع عدد الإلكترونات ، والتي بدورها تعتمد على الإضاءة (شدة الضوء). 69. تجارب رذرفورد على تشتت جسيمات ألفا. النموذج النووي للذرة. المسلمات الكمومية بوهر. ينتمي النموذج الأول لبنية الذرة إلى طومسون. واقترح أن الذرة عبارة عن كرة موجبة الشحنة ، وبداخلها بقع من الإلكترونات سالبة الشحنة. أجرى رذرفورد تجربة على ترسيب جسيمات ألفا السريعة على لوح معدني. في الوقت نفسه ، لوحظ أن بعضها ينحرف قليلاً عن التكاثر المستقيم ، وبعضها ينحرف بزوايا أكبر من 2 0. تم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن الشحنة الموجبة في الذرة لا يتم احتوائها بشكل موحد ، ولكن في حجم معين ، أصغر بكثير من حجم الذرة. كان يسمى هذا الجزء المركزي نواة الذرة ، حيث تتركز الشحنة الموجبة وكل الكتلة تقريبًا. نصف قطر النواة الذرية له أبعاد في حدود 10-15 م ، كما اقترح رذرفورد ما يسمى. النموذج الكوكبي للذرة ، والذي بموجبه تدور الإلكترونات حول الذرة مثل الكواكب حول الشمس. نصف قطر أبعد مدار = نصف قطر الذرة. لكن هذا النموذج يتناقض مع الديناميكا الكهربائية ، لأن الحركة المتسارعة (بما في ذلك الإلكترونات في دائرة) مصحوبة بانبعاث موجات كهرومغناطيسية. وبالتالي ، يفقد الإلكترون طاقته تدريجياً ويجب أن يسقط على النواة. في الواقع ، لا يحدث انبعاث أو سقوط للإلكترون. قدم ن. بور تفسيرًا لذلك ، حيث طرح افتراضين - يمكن للنظام الذري أن يكون فقط في حالات معينة لا يوجد فيها انبعاث ضوئي ، على الرغم من تسارع الحركة ، وأثناء الانتقال من حالة إلى أخرى ، إما الامتصاص أو انبعاث كمية تحدث وفقًا للقانون حيث يكون ثابت بلانك. يتم تحديد حالات ثابتة مختلفة ممكنة من العلاقة ، أين نهو عدد صحيح. بالنسبة لحركة إلكترون في دائرة في ذرة هيدروجين ، يكون التعبير التالي صحيحًا: قوة كولوم للتفاعل مع النواة. من هنا. أولئك. في ضوء افتراض بوهر لتكميم الطاقة ، فإن الحركة ممكنة فقط على طول المدارات الدائرية الثابتة ، والتي يتم تعريف نصف قطرها على أنها. جميع الحالات ، باستثناء حالة واحدة ، ثابتة بشكل مشروط ، وفقط في حالة واحدة - الحالة الأرضية ، حيث يمتلك الإلكترون الحد الأدنى من احتياطي الطاقة - يمكن للذرة أن تبقى لفترة طويلة بشكل تعسفي ، وتسمى الحالات المتبقية متحمسًا. 70. انبعاث وامتصاص الضوء بواسطة الذرات. الليزر. يمكن للذرات أن تبعث كمات ضوئية تلقائيًا ، بينما تمر بشكل غير مترابط (لأن كل ذرة تنبعث بشكل مستقل عن الذرات الأخرى) وتسمى عفوية. يمكن أن يحدث انتقال الإلكترون من المستوى الأعلى إلى المستوى السفلي تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي الخارجي بتردد يساوي تردد الانتقال. يسمى هذا الإشعاع محفزًا (مستحثًا). أولئك. نتيجة لتفاعل ذرة مثارة مع فوتون بالتردد المقابل ، هناك احتمال كبير لظهور فوتونين متطابقين لهما نفس الاتجاه والتردد. من سمات الانبعاث المحفّز أنه أحادي اللون ومتماسك. هذه الخاصية هي أساس تشغيل الليزر (مولدات الكم الضوئية). لكي تقوم مادة ما بتضخيم الضوء الذي يمر عبرها ، من الضروري أن تكون أكثر من نصف إلكتروناتها في حالة إثارة. تسمى هذه الحالة دولة ذات مستوى سكاني معكوس. في هذه الحالة ، يحدث امتصاص الفوتونات بشكل أقل تكرارًا من الانبعاث. لتشغيل الليزر على قضيب روبي ، ما يسمى ب. مصباح المضخة ، ومعنى ذلك هو إنشاء مجموعة عكسية. في هذه الحالة ، إذا مرت ذرة واحدة من الحالة المستقرة إلى الحالة الأرضية ، فسيحدث تفاعل متسلسل لانبعاث الفوتون. باستخدام شكل مناسب (مكافئ) للمرآة العاكسة ، من الممكن إنشاء شعاع في اتجاه واحد. تحدث الإضاءة الكاملة لجميع الذرات المُثارة في غضون 10-10 ثوانٍ ، وبالتالي تصل طاقة الليزر إلى مليارات الواط. توجد أيضًا أشعة الليزر على مصابيح الغاز ، والتي تتمثل ميزتها في استمرارية الإشعاع. 70. تكوين نواة الذرة. النظائر. طاقة ربط النوى الذرية. التفاعلات النووية. الشحنة الكهربائية لنواة الذرة فيساوي حاصل ضرب الشحنة الكهربائية الأولية هإلى الرقم التسلسلي ضعنصر كيميائي في الجدول الدوري. الذرات التي لها نفس الهيكل لها نفس غلاف الإلكترون ولا يمكن تمييزها كيميائيًا. تستخدم الفيزياء النووية وحدات القياس الخاصة بها. 1 فيرمي - 1 فيمتومتر ،. 1 وحدة كتلة ذرية تساوي 1/12 من كتلة ذرة كربون. . تسمى الذرات التي لها نفس الشحنة النووية ولكن الكتل المختلفة نظائر. تختلف النظائر في أطيافها. تتكون نواة الذرة من البروتونات والنيوترونات. عدد البروتونات في النواة يساوي عدد الشحنة ض، فإن عدد النيوترونات هو الكتلة مطروحًا منها عدد البروتونات من الألف إلى الياء = ن. الشحنة الموجبة للبروتون تساوي عدديًا شحنة الإلكترون ، وكتلة البروتون تساوي 1.007 amu. النيوترون ليس له شحنة كتلته 1.009 amu. (النيوترون أثقل من البروتون بأكثر من كتلتين إلكترونيتين). تكون النيوترونات مستقرة فقط في تكوين النوى الذرية ؛ في شكل حر ، تعيش لمدة 15 دقيقة تقريبًا وتتحلل إلى بروتون وإلكترون ومضاد نيوترينو. تتجاوز قوة الجاذبية بين النوى في النواة القوة الكهروستاتيكية للتنافر بمقدار 10 36 مرة. يفسر استقرار النوى وجود قوى نووية خاصة. على مسافة 1 fm من البروتون ، تكون القوى النووية أعلى بـ 35 مرة من قوى كولوم ، لكنها تتناقص بسرعة كبيرة ، ويمكن إهمالها على مسافة حوالي 1.5 fm. لا تعتمد القوى النووية على ما إذا كان للجسيم شحنة. أظهرت القياسات الدقيقة لكتل ​​النوى الذرية وجود فرق بين كتلة النواة والجمع الجبري لكتل ​​النوى المكونة لها. يتطلب الأمر طاقة لتقسيم نواة الذرة إلى مكوناتها. الكمية تسمى عيب الكتلة. يُطلق على الحد الأدنى من الطاقة التي يجب إنفاقها على تقسيم النواة إلى نوياتها المكونة اسم طاقة الارتباط للنواة ، والتي يتم إنفاقها على القيام بعمل ضد قوى الجذب النووية. تسمى نسبة طاقة الربط إلى رقم الكتلة طاقة الربط المحددة. التفاعل النووي هو تحول النواة الذرية الأصلية ، عند التفاعل مع أي جسيم ، إلى آخر يختلف عن الجسيم الأصلي. نتيجة لتفاعل نووي ، يمكن أن تنبعث جزيئات أو أشعة جاما. هناك نوعان من التفاعلات النووية - لتنفيذ بعضها ، من الضروري إنفاق الطاقة ، بالنسبة للآخرين ، يتم إطلاق الطاقة. تسمى الطاقة المنبعثة ناتج تفاعل نووي. في التفاعلات النووية ، يتم استيفاء جميع قوانين الحفظ. يأخذ قانون حفظ الزخم الزاوي شكل قانون حفظ الدوران. 71. النشاط الإشعاعي. أنواع الإشعاع المشع وخصائصه. النوى لديها القدرة على الاضمحلال بشكل تلقائي. في هذه الحالة ، تكون النوى فقط مستقرة ولديها الحد الأدنى من الطاقة مقارنة بتلك التي يمكن أن تتحول إليها النواة تلقائيًا. النوى ، التي يوجد فيها عدد من البروتونات أكثر من النيوترونات ، غير مستقرة ، لأن تزداد قوة رد الفعل كولوم. النوى التي تحتوي على المزيد من النيوترونات هي أيضًا غير مستقرة ، لأن كتلة النيوترون أكبر من كتلة البروتون ، وتؤدي الزيادة في الكتلة إلى زيادة الطاقة. يمكن إطلاق النوى من الطاقة الزائدة إما عن طريق الانشطار إلى أجزاء أكثر استقرارًا (تحلل ألفا وانشطار) ، أو عن طريق تغيير الشحنة (اضمحلال بيتا). تحلل ألفا هو الانشطار التلقائي لنواة الذرة إلى جسيم ألفا ونواة المنتج. تخضع جميع العناصر الأثقل من اليورانيوم لاضمحلال ألفا. يتم تحديد قدرة جسيم ألفا على التغلب على جاذبية النواة من خلال تأثير النفق (معادلة شرودنغر). أثناء تحلل ألفا ، لا يتم تحويل كل طاقة النواة إلى الطاقة الحركية لحركة نواة المنتج وجسيم ألفا. يمكن أن يذهب جزء من الطاقة إلى إثارة ذرة نواة المنتج. وهكذا ، بعد مرور بعض الوقت على الانحلال ، يُصدر لب المنتج عدة كمات جاما ويعود إلى حالته الطبيعية. هناك أيضًا نوع آخر من الانحلال - الانشطار النووي التلقائي. أخف عنصر قادر على مثل هذا الاضمحلال هو اليورانيوم. الانحلال يحدث وفقا للقانون حيث تيهو نصف العمر ، ثابت لنظير معين. اضمحلال بيتا هو التحول التلقائي لنواة الذرة ، ونتيجة لذلك تزداد شحنتها بمقدار واحد بسبب انبعاث الإلكترون. لكن كتلة النيوترون تتجاوز مجموع كتل البروتون والإلكترون. هذا بسبب إطلاق جسيم آخر - إلكترون مضاد نيوترينو . ليس فقط النيوترون يمكن أن يتحلل. البروتون الحر مستقر ، ولكن عند تعرضه للجسيمات ، يمكن أن يتحلل إلى نيوترون ، وبوزيترون ، ونيوترينو. إذا كانت طاقة النواة الجديدة أقل ، يحدث اضمحلال بيتا البوزيترون. . مثل تسوس ألفا ، يمكن أن يكون تسوس بيتا مصحوبًا أيضًا بإشعاع جاما. 72. طرق تسجيل الإشعاعات المؤينة. تتمثل طريقة الاستحلاب الضوئي في إرفاق عينة بلوحة فوتوغرافية ، وبعد التطوير ، من الممكن تحديد كمية وتوزيع مادة مشعة معينة في العينة من خلال سمك وطول أثر الجسيم عليها. عداد الوميض هو جهاز يمكن من خلاله مراقبة تحول الطاقة الحركية لجسيم سريع إلى طاقة وميض ضوئي ، والذي بدوره يبدأ تأثيرًا كهروضوئيًا (نبضة تيار كهربائي) ، والتي يتم تضخيمها وتسجيلها . الغرفة السحابية عبارة عن غرفة زجاجية مملوءة بالهواء وأبخرة كحولية مفرطة التشبع. عندما يتحرك الجسيم عبر الحجرة ، فإنه يؤين الجزيئات التي يبدأ حولها التكثيف على الفور. تشكل سلسلة القطرات المتكونة نتيجة لذلك مسارًا للجسيمات. تعمل غرفة الفقاعة على نفس المبادئ ، لكن المسجل عبارة عن سائل قريب من نقطة الغليان. عداد تفريغ الغاز (عداد جيجر) - أسطوانة مملوءة بغاز مخلخ وخيط ممتد من موصل. يتسبب الجسيم في تأين الغاز ، وتتباعد الأيونات تحت تأثير مجال كهربائي إلى القطب السالب والأنود ، مما يؤدي إلى تأين الذرات الأخرى على طول الطريق. يحدث تفريغ إكليلي ، يتم تسجيل الدافع منه. 73. سلسلة من ردود الفعل لانشطار نوى اليورانيوم. في الثلاثينيات من القرن الماضي ، ثبت تجريبيًا أنه عند تعريض اليورانيوم للإشعاع بالنيوترونات ، تتشكل نوى اللانثانم ، والتي لا يمكن أن تتشكل نتيجة لاضمحلال ألفا أو بيتا. تتكون نواة اليورانيوم 238 من 82 بروتونًا و 146 نيوترونًا. عند الانشطار إلى النصف تمامًا ، يجب أن يتكون البراسيوديميوم ، ولكن في النواة المستقرة للبراسيوديميوم هناك 9 نيوترونات أقل. لذلك ، أثناء انشطار اليورانيوم ، تتشكل نوى أخرى وفائض من النيوترونات الحرة. في عام 1939 ، تم تنفيذ أول انشطار اصطناعي لنواة اليورانيوم. في هذه الحالة ، تم إطلاق 2-3 نيوترون حر و 200 ميجا إلكترون فولت من الطاقة ، وتم إطلاق حوالي 165 ميجا إلكترون فولت في شكل الطاقة الحركية لنواة شظية أو أو. في ظل ظروف مواتية ، يمكن أن تسبب النيوترونات المحررة انشطار نوى يورانيوم أخرى. يصف عامل مضاعفة النيوترونات كيفية سير التفاعل. إذا كان أكثر من واحد. ثم مع كل انشطار يزداد عدد النيوترونات ، ويسخن اليورانيوم إلى درجة حرارة تصل إلى عدة ملايين من الدرجات ، ويحدث انفجار نووي. عندما يكون معامل الانقسام أقل من واحد ، يتحلل التفاعل ، وعندما يكون يساوي واحدًا ، يتم الحفاظ عليه عند مستوى ثابت ، والذي يستخدم في المفاعلات النووية. من بين النظائر الطبيعية لليورانيوم ، النواة فقط هي القادرة على الانشطار ، والنظير الأكثر شيوعًا يمتص النيوترون ويتحول إلى بلوتونيوم وفقًا للمخطط. يشبه البلوتونيوم 239 في خصائصه اليورانيوم 235. 74. مفاعل نووي. تفاعل نووي حراري. هناك نوعان من المفاعلات النووية - نيوترونات بطيئة وسريعة. معظم النيوترونات التي يتم إطلاقها أثناء الانشطار لها طاقة تتراوح ما بين 1-2 ميغا إلكترون فولت وسرعتها حوالي 10 7 م / ث. تسمى هذه النيوترونات بسرعة ، ويتم امتصاصها بشكل متساوٍ من قبل كل من اليورانيوم 235 واليورانيوم 238 ، ومنذ ذلك الحين. هناك نظير أكثر ثقلاً ، لكنه لا ينقسم ، ثم لا يتطور التفاعل المتسلسل. تسمى النيوترونات التي تتحرك بسرعة حوالي 2 × 10 3 م / ث بالنيوترونات الحرارية. يتم امتصاص هذه النيوترونات بنشاط أكبر من النيوترونات السريعة بواسطة اليورانيوم 235. وبالتالي ، من أجل إجراء تفاعل نووي متحكم فيه ، من الضروري إبطاء النيوترونات إلى السرعات الحرارية. الوسيط الأكثر شيوعًا في المفاعلات هو الجرافيت والماء العادي والثقيل. تستخدم الماصات والعاكسات للحفاظ على وحدة عامل الانقسام. الماصات هي قضبان من الكادميوم والبورون تلتقط النيوترونات الحرارية والعاكس والبريليوم. إذا تم استخدام اليورانيوم المخصب بنظير كتلته 235 كوقود ، فيمكن للمفاعل أن يعمل بدون وسيط على النيوترونات السريعة. في مثل هذا المفاعل ، يتم امتصاص معظم النيوترونات بواسطة اليورانيوم 238 ، والذي يتحول من خلال اثنين من اضمحلال بيتا إلى البلوتونيوم 239 ، وهو أيضًا وقود نووي ومصدر للأسلحة النووية. وبالتالي ، فإن المفاعل النيوتروني السريع ليس فقط محطة للطاقة ، ولكنه أيضًا مُولِّد للوقود للمفاعل. العيب هو الحاجة إلى تخصيب اليورانيوم بنظير خفيف. يتم إطلاق الطاقة في التفاعلات النووية ليس فقط بسبب انشطار النوى الثقيلة ، ولكن أيضًا بسبب مزيج من النوى الخفيفة. للانضمام إلى النوى ، من الضروري التغلب على قوة التنافر كولوم ، والتي تكون ممكنة عند درجة حرارة البلازما من حوالي 10 7-108 ك. . ينتج عن تخليق 1 جرام من الهيليوم طاقة تعادل حرق 10 أطنان من وقود الديزل. يمكن التحكم في تفاعل نووي حراري عن طريق تسخينه إلى درجة حرارة مناسبة عن طريق تمرير تيار كهربائي خلاله أو باستخدام الليزر. 75. التأثير البيولوجي للإشعاع المؤين. الحماية من الإشعاع. استخدام النظائر المشعة. مقياس تأثير أي نوع من الإشعاع على مادة ما هو جرعة الإشعاع الممتصة. وحدة الجرعة هي اللون الرمادي ، والتي تساوي الجرعة التي يتم بها تحويل 1 جول من الطاقة إلى مادة مشععة كتلتها 1 كجم. لأن لا يرتبط التأثير الفيزيائي لأي إشعاع على مادة ما بالتسخين بقدر ما يرتبط بالتأين ، ثم تم إدخال وحدة جرعة التعرض ، والتي تميز تأثير التأين للإشعاع على الهواء. وحدة جرعة التعرض خارج النظام هي رونتجن ، وتساوي 2.58 × 10 -4 س / كغ. بجرعة تعريض مقدارها 1 رونتجن ، يحتوي 1 سم 3 من الهواء على 2 مليار زوج من الأيونات. مع نفس الجرعة الممتصة ، فإن تأثير أنواع مختلفة من الإشعاع ليس هو نفسه. كلما كان الجسيم أثقل ، كان تأثيره أقوى (ومع ذلك ، يكون أثقل ويسهل احتجازه). يتميز الاختلاف في التأثير البيولوجي للإشعاع بمعامل كفاءة بيولوجي يساوي وحدة أشعة جاما ، و 3 للنيوترونات الحرارية ، و 10 للنيوترونات بطاقة 0.5 ميغا إلكترون فولت. الجرعة المضروبة في المعامل تميز التأثير البيولوجي للجرعة وتسمى الجرعة المكافئة ، مقاسة بالسيفرت. الآلية الرئيسية للعمل على الجسم هي التأين. تدخل الأيونات في تفاعل كيميائي مع الخلية وتعطل نشاطها ، مما يؤدي إلى موت الخلية أو حدوث طفرة. يبلغ معدل التعرض للخلفية الطبيعية 2 ملي سيفرت سنويًا ، بالنسبة للمدن بالإضافة إلى +1 ملي سيفرت سنويًا. 76. مطلق سرعة الضوء. عناصر محطة الخدمة. الديناميات النسبية. من الناحية التجريبية ، وجد أن سرعة الضوء لا تعتمد على الإطار المرجعي الذي يوجد فيه المراقب. من المستحيل أيضًا تسريع أي جسيم أولي ، مثل الإلكترون ، إلى سرعة مساوية لسرعة الضوء. تم حل التناقض بين هذه الحقيقة ومبدأ غاليليو في النسبية بواسطة أ. أينشتاين. يتكون أساس نظريته [الخاصة] للنسبية من افتراضين: أي عمليات فيزيائية تسير بنفس الطريقة في أطر مرجعية مختلفة بالقصور الذاتي ، وسرعة الضوء في الفراغ لا تعتمد على سرعة مصدر الضوء و مراقب. تسمى الظواهر التي وصفتها نظرية النسبية بالنسبية. في نظرية النسبية ، يتم تقديم فئتين من الجسيمات - تلك التي تتحرك بسرعات أقل من من، والتي يمكن أن يرتبط بها النظام المرجعي ، وتلك التي تتحرك بسرعات مساوية من، والتي لا يمكن ربط الأنظمة المرجعية بها. بضرب هذه المتباينة () في ، نحصل على. هذا التعبير هو قانون نسبي لجمع السرعات ، يتزامن مع قانون نيوتن في الخامس<. لأي سرعات نسبية للأطر المرجعية بالقصور الذاتي V. الوقت الخاص ، أي الذي يعمل في الإطار المرجعي المرتبط بالجسيم ثابت ، أي لا يعتمد على اختيار الإطار المرجعي بالقصور الذاتي. يعدل مبدأ النسبية هذا البيان ، قائلاً إنه في كل إطار بالقصور الذاتي للوقت المرجعي يتدفق بنفس الطريقة ، ولكن لا يوجد وقت واحد مطلق للجميع. تنسيق الوقت مرتبط بالوقت المناسب بموجب القانون . من خلال تربيع هذا المقدار ، نحصل على. القيمة سيسمى الفاصل الزمني. نتيجة قانون النسبية لإضافة السرعة هو تأثير دوبلر ، الذي يميز التغيير في تردد التذبذب اعتمادًا على سرعات مصدر الموجة والمراقب. عندما يتحرك المراقب بزاوية Q إلى المصدر ، يتغير التردد وفقًا للقانون . عند الابتعاد عن المصدر ، يتحول الطيف إلى ترددات أقل تتوافق مع طول موجي أطول ، أي إلى اللون الأحمر ، عند الاقتراب - إلى اللون الأرجواني. يتغير الزخم أيضًا بسرعات قريبة من من:. 77. الجسيمات الأولية. في البداية ، تضمنت الجسيمات الأولية البروتون والنيوترون والإلكترون ، وفيما بعد - الفوتون. عندما تم اكتشاف اضمحلال النيوترونات ، تمت إضافة الميونات والبيونات إلى عدد الجسيمات الأولية. تراوحت كتلتها من 200 إلى 300 كتلة إلكترون. على الرغم من حقيقة أن النيوترون يتحلل إلى تدفق وإلكترون ونيوترينو ، فإن هذه الجسيمات لا توجد بداخله ، وتعتبر جسيمًا أوليًا. معظم الجسيمات الأولية غير مستقرة ولها نصف عمر من 10 -6 -10 -16 ثانية. في نظرية ديراك النسبية لحركة الإلكترون في الذرة ، يتبع ذلك أن الإلكترون يمكن أن يكون له توأم بشحنة معاكسة. يسمى هذا الجسيم الموجود في الإشعاع الكوني بالبوزيترون. بعد ذلك ، ثبت أن كل الجسيمات لها جسيماتها المضادة ، والتي تختلف في الدوران والشحنة (إن وجدت). هناك أيضًا جسيمات محايدة حقًا تتطابق تمامًا مع الجسيمات المضادة (pi-null-meson و eta-null-meson). ظاهرة الفناء هي التدمير المتبادل لجسيمين مضادين مع إطلاق الطاقة ، على سبيل المثال . وفقًا لقانون الحفاظ على الطاقة ، تتناسب الطاقة المنبعثة مع مجموع كتل الجسيمات المنحلة. وفقًا لقوانين الحفظ ، لا تظهر الجسيمات منفردة أبدًا. تنقسم الجسيمات إلى مجموعات ، بترتيب زيادة الكتلة - الفوتون ، واللبتونات ، والميزونات ، والباريونات. في المجموع ، هناك 4 أنواع من التفاعلات الأساسية (غير القابلة للاختزال للآخرين) - الجاذبية ، والتفاعلات الكهرومغناطيسية ، والتفاعلات الضعيفة والقوية. يُفسر التفاعل الكهرومغناطيسي من خلال تبادل الفوتونات الافتراضية (من عدم اليقين في Heisenberg ، يترتب على ذلك أنه في وقت قصير ، يمكن للإلكترون ، بسبب طاقته الداخلية ، إطلاق كمية ، والتعويض عن فقدان الطاقة عن طريق التقاط نفس الشيء. يمتص الكم المنبعث من قبل آخر ، وبالتالي يوفر التفاعل.) ، قوي - عن طريق تبادل الغلوونات (المغزل 1 ، الكتلة 0 ، تحمل شحنة الكوارك "اللون") ، البوزونات المتجهية الضعيفة. لم يتم شرح تفاعل الجاذبية ، ولكن يجب أن يكون لكمات مجال الجاذبية نظريًا كتلة 0 ، تدور 2 (???).

لوصف حركة الجسم ، عليك أن تعرف كيف تتحرك نقاطه المختلفة. ومع ذلك ، في حالة الحركة الانتقالية ، تتحرك جميع نقاط الجسم بنفس الطريقة. لذلك ، لوصف الحركة متعدية الجسم ، يكفي وصف حركة إحدى نقاطه.

أيضًا ، في العديد من مشاكل الميكانيكا ، ليست هناك حاجة للإشارة إلى مواضع الأجزاء الفردية من الجسم. إذا كانت أبعاد الجسم صغيرة مقارنة بالمسافات بين الأجسام الأخرى ، فيمكن وصف هذا الجسم كنقطة.

تعريف

نقطة ماديةيسمى الجسم الذي يمكن إهمال أبعاده في ظل ظروف معينة.

تؤكد كلمة "مادة" هنا على الاختلاف بين هذه النقطة والنقطة الهندسية. لا تحتوي النقطة الهندسية على أي خصائص فيزيائية. يمكن أن يكون لنقطة المادة كتلة وشحنة كهربائية وخصائص فيزيائية أخرى.

يمكن اعتبار نفس الجسم نقطة مادية في ظل ظروف معينة ، ولكن ليس في ظل ظروف أخرى. لذلك ، على سبيل المثال ، بالنظر إلى حركة السفينة من ميناء بحري إلى آخر ، يمكن اعتبار السفينة نقطة مادية. ومع ذلك ، عند دراسة حركة الكرة التي تتدحرج على طول سطح السفينة ، لا يمكن اعتبار السفينة نقطة مادية. يمكن وصف حركة أرنبة تهرب من ذئب عبر الغابة بأخذ الأرنب كنقطة مادية. لكن لا يمكنك اعتبار الأرنب نقطة مادية ، واصفا محاولاته للاختباء في حفرة. عند دراسة حركة الكواكب حول الشمس ، يمكن وصفها بنقاط مادية ، ومع الدوران اليومي للكواكب حول محورها ، مثل هذا النموذج غير قابل للتطبيق.

من المهم أن نفهم أن النقاط المادية غير موجودة في الطبيعة. النقطة المادية هي تجريد ، نموذج لوصف الحركة.

أمثلة على حل المشكلات المتعلقة بموضوع "النقطة المادية"

مثال 1

مثال 2

المهمة

حدد أي من الحالات التالية يمكن اعتبار الجسم قيد الدراسة كنقطة مادية: أ) يتم حساب ضغط الجرار على الأرض ؛ ب) احسب الارتفاع الذي ارتفع إليه الصاروخ. ج) حساب الشغل عند رفع بلاطة أرضية ذات كتلة معروفة إلى ارتفاع معين في وضع أفقي ؛ د) تحديد حجم الكرة الفولاذية باستخدام اسطوانة قياس (دورق).

إجابه

أ) عند حساب ضغط الجرار على الأرض ، لا يمكن اعتبار الجرار كنقطة مادية ، لأنه في هذه الحالة من المهم معرفة مساحة سطح المسارات ؛ ب) عند حساب ارتفاع الصاروخ ، يمكن اعتبار الصاروخ نقطة مادية ، حيث يتحرك الصاروخ للأمام والمسافة التي يقطعها الصاروخ. أكبر بكثير من حجمها ج) في هذه الحالة ، يمكن اعتبار لوح الأرضية نقطة مادية. نظرًا لأنه يقوم بحركة انتقالية ولحل المشكلة ، يكفي معرفة إزاحة مركز كتلته ؛ د) عند تحديد حجم الكرة. لا يمكن اعتبار الكرة نقطة مادية ، لأن حجم الكرة أساسي في هذه المشكلة.

مثال 3

المهمة	هل من الممكن أخذ الأرض كنقطة مادية عند حساب: أ) المسافة من الأرض إلى الشمس ؛ ب) المسار الذي تسلكه الأرض في مدارها حول الشمس ؛ ج) طول خط استواء الأرض. د) سرعة حركة نقطة الاستواء أثناء الدوران اليومي للأرض حول محورها ؛ هـ) سرعة الأرض في مدارها حول الشمس؟
إجابه	أ) في ظل هذه الظروف ، يمكن اعتبار الأرض كنقطة مادية ، لأن أبعادها أصغر بكثير من المسافة بينها وبين الشمس ؛ ه) في هذه الحالة ، يمكن اعتبار الأرض نقطة مادية ، لأن أبعاد المدار أكبر بكثير من أبعاد الأرض.

نقطة مادية

نقطة مادية(الجسيم) - أبسط نموذج فيزيائي في الميكانيكا - جسم مثالي ، أبعاده تساوي الصفر ، يمكن للمرء أيضًا اعتبار أبعاد الجسم صغيرة بشكل لا نهائي مقارنة بأبعاد أو مسافات أخرى ضمن افتراضات المشكلة تحت دراسة. يُعرَّف موضع نقطة مادية في الفضاء بأنه موضع نقطة هندسية.

في الممارسة العملية ، تُفهم النقطة المادية على أنها جسم ذو كتلة ، يمكن إهمال حجمها وشكلها عند حل هذه المشكلة.

مع حركة مستقيمة للجسم ، يكون محور إحداثيات واحدًا كافيًا لتحديد موضعه.

الخصائص

تحدد كتلة نقطة مادية وموضعها وسرعتها في أي لحظة زمنية معينة سلوكها وخصائصها الفيزيائية تمامًا.

الآثار

يمكن تخزين الطاقة الميكانيكية بواسطة نقطة مادية فقط في شكل الطاقة الحركية لحركتها في الفضاء ، و (أو) الطاقة الكامنة للتفاعل مع المجال. هذا يعني تلقائيًا أن نقطة المادة غير قادرة على التشوه (فقط الجسم الصلب تمامًا يمكن أن يسمى نقطة مادية) والدوران حول محورها والتغييرات في اتجاه هذا المحور في الفضاء. في الوقت نفسه ، فإن نموذج حركة الجسم الموصوف بواسطة نقطة مادية ، والذي يتكون من تغيير المسافة من مركز دوران لحظي وزاويتين أويلر ، اللتين تحددان اتجاه الخط الذي يربط هذه النقطة بالمركز ، واسع للغاية تستخدم في العديد من فروع الميكانيكا.

قيود

يمكن رؤية قيود تطبيق مفهوم نقطة المادة من هذا المثال: في الغاز المخلخل عند درجة حرارة عالية ، يكون حجم كل جزيء صغير جدًا مقارنة بالمسافة النموذجية بين الجزيئات. يبدو أنه يمكن إهمالها ويمكن اعتبار الجزيء نقطة مادية. ومع ذلك ، ليس هذا هو الحال دائمًا: تعتبر اهتزازات الجزيء ودورانه خزانًا مهمًا لـ "الطاقة الداخلية" للجزيء ، والتي يتم تحديد "سعتها" من خلال حجم الجزيء وبنيته وخصائصه الكيميائية. في التقريب الجيد ، يمكن أحيانًا اعتبار الجزيء أحادي الذرة (الغازات الخاملة ، والأبخرة المعدنية ، وما إلى ذلك) كنقطة مادية ، ولكن حتى في مثل هذه الجزيئات عند درجة حرارة عالية بما فيه الكفاية ، لوحظ إثارة قذائف الإلكترون بسبب الاصطدامات الجزيئية ، متبوعة عن طريق الانبعاث.

ملاحظات

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

• حركة ميكانيكية
• جسم صلب تمامًا

تعرف على "النقطة المادية" في القواميس الأخرى:

نقطة الموادهي نقطة ذات كتلة. في الميكانيكا ، يتم استخدام مفهوم النقطة المادية في الحالات التي لا تلعب فيها أبعاد وشكل الجسم دورًا في دراسة حركته ، ولكن الكتلة فقط هي المهمة. يمكن اعتبار أي جسم تقريبًا كنقطة مادية ، إذا ... قاموس موسوعي كبير

نقطة المواد- مفهوم تم إدخاله في الميكانيكا لتعيين شيء ما ، والذي يعتبر بمثابة نقطة لها كتلة. يُعرَّف موضع M. t في اليمين بأنه موضع geom. النقاط ، مما يبسط إلى حد كبير حل المشكلات في الميكانيكا. في الممارسة العملية ، يمكن اعتبار الجسد ... ... موسوعة فيزيائية

نقطة مادية- نقطة مع كتلة. [مجموعة من الشروط الموصى بها. العدد 102. الميكانيكا النظرية. أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. لجنة المصطلحات العلمية والتقنية. 1984] موضوعات الميكانيكا النظرية EN جسيم DE مادة Punkt FR point matériel ... دليل المترجم الفني

نقطة المواد الموسوعة الحديثة

نقطة المواد- في الميكانيكا: جسم صغير للغاية. قاموس الكلمات الأجنبية المدرجة في اللغة الروسية. Chudinov A.N. ، 1910 ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية

نقطة مادية- MATERIAL POINT ، وهو مفهوم تم إدخاله في الميكانيكا لتعيين جسم يمكن إهمال حجمه وشكله. يُعرَّف موضع نقطة مادية في الفضاء بأنه موضع نقطة هندسية. يمكن اعتبار الجسد ماديا ... ... قاموس موسوعي مصور

نقطة مادية- مفهوم تم تقديمه في الميكانيكا لجسم ذي حجم متناهي الصغر وله كتلة. يُعرَّف موضع نقطة مادية في الفضاء بأنه موضع نقطة هندسية ، مما يبسط حل المشكلات في الميكانيكا. يمكن لأي شخص تقريبًا ... ... قاموس موسوعي

نقطة مادية- نقطة هندسية مع كتلة ؛ النقطة المادية هي صورة مجردة لجسم مادي له كتلة وليس له أبعاد ... بدايات علوم الطبيعة الحديثة

نقطة مادية- المواد المستخدمة في وضعيات الحالة T sritis fizika atitikmenys: angl. نقطة الكتلة نقطة مادية vok. ماسينبونكت ، م ؛ مادة البنكت ، روس. النقطة المادية ، و ؛ نقطة الكتلة ، fpranc. كتلة نقطة ، م ؛ مادة نقطة ، م ... Fizikos terminų žodynas

نقطة مادية- نقطة ذات كتلة ... القاموس التوضيحي للمصطلحات البوليتكنيك

كتب

• مجموعة من الجداول. الفيزياء. الصف 9 (20 جدول). ألبوم تعليمي من 20 ورقة. نقطة مادية. إحداثيات الجسم المتحرك. التسريع. قوانين نيوتن. قانون الجاذبية الكونية. الحركة المستقيمة والمنحنية. حركة الجسم على طول ...

تعريف

النقطة المادية هي جسم مجهري يمكن إهمال أبعاده وشكله ودورانه وبنيته الداخلية عند وصف حركته.

لا تعتمد مسألة ما إذا كان يمكن اعتبار جسم معين كنقطة مادية على حجم هذا الجسم ، ولكن على ظروف حل المشكلة. على سبيل المثال ، نصف قطر الأرض أقل بكثير من المسافة من الأرض إلى الشمس ، ويمكن وصف حركتها المدارية جيدًا بأنها حركة نقطة مادية لها كتلة تساوي كتلة الأرض وتقع في نطاقها. المركز. ومع ذلك ، عند النظر في الحركة اليومية للأرض حول محورها ، فإن استبدالها بنقطة مادية لا معنى له. إن قابلية تطبيق نموذج النقطة المادية على جسم معين لا يعتمد كثيرًا على حجم الجسم نفسه ، ولكن على ظروف حركته. على وجه الخصوص ، وفقًا للنظرية المتعلقة بحركة مركز كتلة النظام أثناء الحركة الانتقالية ، يمكن اعتبار أي جسم صلب نقطة مادية ، يتزامن موضعها مع مركز كتلة الجسم.

تحدد الكتلة والموضع والسرعة وبعض الخصائص الفيزيائية الأخرى لنقطة مادية في أي لحظة زمنية معينة سلوكها تمامًا.

يُعرَّف موضع نقطة مادية في الفضاء بأنه موضع نقطة هندسية. في الميكانيكا الكلاسيكية ، يُفترض أن تكون كتلة نقطة مادية ثابتة في الزمن ومستقلة عن أي سمات لحركتها وتفاعلها مع الأجسام الأخرى. في النهج البديهية لبناء الميكانيكا الكلاسيكية ، يتم قبول ما يلي كأحد البديهيات:

اكسيوم

نقطة المادة هي نقطة هندسية مرتبطة بعدد قياسي يسمى الكتلة: $ (r، m) $ ، حيث $ r $ هو متجه في الفضاء الإقليدي المرتبط ببعض أنظمة الإحداثيات الديكارتية. يُفترض أن تكون الكتلة ثابتة ومستقلة عن موضع النقطة في المكان أو الزمان.

يمكن تخزين الطاقة الميكانيكية بواسطة نقطة مادية فقط في شكل الطاقة الحركية لحركتها في الفضاء و (أو) الطاقة الكامنة للتفاعل مع المجال. هذا يعني تلقائيًا أن نقطة المادة غير قادرة على التشوه (فقط الجسم الصلب تمامًا يمكن أن يسمى نقطة مادية) والدوران حول محورها والتغييرات في اتجاه هذا المحور في الفضاء. في نفس الوقت ، نموذج حركة الجسم الموصوف بنقطة مادية ، والذي يتكون من تغيير المسافة من مركز دوران لحظي وزاويتين أويلر تحددان اتجاه الخط الذي يربط هذه النقطة بالمركز ، يستخدم على نطاق واسع للغاية في العديد من فروع الميكانيكا.

طريقة دراسة قوانين حركة الأجسام الحقيقية من خلال دراسة حركة نموذج مثالي - نقطة مادية - هي الطريقة الرئيسية في الميكانيكا. يمكن تمثيل أي جسم عياني كمجموعة من نقاط المواد المتفاعلة g ، مع كتل تساوي كتل أجزائه. يتم تقليل دراسة حركة هذه الأجزاء إلى دراسة حركة النقاط المادية.

يمكن رؤية قيود تطبيق مفهوم نقطة المادة من هذا المثال: في الغاز المخلخل عند درجة حرارة عالية ، يكون حجم كل جزيء صغير جدًا مقارنة بالمسافة النموذجية بين الجزيئات. يبدو أنه يمكن إهمالها ويمكن اعتبار الجزيء نقطة مادية. ومع ذلك ، ليس هذا هو الحال دائمًا: تعتبر اهتزازات الجزيء ودورانه خزانًا مهمًا لـ "الطاقة الداخلية" للجزيء ، والتي يتم تحديد "سعتها" من خلال حجم الجزيء وبنيته وخصائصه الكيميائية. في التقريب الجيد ، يمكن أحيانًا اعتبار الجزيء أحادي الذرة (الغازات الخاملة ، والأبخرة المعدنية ، وما إلى ذلك) كنقطة مادية ، ولكن حتى في مثل هذه الجزيئات عند درجة حرارة عالية بما فيه الكفاية ، لوحظ إثارة قذائف الإلكترون بسبب الاصطدامات الجزيئية ، عن طريق الانبعاث.

التمرين 1

أ) دخول السيارة إلى المرآب.

ب) سيارة على طريق فورونيج - روستوف السريع؟

أ) لا يمكن اعتبار السيارة التي تدخل المرآب كنقطة مادية ، حيث تكون أبعاد السيارة في ظل هذه الظروف مهمة ؛

ب) يمكن اعتبار سيارة على الطريق السريع فورونيج روستوف كنقطة مادية ، لأن أبعاد السيارة أصغر بكثير من المسافة بين المدن.

هل يمكن اعتبارها نقطة جوهرية:

أ) الصبي الذي يسير مسافة كيلومتر واحد في طريقه إلى المنزل من المدرسة ؛

ب) صبي يقوم بالتمارين الرياضية.

أ) عندما يسير الصبي العائد من المدرسة مسافة كيلومتر واحد إلى المنزل ، فيمكن اعتبار الصبي في هذه الحركة نقطة مادية ، لأن حجمه صغير مقارنة بالمسافة التي يمشيها.

ب) عندما يقوم نفس الصبي بتمارين الصباح ، فلا يمكن اعتباره نقطة جوهرية.

مفهوم النقطة المادية. مسار. المسار والحركة. نظام مرجعي. السرعة والتسارع في حركة منحنية. التسارع الطبيعي والماسي. تصنيف الحركات الميكانيكية.

موضوع الميكانيكا . الميكانيكا هي فرع من فروع الفيزياء مكرس لدراسة قوانين أبسط أشكال حركة المادة - الحركة الميكانيكية.

علم الميكانيكا يتكون من ثلاثة أقسام فرعية: علم الحركة ، وديناميكيات وإحصاءات.

معادلات الحركة يدرس حركة الأجسام دون مراعاة الأسباب المسببة لها. تعمل بكميات مثل الإزاحة والمسافة المقطوعة والوقت والسرعة والتسارع.

ديناميات يستكشف القوانين والأسباب التي تؤدي إلى حركة الجسد ، أي. يدرس حركة الأجسام المادية تحت تأثير القوى المطبقة عليها. يتم إضافة الكميات الحركية إلى الكميات الحركية - القوة والكتلة.

فيثابتة التحقيق في شروط التوازن لنظام من الهيئات.

حركة ميكانيكية الجسد هو التغيير في موضعه في الفضاء بالنسبة للأجسام الأخرى بمرور الوقت.

نقطة مادية - جسم يمكن إهمال حجمه وشكله في ظل ظروف الحركة المعينة ، مع الأخذ في الاعتبار كتلة الجسم المركزة عند نقطة معينة. نموذج نقطة المادة هو أبسط نموذج لحركة الجسم في الفيزياء. يمكن اعتبار الجسم نقطة مادية عندما تكون أبعاده أصغر بكثير من المسافات المميزة في المشكلة.

لوصف الحركة الميكانيكية ، من الضروري الإشارة إلى الجسم بالنسبة إلى الحركة. يسمى الجسم الذي لا يتحرك الذي تم اختياره بشكل تعسفي ، والذي يتم اعتبار حركة هذا الجسد بالنسبة له هيئة مرجعية .

نظام مرجعي - الهيئة المرجعية مع نظام الإحداثيات والساعة المرتبطة به.

ضع في اعتبارك حركة نقطة المادة M في نظام إحداثيات مستطيل ، مع وضع الأصل عند النقطة O.

يمكن تعيين موضع النقطة M بالنسبة إلى النظام المرجعي ، ليس فقط بمساعدة ثلاثة إحداثيات ديكارتية ، ولكن أيضًا بمساعدة كمية متجهية واحدة - متجه نصف القطر للنقطة M المرسومة إلى هذه النقطة من أصل نظام الإحداثيات (الشكل 1.1). إذا كانت متجهات الوحدة (المنافذ) لمحاور نظام الإحداثيات الديكارتية المستطيلة ، إذن

أو تبعية الوقت لمتجه نصف القطر لهذه النقطة

يتم استدعاء ثلاث معادلات عددية (1.2) أو معادلة ناقلات واحدة (1.3) مكافئة لها المعادلات الحركية لحركة نقطة مادية .

مسار نقطة المادة هي خط موصوف في الفضاء بهذه النقطة أثناء حركتها (موضع نهايات متجه نصف قطر الجسيم). اعتمادًا على شكل المسار ، يتم تمييز الحركات المستقيمة والمنحنية للنقطة. إذا كانت جميع أجزاء مسار النقطة تقع في نفس المستوى ، فإن حركة النقطة تسمى مسطحة.

تحدد المعادلتان (1.2) و (1.3) مسار نقطة في ما يسمى بالصيغة البارامترية. يتم لعب دور المعلمة بالوقت t. حل هذه المعادلات معًا واستبعاد الوقت t منها ، نجد معادلة المسار.

طريق طويل نقطة المادة هي مجموع أطوال جميع أقسام المسار التي اجتازتها النقطة خلال الفترة الزمنية المحددة.

ناقلات النزوح النقطة المادية هي ناقل يربط بين الموضع الأولي والنهائي للنقطة المادية ، أي زيادة متجه نصف القطر لنقطة في الفترة الزمنية المعتبرة

مع الحركة المستقيمة ، يتزامن ناقل الإزاحة مع القسم المقابل من المسار. من حقيقة أن الحركة هي ناقل ، فإن قانون استقلالية الحركات التي تؤكدها التجربة يتبع: إذا شاركت نقطة مادية في عدة حركات ، فإن الحركة الناتجة للنقطة تكون مساوية لمجموع المتجه لحركاتها التي تقوم بها من أجل نفس الوقت في كل حركات على حدة

لتوصيف حركة نقطة مادية ، يتم إدخال كمية مادية متجهة - سرعة ، الكمية التي تحدد كلاً من سرعة الحركة واتجاه الحركة في وقت معين.

دع نقطة مادة تتحرك على طول مسار منحني MN بحيث تكون في الوقت t عند النقطة M ، وفي الوقت عند النقطة N. متجهات نصف القطر للنقطتين M و N ، على التوالي ، متساوية ، وطول القوس MN يساوي (الشكل 1.3).

متجه متوسط ​​السرعة نقطة في الفاصل الزمني من رقبل ر+Δ ريسمى نسبة زيادة متجه نصف القطر لنقطة خلال هذه الفترة الزمنية إلى قيمتها:

يتم توجيه متجه السرعة المتوسطة بنفس طريقة متجه الإزاحة ، أي على طول وتر MN.

السرعة أو السرعة اللحظية في وقت معين . إذا مررنا في التعبير (1.5) إلى الحد ، ونميل إلى الصفر ، فسنحصل على تعبير لمتجه السرعة لـ mt. في وقت مروره عبر مسار t.M.

في عملية إنقاص القيمة ، تقترب النقطة N من t.M ، ويتزامن الوتر MN ، الذي يستدير حول t.M ، في النهاية في الاتجاه مع مماس المسار عند النقطة M. لذلك ، المتجهوالسرعةالخامسنقطة متحركة موجهة على طول مسار مماس في اتجاه الحركة.يمكن أن يتحلل متجه السرعة v لنقطة مادية إلى ثلاثة مكونات موجهة على طول محاور نظام الإحداثيات الديكارتية المستطيل.

من مقارنة التعبيرات (1.7) و (1.8) ، يتبين أن إسقاطات سرعة نقطة مادية على محاور نظام إحداثيات ديكارتية مستطيلة تساوي مشتقات المرة الأولى للإحداثيات المقابلة للنقطة:

تسمى الحركة التي لا يتغير فيها اتجاه سرعة نقطة مادية مستقيمة. إذا ظلت القيمة العددية للسرعة اللحظية لنقطة ما دون تغيير أثناء الحركة ، فإن هذه الحركة تسمى حركة موحدة.

إذا مرت نقطة ما بمسارات ذات أطوال مختلفة ، في فترات زمنية متساوية عشوائية ، فإن القيمة العددية لسرعتها اللحظية تتغير بمرور الوقت. تسمى هذه الحركة غير المتكافئة.

في هذه الحالة ، غالبًا ما يتم استخدام قيمة عددية ، تسمى متوسط ​​سرعة الأرض للحركة غير المتساوية في قسم معين من المسار. إنها تساوي القيمة العددية لسرعة مثل هذه الحركة المنتظمة ، حيث يتم إنفاق الوقت نفسه على مرور المسار كما هو الحال مع حركة غير متساوية معينة:

لأن فقط في حالة الحركة المستقيمة مع سرعة ثابتة في الاتجاه ، ثم في الحالة العامة:

يمكن تمثيل قيمة المسار الذي تقطعه نقطة ما بيانياً بمساحة شكل المنحنى المحدود الخامس = F (ر), مباشرة ر = ر 1 و ر = ر 1 ومحور الوقت على الرسم البياني للسرعة.

قانون إضافة السرعات . إذا شاركت نقطة مادية في وقت واحد في عدة حركات ، فإن الإزاحة الناتجة ، وفقًا لقانون استقلالية الحركة ، تساوي مجموع المتجه (الهندسي) للإزاحة الأولية بسبب كل من هذه الحركات على حدة:

حسب التعريف (1.6):

وبالتالي ، فإن سرعة الحركة الناتجة تساوي المجموع الهندسي لسرعات جميع الحركات التي تشارك فيها نقطة المادة (يسمى هذا الحكم قانون إضافة السرعات).

عندما تتحرك نقطة ما ، يمكن أن تتغير السرعة اللحظية من حيث الحجم والاتجاه. التسريع يميز معدل التغيير في الوحدة واتجاه متجه السرعة ، أي تغير مقدار متجه السرعة لكل وحدة زمنية.

يعني متجه التسارع . تعبر نسبة زيادة السرعة إلى الفاصل الزمني الذي حدثت خلاله هذه الزيادة عن متوسط ​​التسارع:

يتطابق متجه متوسط ​​التسارع في الاتجاه مع المتجه.

التسارع ، أو التسارع اللحظي يساوي حد متوسط ​​التسارع عندما يميل الفاصل الزمني إلى الصفر:

في الإسقاطات على الإحداثيات المقابلة للمحور:

في الحركة المستقيمة ، تتطابق نواقل السرعة والتسارع مع اتجاه المسار. ضع في اعتبارك حركة نقطة مادية على طول مسار مستو منحني. يتم توجيه متجه السرعة في أي نقطة من المسار بشكل عرضي إليه. لنفترض أنه في t.M للمسار كانت السرعة ، وفي t.M 1 أصبحت. في الوقت نفسه ، نفترض أن الفترة الزمنية أثناء انتقال نقطة على الطريق من M إلى M 1 صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمال التغيير في التسارع في الحجم والاتجاه. من أجل العثور على متجه تغيير السرعة ، من الضروري تحديد فرق المتجه:

للقيام بذلك ، نقوم بتحريكه بالتوازي مع نفسه ، محاذاة بدايته مع النقطة M. الفرق بين متجهين يساوي المتجه الذي يربط طرفيهما يساوي جانب AC MAC ، المبني على متجهات السرعة ، كما في الجوانب. نحلل المتجه إلى مكونين AB و AD ، وكلاهما ، على التوالي ، من خلال و. وبالتالي ، فإن متجه تغيير السرعة يساوي مجموع المتجه لمتجهين:

وبالتالي ، يمكن تمثيل تسارع نقطة مادية كمجموع متجه للتسارع الطبيعي والماسي لهذه النقطة

حسب التعريف:

حيث - سرعة الأرض على طول المسار ، بالتزامن مع القيمة المطلقة للسرعة اللحظية في لحظة معينة. يتم توجيه متجه التسارع العرضي بشكل عرضي إلى مسار الجسم.