Теоретические вопросы 1. Сформулируйте основные представления Аристотеля о механическом движении. Докажите, что траектория движения тела относительна. Все механические движения он разбивает на две большие группы: движение небесных тел в надлунном мире; движение тел в подлунном, земном мире. Движение небесных тел — наиболее совершенное движение. Оно представляет собой вращательное равномерное круговое движение, или движение, сложенное из таких простых круговых равномерных движений. Совершенство кругового движения в том, что у него нет ни начала, ни конца; оно вечно и неизменно, не имеет материальной величины. В отличие от небесных земные движения несовершенны; здесь все подвержено изменению, все имеет начало и конец. Движения земных тел в свою очередь можно разделить на две категории: насильственные и естественные. Естественное движение — это движение тела к своему месту, например, тяжелого тела вниз, а легкого — вверх. Тела, состоящие из элементов земли, стремятся вниз, а тела, образованные из воздуха или огня, — вверх. Естественное движение происходит само собой, оно не требует приложения силы. Все остальные движения на Земле — насильственные и требуют применения силы. Закона инерции Аристотель не знал. Он предполагал, что любые насильственные движения, даже равномерные и прямолинейные, происходят под действием силы. Основной принцип динамики Аристотеля: «Все, что находится в движении, движется благодаря воздействию другого». При этом он полагал, что скорость пропорциональна действующей силе. В современной формулировке закон движения Аристотеля выглядит следующим образом: F· t ≈ m· L, где F — сила, действующая на тело, t — время движения, m — масса (вес), L — пройденный путь *. Механика Аристотеля содержала в себе глубокое противоречие — ведь есть немало видов движений, которые осуществляются без видимого приложения силы. траектория движения тела относительна если ты движешься одновременно и по той же траектории, то это тела относительно тебя не движется. если стоишь, то имеет движение этого тела имеет определенную траекторию. если движешься по другой траектории, то траектория движения этого тела относительно тебя имеет еще один какой-то другой вид. например, если трамвай поворачивает, то относительно тебя на остановке он поворачивает, относительно тебя внутри трамвая он положения не меняет, относительно тебя во встречном трамвае движется прямолинейно в противоположную сторону. 2. Сформулируйте законы Ньютона. Приведите примеры их использования. Первый закон - налицо все связанное с инерцией. Например, планеты движутся сами по инерции. В технике - использование маховиков, которые прокручивают вал в те моменты, когда не действует сила двигателя. Второй закон - обычно связан с ускорениями под действием сил. В природе свободное падение. В технике - ускорение автомобиля, поезда, самолёта, а также их торможение. Третий закон - чаще имеет место при столкновениях. В природе - удар тела о землю при падении, в технике - дорожно-транспортные происшествия. 3. Сформулируйте проявление закона сохранения импульса в природе и его использование в технике. Импульс (Количество движения) — векторная физическая величина, характеризующая меру механического движения тела. В классической механике импульс тела равен произведению массы m этой точки на её скорость v, направление импульса совпадает с направлением вектора скорости: Закон сохранения импульса утверждает, что сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.. ,при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил. находят применение при создании современной ракетно-космической техники. Движение с помощью реактивной струи по закону сохранения импульса лежит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип. 4. Сформулируйте закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость. Приведите примеры использования. Силы взаимного притяжения, действующие между любыми телами в природе, называются силами всемирного тяготения (или силами гравитации). Сила тяжести: Примеры такого явления – падение капель дождя, падение мяча, подброшенного вверх, человек, прыгнувший вверх, вскоре оказывается в низу. Земля притягивает к себе все тела: людей, деревья, воду, дома, Луну. Та сила, с которой Земля притягивает к себе тело называется силой тяжести. Вес тела: камень лежит на столе, человек стоит на льду Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при движении с ускорением свободного падения независимо от направления и значения скорости их движения. За пределами земной атмосферы при выключении реактивных двигателей на космический корабль действует только сила всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все тела, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением, поэтому в корабле наблюдается состояние невесомости. 5. Сформулируйте основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) строения вещества. Основные положения молекулярно-кинетической теории гласят: все вещества состоит из мельчайших частиц-молекул, которые находятся в постоянном хаотичном движении и при этом взаимодействуют друг с другом. Все тепловые явления — это результат такого взаимодействия. Главным доказательством этого является броуновское движение. 6. Поясните выражение: «Молекула- мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства». Опишите опыт, позволяющий оценить размеры молекулы. Как оценить размеры молекул? Если поместить капельку масла на поверхность воды, масло растечется по ней очень тонким слоем. Максимальная площадь масляной пленки соответствует ее толщине в одну молекулу. Зная объем капельки и площадь образовавшейся из нее масляной пленки, можно оценить размер одной молекулы масла. Например, капелька оливкового масла объемом 1 мм 3 растекается по площади не более 1м2 . Отсюда следует, что размер молекулы масла порядка 10-9 м. Как можно представить размеры молекул и атомов? Характерной длиной в мире молекул является 10 -10 м = 0,1нм. Самая маленькая молекула — одноатомная молекула гелия — имеет размер около 0,2 нм. Размер молекулы воды, состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода, — около 0,3 нм. 7. Дайте формулировку понятия «идеальный газ». Опишите построение модели «идеальный газ» и объясните, почему можно пренебречь размерами молекул и их взаимодействием. (потому что они малы) Идеальным газом называют газ, для которого можно пренебречь размерами молекул и силами молекулярного взаимодействия; соударения молекул в таком газе происходят по закону соударения упругих шаров. Реальные газы ведут себя подобно идеальному, когда среднее расстояние между молекулами во много раз больше их размеров, т. е. при достаточно больших разрежениях. 8. Сформулируйте, какое уравнение называют уравнением состояния идеального газа. Сформулируйте закон Бойля – Мариотта. Запишите первый закон термодинамики для изотермического процесса. 9. Сформулируйте историю развития средств связи. Дайте формулировку изобретению радио А. С. Поповым. Развитие человечества невозможно без обмена информацией. Несколько сот лет почта оставалась практически единственным способом доставить сообщение из пункта А в пункт Б. Однако с открытием электричества и электромагнитных полей ситуация стала меняться. Появление проводной и радиосвязи положительно сказалось на развитии мирового сообщества. В конце XIX века появились новые средства передачи данных, что резко повысило скорость обмена информацией на больших расстояниях. Более того, стала возможной постоянная связь между континентами. И все же, с чего все началось? Телеграф. В 1837 г. Уильям Кук представляет первый проводной электрический телеграф со своей системой кодирования. Позже, в 1843 г., знаменитый Морзе представит свою разработку телеграфа и разработает собственную систему кодирования — азбуку Морзе. А уже в 1930 г. появится полноценный телетайп, снабженный телефонным наборником и клавиатурой как у печатной машинки. Телефон. Александр Белл запатентовал в 1876 г. устройство, способное передавать речь по проводам. Кстати, первые телефоны в России появились в 1880 г. А в 1895 г. русский ученный Александр Попов провел первый сеанс радиосвязи. Открытие возможности передавать сигнал по радио произвело настоящую революцию в развитии средств связи. Теперь появилась возможность создать настоящую глобальную сеть связи. Ведь при всех плюсах первых телефонов и телеграфов у них был один недостаток — провода. Теперь же, благодаря радио, можно было установить постоянную связь с подвижными объектами (корабли, самолеты, поезда) и наладить межконтинентальную передачу данных. Пейджер и мобильный телефон. В 1956 г. американская компания Motorola выпустила первые пейджеры. Этот гаджет уже забыт и не используется в настоящее время, а когда-то это был прорыв в индустрии средств связи. В 1973 г. появляется первый мобильный телефон от Motorola. Весит он больше килограмма и имеет внушительные габариты. Компьютерная сеть. Серьезная разработка компьютеров началась после Второй мировой войны. Уже в 1969 г. была создана первая компьютерная сеть — ARPANET. Принято считать, что именно эта сеть послужила основой современного интернета. Глобальная информационная сеть. На данный момент все средства и виды связи объединены в одну глобальную телекоммуникационную структуру. Развитие современных технологий позволяет практически из любого места на земле подключиться к всемирной сети и получить доступ к любой необходимой информации. Опыты Генриха Герца показали возможность передачи и приема электромагнитных волн. В дальнейшем многие ученые начали работать в этом направлении. Наибольших успехов добился русский ученый Александр Попов, именно ему удалось первому в мире осуществить передачу информации на расстоянии. Это то, что мы сейчас называем радио, в переводе на русский язык «радио» обозначает «излучать», с помощью электромагнитных волн беспроводная передача информации была осуществлена 7 мая 1895 года. В университете СанктПетербурга был поставлен прибор Попова, который и принял первую радиограмму, она состояла всего лишь из двух слов: Генрих Герц. Дело в том, что к этому времени телеграф (проводная связь) и телефон уже существовали, существовала и азбука Морзе, с помощью которой сотрудник Попова передавал точки и тире, которые на доске перед комиссией записывались и расшифровывались. Радио Попова, конечно, не похоже на современные приемники, которыми мы пользуемся (рис. 7). Рис. 7. Радиоприемник Попова (Источник) Первые исследования по приему электромагнитных волн Попов проводил не с излучателями электромагнитных волн, а с грозой, принимая сигналы молний, и свой приемник он назвал грозоотметчик (рис. 8). Рис. 8. Грозоотметчик Попова (Источник) К заслугам Попова относится возможность создания приемной антенны, именно он показал необходимость создания специальной длинной антенны, которая могла бы принимать достаточно большое количество энергии от электромагнитной волны, чтобы в этой антенне индуцировался электрический переменный ток. Рассмотрим, из каких же частей состоял приемник Попова. Основной частью приемника был когерер (стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками (рис. 9)). Рис. 9. Когерер (Источник) Такое состояние железных опилок обладает большим электрическим сопротивлением, в таком состоянии когерер электрического тока не пропускал, но, стоило проскочить небольшой искорке через когерер (для этого там находились два контакта, которые были разделены), и опилки спекались и сопротивление когерера уменьшалось в сотни раз. Следующая часть приемника Попова – электрический звонок (рис. 10). Рис. 10. Электрический звонок в приемнике Попова (Источник) Именно электрический звонок оповещал о приеме электромагнитной волны. Кроме электрического звонка в приемнике Попова был источник постоянного тока – батарея (рис. 7), которая обеспечивала работу всего приемника. И, конечно же, приемная антенна, которую Попов поднимал на воздушных шарах (рис. 11). Рис. 11. Приемная антенна (Источник) Работа приемника заключалась в следующем: батарея создавала электрический ток в цепи, в которую был включен когерер и звонок. Электрический звонок не мог звенеть, так как когерер обладал большим электрическим сопротивлением, ток не проходил, и необходимо было подобрать нужное сопротивление. Когда на приемную антенну попадала электромагнитная волна, в ней индуцировался электрический ток, электрический ток от антенны и источника питания вместе был достаточно большим – в этот момент проскакивала искра, опилки когерера спекались, и по прибору проходил электрический ток. Звонок начинал звенеть (рис. 12). Рис. 12. Принцип работы приемника Попова (Источник) В приемнике Попова кроме звонка был ударный механизм, выполненный таким образом, что ударял одновременно по звоночку и когереру, тем самым встряхивая когерер. Когда электромагнитная волна приходила, звонок звенел, когерер встряхивался – опилки рассыпались, и в этот момент вновь сопротивление увеличивалось, электрический ток переставал протекать по когереру. Звонок переставал звенеть до следующего приема электромагнитной волны. Таким образом и работал приемник Попова. Попов указывал на следующее: приемник может работать достаточно хорошо и на больших расстояниях, но для этого необходимо создать очень хороший излучатель электромагнитных волн – в этом была проблема того времени. Первая передача прибором Попова состоялась на расстоянии 25 метров, и буквально за несколько лет расстояние уже составляло более 50 километров. Сегодня при помощи радиоволн мы можем передавать информацию по всему земному шару. 10. Расскажите про особенности строения кристаллического твердого тела. Сформулируйте основные типы кристаллических решеток. Объясните анизотропию и изотропию свойств кристаллов на основе строения твердых тел. Для кристаллических тел характерно упорядоченное расположение в пространстве элементарных частиц, из которых они состоят (ионов, атомов, молекул). В монокристаллах эта регулярность распространяется на весь объем твердого тела. В поликристаллических образцах имеются упорядоченные области-зерна, размеры которых значительно превышают расстояния между микрочастицами. Такая структура имеет «дальний порядок». В отличие от аморфных тел монокристаллы обладают анизотропными свойствами. Переход из кристаллического твердого агрегатного состояния в жидкое осуществляется скачкообразно при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Высокая степень упорядоченности частиц в кристалле сообщает последним высокую энергетическую устойчивость. В связи с этим при кристаллизации из жидкой фазы выделяется энергия, т. е. этот процесс экзотермический. Кристаллические тела классифицируются по симметрии кристаллов (кубические, тетрагональные, ромбические, гексагональные и т. д.) или по осуществляемому в них типу химических связей (ионные, ковалентные, металлические, вандерваальсовы). Оба этих вида классификации дополняют друг друга. Классификация по симметрии предпочтительнее при оценке оптических свойств кристаллов, а также их каталитической активности. Вторая классификация предпочтительнее при оценке теплот плавления, твердости, электропроводности, теплопроводности, растворимости. Регулярное расположение образующих кристалл микрочастиц может быть изображено в виде так называемой кристаллической решетки, представляющей собой сетку из регулярно расположенных в пространстве точек, называемых узлами решетки. В узлах располагаются центры частиц (атомы, ионы, молекулы), формирующие данный кристалл. По типу химических связей кристаллические решетки подразделяются: на ионные, атомные, молекулярные и металлические. Ионные кристаллы содержат в качестве элементов решетки положительные и отрицательные ионы, которые удерживают друг друга на определенном расстоянии благодаря электростатическому притяжению противоположных зарядов. Типичным примером является NaCl. Электростатические силы, действующие между ионами, вследствие малых расстояний между элементами решетки относительно велики. Поэтому ионные кристаллы являются жесткими, плавятся большинство из них при высоких температурах, летучесть незначительна. Они почти не проводят электрический ток, т. к. отсутствует подвижность ионов. Некоторые вещества с такой решеткой способны намагничиваться. К ним относятся так называемые ферриты, представляющие собой оксиды металлов состава MeO • Fe203. Атомные (ковалентные) кристаллы состоят из нейтральных атомов неметаллических элементов, удерживающихся друг относительно друга (за некоторым исключением) силами ковалентных связей, например, алмаз. В алмазе каждый атом углерода окружен четырьмя другими такими же атомами, находящимися на равном расстоянии (0,154 нм), так что эти атомы углерода образуют вершины тетраэдра, в центре которого находится рассматриваемый атом. Высокая энергия ковалентных связей (480 кДж/моль) обусловливает большую твердость, высокую температуру плавления и ничтожную летучесть алмаза. Правда, есть кристаллические вещества и с сочетанием типа связей: ковалентной и вандерваальсовой, например, у графита в каждой плоскости атомы углерода связаны ковалентными силами, а между плоскостями действуют силы Ван-дер-Ваальса. Связь между атомами в плоскости чрезвычайно сильна, поэтому высока температура сублимации графита. А между плоскостями силы взаимодействия ниже, поэтому графит легко расщепляется. В противоположность алмазу графит хорошо проводит электрический ток, т. к. в бензольных кольцах графита имеются нелокализованные электроны, вызывающие многоцентровые связи, способные переносить электрический заряд. Молекулярные кристаллы представляют собой кристаллические тела, элементами решетки которых являются молекулы. Молекулы, находящиеся в узлах таких решеток, относительно самостоятельны, их атомы связаны между собой достаточно прочными ковалентными связями. Между собой молекулы связаны относительно слабыми ван-дерваальсовыми силами, а иногда водородными связями. Поэтому такие кристаллические вещества имеют низкую температуру плавления, большую летучесть. К ним относится большинство органических соединений. 11. Сформулируйте законы термодинамики. Поясните с помощью примера выражение: Система с течением времени переходит из упорядоченного состояние в неупорядоченное. Первый закон термодинамики - основа ТД теории. По существу - это закон сохранения и превращения энергии: "Энергия не исчезает и не возникает вновь, она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических процессах". Для ТД процессов закон устанавливает взаимосвязь между теплотой, работой и изменением внутренней энергии ТД системы: теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и совершение работы. Уравнение первого закона ТД: 𝑸 = (𝑼𝟐 − 𝑼𝟏 ) + 𝑳 , (2.1) где Q - количество теплоты, подведенной (отведенной) к системе; L - работа, совершенная системой (над системой); U2-U1 - изменение внутренней энергии в процессе перехода от состояния 1 к состоянию 2. Если Q>0 - теплота подводится к системе; Q<0 - теплота отводится от системы; L>0 - работа совершается системой; L<0 - работа совершается над системой. Для единицы массы вещества уравнение первого закона ТД: q = Q/m = (u2 - u1) + l. (2.2) 1-й закон ТД утверждает, что для получения полезной работы L к непрерывно действующему тепловому двигателю надо подводить теплоту Q. Двигатель, постоянно производящий работу и не потребляющий никакой энергии, называется «вечным двигателем I рода». Используя введённый термин, можно сформулировать 1-й закон ТД так: вечный двигатель первого рода невозможен. Второй закон термодинамики 3.1. Основные положения Первый закон ТД утверждает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту, но не устанавливает условий этого превращения. Превращение работы в теплоту происходит всегда полностью и безусловно. Обратное превращение теплоты в работу при непрерывном её переходе возможно только при определенных условиях и не полностью. Теплота сама собой переходит от более нагретых тел к холодным. От холодных тел к нагретым теплота сама собой не переходит. Для этого нужно затратить дополнительную энергию. Второй закон термодинамики устанавливает, возможен или невозможен ТД процесс, в каком направлении он протекает, когда достигается ТД равновесие, и при каких условиях можно получить максимальную работу. Формулировки второго закона термодинамики. Для существования теплового двигателя необходимы два источника теплоты - горячий и холодный (окружающая среда). Если тепловой двигатель работает только от одного источника, то он называется вечным двигателем 2-го рода. 1. Формулировка Оствальда: "Вечный двигатель 2-го рода невозможен". Вечный двигатель 1-го рода - это тепловой двигатель, у которого L>Q1, где L – работа, Q1 - подведенная теплота. Первый закон ТД "позволяет" (не «возражает») создание теплового двигателя, полностью превращающего подведенную теплоту Q1 в работу L, т.е. L=Q1. Второй закон накладывает более жесткие ограничения и утверждает, что работа должна быть меньше подведенной теплоты (L<Q1) на величину отведенной теплоты Q2, то есть L = Q1 - Q2. 2.Вечный двигатель 2-го рода был бы осуществим, если бы теплоту Q2 было возможно передать от холодного источника к горячему. Но для этого теплота самопроизвольно должна перейти от холодного тела к горячему, что невозможно. Отсюда вытекает формулировка Клаузиуса: "Теплота не может самопроизвольно переходить от холодного тела к более нагретому". 3.Для работы теплового двигателя необходимы два источника - горячий и холодный. Формулировка Карно: "Там, где есть разница температур, возможно совершение работы". Эти формулировки взаимосвязаны, из одной можно получить другую. 4.Формулировка Больцмана. Все естественные процессы являются переходом от менее вероятного состояния к более вероятному. Известно, что наиболее вероятным состоянием ТД системы является ТД равновесие. Знаменитая H-теорема Больцмана утверждает: «При временн΄ой эволюции к равновесному состоянию, энтропия внешне замкнутой системы возрастает и остаётся неизменной при достижении равновесного состояния». Многие процессы протекают без подвода энергии от внешнего источника. Такие процессы называют самопроизвольными. Примерами самопроизвольных процессов могут служить падение камня с высоты, течение воды под уклон, переход теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Человеческий опыт показал, что самопроизвольные процессы в обратном направлении не могут протекать самопроизвольно, т.е. самопроизвольно не потечет вода в гору, камень не полетит вверх, а теплота не перейдет от холодного тела к нагретому. (хотя с точки зрения первого закона термодинамики, одинаково правдоподобны как процесс перехода тепла от горячего тела к холодному, так и обратный процесс, т.е. переход от тепла от холодного тела к горячему, ибо и в том и в другом случаях соблюдается закон сохранения и превращения энергии) Многие химические реакции также протекают самопроизвольно, например, образование ржавчины на металлах, реакция натрия с водой, растворение соли в воде и др. 12.Сформулируйте закон сохранения электрического заряда. Приведите примеры проявления электризации в технике и быту. Дайте определение напряженности электрического поля. Полезные проявления электризации: действие громоотвода, колирование печатных материалов в электрокопировальных установках, покраска поверхностей изделий краскопультами, изготовление наждачной бумаги, искусственного ворса, очистка воздуха электрофильтрами. Вредные проявления электризации: образование грозовых туч, электризация одежды, электризация приводных ремней и лент транспортёров, электризация волокон на ткацком производстве. Напряжённость электрического поля — отношение силы, действующей на помещённый в данную точку поля точечный заряд, к этому заряду. 13. Сформулируйте понятие «конденсаторы». Укажите, по какой формуле можно рассчитать энергию заряженного конденсатора? Конденсатор – это устройство, способное накапливать электрический заряд. Такую же функцию выполняет и аккумуляторная батарея, но в отличие от неё конденсатор может моментально отдать весь накопленный заряд. Количество заряда, которое способен накопить конденсатор, называют «емкостью». Эта величина измеряется в фарадах. 14. Опишите как создаются свободные носители заряда в вакууме. Объясните, чем различаются донорные и акцепторные примеси. Сформулируйте Закон Ома для полной цепи. Если в сосуде создан вакуум, то в нем все же есть немало молекул, некоторые из них могут быть и ионизированы. Но заряженных частичек в таком сосуде для выявления заметного тока мало. Как же получить в вакууме достаточное количество свободных носителей заряда? Если нагреть проводник, пропуская по нему электрический ток или другим способом (рис. 7.6), то часть свободных электронов в металле будут иметь достаточную энергию, чтобы выйти из металла (выполнить работу выхода). Основное различие между Донорными и Акцепторными примесями заключается в том, что элементы в группе V периодической таблицы элементов обычно действуют как Донорные примеси (отдающие), тогда как элементы в группе III обычно действуют как Акцепторные примеси (принимающие). 15.Сформулируйте определение «Магнитное поле» и условие его существования. Дайте определение вектора магнитной индукции. Сформулируйте правило для определения направления силы ампера. Определение Магнитное поле (МП) это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами. У нее есть несколько условий для существования: магнитное поле существует независимо от наших знаний о нем; порождается только движущимся электрическим зарядом; обнаружить магнитное поле можно по действию на движущийся электрический заряд (или проводник с током) с некоторой силой; магнитное поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме. 16.Раскройте устройство и принцип действия передатчика и приемника А. С. Попова. Объясните, как осуществляются радиопередача и радиоприем, радиолокация. Принцип действия передатчика и приёмника Попова можно продемонстрировать с помощью установки, в которой диполь с когерером замкнут на батарею через гальванометр. В момент приёма электромагнитной волны сопротивление когерера уменьшается, а ток в цепи увеличивается настолько, что стрелка гальванометра отклоняется на всю шкалу. Для прекращения приёма сигнала опилки когерера следует встряхнуть, например, лёгким постукиванием карандаша. В приёмной станции Попова эту операцию выполнял автоматически молоточек электрического звонка. РАДИОЛОКАЦИЯ, метод обнаружения и определения местонахождения объектов посредством радиоволн. Эти волны излучаются радиолокационной станцией, отражаются от объекта и возвращаются на станцию, которая анализирует их, чтобы точно определить место, где находится объект. 17. Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Раскройте сущность явления электромагнитной индукции. Дайте определение индуктивности. Сущность :Это ЯВЛЕНИЕ возникновения индукционного тока в замкнутом проводнике под действием изменяющегося магнитного поля. Индуктивностью называется свойство проводника препятствовать изменениям проходящего через него тока. Индуктивность измеряется в генри(Гн). Индуктивностью в 1 Гн обладает электрическая цепь, в которой возникает ЭДС самоиндукции в 1 Вольт при равномерном изменении тока в этой цепи, со скоростью 1 Ампер в секунду. 18.Опишите процессы, происходящие в колебательном контуре. Докажите, что колебательный контур – колебательная система. Док-во: Колебательный контур представляет собой цепь, состоящую из конденсатора и катушки индуктивности, по которой и проходят электромагнитные колебания 19.Сформулируйте какие системы тел называют колебательными. Назовите величины, характеризующие механические колебания. Дайте определение каждой характеристике колебаний. Обсудим количественные характеристики колебаний. Начнем с самой очевидной характеристики – амплитуды. Амплитуда обозначается большой буквой А и измеряется в метрах. Определение Амплитудой называют равновесия. максимальное смещение от положения Часто амплитуду путают с размахом колебаний. Размах – это когда тело совершает колебание из одной крайней точки в другую. А амплитуда – это максимальное смещение, т. е. расстояние от точки равновесия, от линии равновесия до крайней точки, в которую оно попало. Помимо амплитуды, существует еще одна характеристика – смещение. Это текущее отклонение от положения равновесия. А – амплитуда – х – смещение – Периодом колебаний называется промежуток времени, в течение которого совершается одно полное колебание. Обратите внимание, что величина «период» обозначается большой буквой , определяется она следующим образом: Число колебаний, совершенных называют частотой колебаний. за , единицу . времени, Рис. 4. Частота Обозначается частота греческой буквой , которая читается как «ню». Частота – это отношение числа колебаний ко времени, за которое эти колебания произошли: . Единицы измерения частоты . Эту единицу называют «герц» в честь немецкого физика Генриха Герца. Обратите внимание, что период и частота связаны через число колебаний и время, в течение которых это колебание совершается. Для каждой колебательной системы частота и период есть величины постоянные. Связь между этими величинами довольно проста: . Кроме понятия «частота колебаний» нередко пользуются понятием «циклическая частота колебаний», то есть количество колебаний за секунд. Обозначается она буквой секунду и измеряется в радианах за . 20.Дайте формулировку определения «Электромагнитные волны» и их свойства. Раскройте принципы радиосвязи и примеры их практического использования. Электромагнитными волнами - при любом изменении электрического поля возникает вихревое магнитное поле и, наоборот, при любом изменении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле.Условием возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов. Так, изменение магнитного поля происходит при изменении тока в проводнике, а изменение тока происходит при изменении скорости зарядов, т. е. при движении их с ускорением. Электромагнитные волны обладают всеми основными свойствами волн. Они подчиняются закону отражения волн: угол падения равен углу отражения. При переходе из одной среды в другую преломляются и подчиняются закону преломления волн: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред и равная отношению скорости электромагнитных волн в первой среде к скорости электромагнитных волн во второй среде и называется показателем преломления второй среды относительно первой. Закрытый контур - если электромагнитные волны возникают в контуре из катушки и конденсатора, то переменное магнитное поле оказывается связанным с катушкой, а переменное электрическое поле - сосредоточенным между пластинами конденсатора. Если контур состоит из катушки и двух пластин плоского конденсатора, то под чем большим углом развернуты эти пластины, тем более свободно выходит электромагнитное поле в окружающее пространство. Предельным случаем раскрытого колебательного контура является удаление пластин на противоположные концы катушки. Такая система называется открытым колебательным контуром. В действительности контур состоит из катушки и длинного провода - антенны. При передаче по радио речи, музыки и других звуковых сигналов применяют различные виды модуляции высокочастотных (несущих) колебаний. Суть модуляции заключается в том, что высокочастотные колебания, вырабатываемые генератором, изменяют по закону низкой частоты. В этом и заключается один из принципов радиопередачи. Другим принципом является обратный процесс - детектирование. При радиоприеме из принятого антенной приемника модулированного сигнала нужно отфильтровать звуковые низкочастотные колебания. Электромагнитные волны (также называют как электромагнитное излучение) — это распространение в пространстве переменных электрических и магнитных полей. Другими словами, это поперечные волны, распространяющиеся со скоростью 300 000 км/с в вакууме. Электромагнитные волны включают: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские и гамма-лучи. Приведенные волны различаются по длине и частоте. «электромагнитные волны» состоит из двух частей — «электромагнитные» и «волны». Волны» говорит о том, что что-то периодически колеблется вверх и вниз. Добавление слова «электромагнитный» говорит о том, что это «что-то» — электрические и магнитные поля. Это означает, что электромагнитные волны (также называемые электромагнитным излучением) описывают периодическое колебание электрического и магнитного полей. Поля не колеблются беспорядочно вверх и вниз, а связаны друг с другом так, что электрическое поле перпендикулярно магнитному полю (см. рисунок 1). Рис. 1. Электромагнитная волна Когда мы помещаем куда-либо положительный или отрицательный электрический заряд, в пространстве вокруг него возникают силы, действующие на другие заряды; например, явление поляризации (разделение электрических зарядов в проводнике). Мы говорим, что электрический заряд создает вокруг себя электрическое поле, и это поле оказывает влияние на другие заряды. Это электрическое поле отвечает за протекание электрического тока. Если заряд, создающий поле, перемещается, т.е. приближается к одним зарядам и удаляется от других, то действующие силы будут меняться. Из этого следует, что поле будет меняться. Поэтому мы можем иметь дело с полем, постоянным во времени (статическим), или с полем, изменяющимся во времени. Если электрическое поле в проводнике постоянно, то постоянна и сила тока. Если поле меняется, то меняется и электрический ток. Существует ряд свойств, которыми обладают электромагнитные волны. В этом подразделе мы перечислим наиболее важные свойства и их значение. Среда распространения. В то время как механические волны нуждаются в среде для распространения, электромагнитные волны могут распространяться и в вакууме. Электромагнитные волны могут распространяться не только в вакууме, но и в газах, таких как воздух, в жидкостях, таких как вода, или в твердых телах, таких как стекловолокно. Такое разнообразие сред распространения позволяет использовать электромагнитные волны для многих технологических и нетехнологических применений. Скорость распространения. Электромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью около c = 3*108 м / с. Это также скорость, с которой распространяется свет. Это открытие стало первым указанием на то, что свет является электромагнитным излучением. Тип распространения. Если бы вы посмотрели в направлении электромагнитной волны и увидели, например, колебания электрического поля, вы бы заметили, что электрическое поле колеблется перпендикулярно направлению распространения волны. Поэтому электромагнитные волны являются поперечными волнами. Благодаря этому свойству электромагнитное излучение может быть поляризовано. Магнитное поле всегда перпендикулярно электрическому полю. Цвет. Каждая электромагнитная волна имеет длину волны. Длина волны и частота волны могут быть преобразованы друг в друга (подзаголовок «Формулы»). Определенный цвет соответствует определенной длине волны (следовательно, и определенной частоте). Эта взаимосвязь между длиной волны и цветом иллюстрируется электромагнитным спектром. 21.Раскройте, как законы геометрической оптики использовались в древности. Сформулируйте в чем заключились представления Ньютона о свете. Назовите модели, используемые в геометрической оптике. Основным понятием геометрической оптики является понятие светового луча, началом которого служит светящаяся точка. Основу геометрической оптики составляют три закона : прямолинейного распространения света, отражения и преломления.определение ввремени по солнцу Исаак Ньютон полагал, что свет – это поток частичек (с лат. – корпускул). Также он предполагал, что эти частички и их движение подчиняются законам механики, и благодаря этому успешно доказывал закон отражения света, закон преломления света и другие известные на тот момент законы распространения света. Однако существовали две проблемы, которые не подчинялись доказательству с помощью корпускулярной теории. Первая – данная теория не объясняла закон независимого распространения света. А именно, если два пучка света пересекаются в пространстве, они не влияют друг на друга, если же рассматривать свет как поток корпускул, то они должны сталкиваться друг с другом и, соответственно, влиять (рис. 1). Рис. 1. Пересечения двух пучков света в пространстве Вторая проблема, с которой сталкивается корпускулярная теория, – тот факт, что если свет действительно представляет собой поток частиц, то скорость распространения света в вакууме должна быть меньше, чем скорость света в среде. Но, как мы знаем, это совершенно не так, скорость света в вакууме максимальна, в среде же меньше. Тем не менее научный авторитет Ньютона был столь высок, а эксперименты, проведенные им в области оптики, столь доскональными, что вплоть до XIX века его теория считалась основной. 22. Сформулируйте опыты Резерфорда по рассеянию частиц. Сравните основные характеристики протона и нейтрона. Общее между нейтроном и протоном: Обе частицы входят в состав ядер Обе частицы состоят из u- и d-кварков Частицы имеют близкую (но не одинаковую) массу Отличия между протоном и нейтроном: Протон имеет положительный заряд, нейтрон - нейтрален (заряд 0). Изза этого быстрый нейтрон легче проникает в ядро, чем быстрый протон. Также из-за этого нейтроны легче собрать в ограниченном пространстве (так называемые ультрахолодные нейтроны), чем протоны (без электронов). Протон устойчивая частица в свободном состоянии, нейтрон распадается примерно через 16 минут Протон имеет кварковый состав uud, нейтрон - udd Нейтрон немного тяжелее протона 23. Дайте формулировку «Происхождение солнечной системы». Перечислите основные характеристики звезд. Раскройте поэтапную эволюцию звезд: рождение, жизнь и смерть. Происхождение Солнечной системы Солнечная система состоит из 9 планет: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, Плутона (рис. 7). Все планеты движутся в одном направлении, в единой плоскости (за исключением Плутона) по почти круговым орбитам. От центра до окраины Солнечной системы (до Плутона) — 5,5 световых часов. Расстояние от Солнца до Земли 149 млн. км, что составляет 107 его диаметров. Солнечная система совершает один полный оборот вокруг галактического центра за 180 млн. лет. Скорость движения Солнца вокруг оси галактики—250 км/сек. Ближайшие к Солнцу звезды α-Центавра и Сириус. Рис. 7. Строение Солнечной системы Возраст солнечной системы, зафиксированный по древнейшим метеоритам, около 5 млрд. лет. Общепринята гипотеза, по которой Земля и все планеты сконденсировались из космической пыли, расположенной в окрестностях Солнца. Первая серьезная попытка объяснить происхождение планет Солнечной системы и Земли с научной точки зрения была сделана французским математиком П. Лапласом в 1796 г., хотя несколько раньше Т. Рейн в Англии и И. Кант в Германии предложили свои гипотезы. Кант считал, что планеты образовались из пылевой туманности, состоящей из твердых частиц. Согласно теории Лапласа, планеты сформировались из вращающегося газового облака, спрессованного под действием собственной гравитации. По мере сжатия облако сбрасывало многочисленные кольца, каждое из которых конденсировалось в планету. Так как гипотезы почти не противоречили друг другу, они были объединены в одну под названием гипотезы Канта - Лапласа. Эта гипотеза господствовала в науке в течение всего XIX века и дожила до первых десятилетий XX в. В начале XX в. получила известность гипотеза английского астронома Дж. Джинса. Согласно его гипотезе, мимо Солнца прошла когда-то более крупная звезда. Вследствие ее притяжения на Солнце вырвалась громадная струя раскаленного вещества (протуберанец), образовавшая туманность с отдельными сгущениями. Из этих сгущений впоследствии образовались планеты, вращающиеся вокруг Солнца. В 30-х годах была доказана математическая несостоятельность этой гипотезы. Из гипотез происхождения Солнечной системы также известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика X. Альвена, усовершенствованная Ф. Хойлом. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в ловушки из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло свой вращательный момент, передавая его газовому облаку. Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов — дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов — водорода и гелия, а более отдаленные—из железа и никеля. Наблюдения говорят об обратном. Чтобы преодолеть эту трудность, английский астроном Ф. Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск. Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Согласно концепции О.Ю. Шмидта, Солнечная система образовалась из скопления межзвездной материи, захваченной Солнцем в процессе движения в мировом пространстве. Солнце движется вокруг центра Галактики, совершая полный оборот за 180 млн. лет. Среди звезд Галактики имеются большие скопления газово-пылевых туманностей. Исходя из этого, О. Ю. Шмидт полагал, что Солнце при движении вступило в одно из таких облаков и захватило его с собой. Силой своего притяжения Солнце заставило облако вращаться вокруг себя. Шмидт полагал, что первоначальное облако межзвездной пылевой материи обладало некоторым вращением, в противном случае его частицы выпали бы на Солнце. В процессе обращения облака вокруг Солнца мелкие частицы сосредоточивались в экваториальной части. Облако превращалось в плоский уплотненный вращающийся диск, в котором вследствие увеличения взаимного притяжения частиц происходило сгущение. Образовавшиеся сгущения (тела) росли за счет присоединяющихся к ним более мелких частиц как снежный ком. Таким путем образовались планеты и обращающиеся вокруг них спутники. Земля, по мнению О. Ю. Шмидта, также образовалась из холодных твердых частиц. Постепенное разогревание недр Земли произошло за счет энергии радиоактивного распада, что привело к выделению воды и газа, входивших в небольших количествах в состав твердых частиц. В результате возникли атмосфера и океаны, обусловившие появление жизни на Земле. Каждая звезда во Вселенной проходит свой жизненный путь — от рождения до смерти. Это называется звездной эволюцией. Для звезд длительность каждого этапа эволюции разная и зависит в основном от размеров звезды и внешних воздействий (наличия рядом другой звезды или звезд и т. п.). Однако последовательность этапов всегда одна и та же. 24.Сформулируйте в чем заключается явление фотоэффекта и его законы. Объясните физический смыл уравнения Эйнштейна для фотоэффекта. Пример применения фотоэффекта в технике. Фотоэффект возникает при взаимодействии вещества с поглощаемым электромагнитным излучением. Различают внешний и внутренний фотоэффект. Внешним фотоэффектом называется явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света. Внутренним фотоэффектом называется явление увеличения концентрации носителей заряда в веществе, а следовательно, и увеличения электропроводности вещества под действием света. Частным случаем внутреннего фотоэффекта является вентильный фотоэффект — явление возникновения под действием света электродвижущей силы в контакте двух различных полупроводников или полупроводника и металла. Внешний фотоэффект был открыт в 1887 г. Г. Герцем, а исследован детально в 1888—1890 гг. А. Г. Столетовым. Законы фотоэффекта 1. Число фотоэлектронов, вырываемых за 1 с с поверхности катода, пропорционально интенсивности света, падающего на это вещество. 2. Кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а зависит линейно от его частоты. 3. Красная граница фотоэффекта зависит только от рода вещества катода. 4. Фотоэффект практически безинерционен, так как с момента облучения металла светом до вылета электронов проходит время с. Фотоэлементы: Приборы, принцип действия которых основан на явлении фотоэффекта, называют фотоэлементами. Устройство фотоэлемента изображено на рисунке 214. Внутренняя поверхность К (катод) стеклянного баллона, из которого выкачан воздух, покрыта светочувствительным слоем с небольшим прозрачным для света участком для доступа света внутрь баллона. В центре баллона находится металлическое кольцо А (анод). От электродов сделаны выводы для подключения фотоэлемента к электрической цепи. В качестве светочувствительного слоя обычно используют напыленные покрытия из щелочных металлов, имеющих малую работу выхода, т.е. чувствительных к видимому свету. Фотоэлементы используют для автоматического управления электрическими цепями с помощью световых пучков. Фотореле: Фотоэлектрическое реле срабатывает при прерывании светового потока, падающего на фотоэлемент (рис. 215). Фотореле состоит из фотоэлемента Ф, усилителя фототока, в качестве которого используют полупроводниковый триод, и электромагнитного реле, включенного в цепь коллектора транзистора. Напряжение на фотоэлемент подают от источника тока а на транзистор − от источника тока Между базой и эмиттером транзистора включен нагрузочный резистор R. Когда фотоэлемент освещен, в его цепи, содержащей резистор R, идет слабый ток, потенциал базы транзистора выше потенциала эмиттера, и ток в коллекторной цепи транзистора отсутствует. Если же поток света, падающий на фотоэлемент, прерывается, ток в его цепи сразу прекращается, переход эмиттер – база открывается для основных носителей, и через обмотку реле, включенного в цепь коллектора, пойдет ток. Реле срабатывает, и его контакты замыкают исполнительную цепь. Ее функциями могут быть остановка пресса, в зону действия которого попала рука человека, выдвигание преграды в турникете метро, автоматическое включение освещения на улицах. Сформулируйте определение понятия «Цепная ядерная реакция» и ее отличительную особенность. Объясните условия ее существования. Расскажите о 25. термоядерных реакциях. Цепная ядерная реакция -последовательность единичных ядерных реакций,каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности.Пример-цепная реакция деления ядер тяжёлых элементов,основное число актов деления инициируется нейтронами, полученными при делении ядер в предыдущем поколении. Цепная реакция деления ядер урана — это процесс, в котором деление ядер урана вызывает последующее деление других ядер, что приводит к освобождению энергии и увеличению количества частиц. Отличительной особенностью цепной реакции деления урана является то, что каждое новое деление вызывает еще больше делений, в связи с чем происходит значительная высвобождение энергии. В процессе цепной реакции деления урана энергия от одного деления используется для вызывания других делений, что делает этот процесс очень эффективным. Основным источником заряженных частиц, которыми бомбардируется ядро, является ускоритель заряженных частиц, который дает пучки протонов, тяжелых ионов и легких ядер. Медленные нейтроны получают благодаря использованию ядерных реакторов. Для фиксации налетающих заряженных частиц могут быть использованы разные типы ядерных реакций - как синтеза, так и распада. Вероятность их зависит от параметров частиц, которые сталкиваются. С этой вероятностью связана такая характеристика, как сечение реакции – величина эффективной площади, которая характеризует ядро в качестве мишени для налетающих частиц и которая является мерой вероятности вступления частицы и ядра во взаимодействие. Если в реакции принимают участие частицы с ненулевым значением спина, то сечение напрямую зависит от их ориентации. Так как спины налетающих частиц ориентированы не совсем хаотично, а более-менее упорядоченно, то все корпускулы будут поляризованы. Количественная характеристика ориентированных спинов пучка описывается вектором поляризации. Особенности цепной ядерной реакции Среди всех химических реакций большое распространение получили именно цепные. Частицы с неиспользованными связями выполняют роль свободных атомов или радикалов. При таком процессе, как цепная ядерная реакция, механизм ее протекания обеспечивают нейтроны, которые не имеют кулоновского барьера и возбуждают ядро при поглощении. Если в среде появляется необходимая частица, то она вызывает цепь последующих превращений, которые будут продолжаться до разрыва цепи из-за потери частицыносителя. Ядерную энергию можно получить двумя способами: делением тяжелых ядер и синтезом (слиянием) легких ядер. Для слияния легких ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстоянии около 10 в минус 12 см, так как ядерные силы действуют на очень маленьких расстояниях. Этому сближению препятствует кулоновское отталкивание ядер, которое может быть преодолено за счет большой кинетической энергии теплового движения ядер. Следовательно, подобные реакции могут протекать только при очень высоких температурах. Ядерный синтез, происходящий в разогретом веществе, называют термоядерным (термоядерная реакция). Термоядерные реакции, идущие в недрах звезд, играют очень важную роль в эволюции Вселенной. Они – источник ядер химических элементов, которые синтезируются из водорода в звездах. Уникальная особенность термоядерных реакций как источника энергии – это очень большое энерговыделение на единицу массы реагирующих веществ, примерно в 10 миллионов раз больше, чем в химических реакциях. Вступление в синтез одного грамма изотопов водорода эквивалентно сгоранию 10 тонн бензина. Поэтому ученые давно стремятся овладеть этим гигантским источником энергии. В принципе мы умеем уже сейчас получать энергию в результате реакции термоядерного синтеза. Нагреть вещество до звездных температур можно, используя энергию атомного взрыва. Так устроена водородная бомба – самое страшное оружие современности, в которой взрыв ядерного запала приводит к мгновенному нагреву смеси дейтерия с тритием и последующему термоядерному взрыву. На Солнце в качестве основного источника энергии выступают реакции протон-протонного цикла, когда из четырех протонов рождается одно ядро гелия. Энергия, которая выделяется в процессе синтеза, уносится образующими ядрами, нейтронами, нейтрино и квантами электромагнитного излучения. 26. Дайте формулировку понятию «кинематика», укажите кинематические характеристики. Кинематика – раздел механики, в котором изучается механическое движение, но не рассматриваются причины, вызывающие это движение. Описание движения как тела человека (его частей) в различных видах спорта, так и различных спортивных снарядов являются неотъемлемой частью спортивной биомеханики и в частности кинематики. Количественные характеристики, раскрывающие форму и характер движений, называются кинематическими. Они описывают движение в пространстве и во времени. Соответственно различают характеристики: -пространственные; -временные; -пространственно-временные. Пространственные характеристики позволяют определить, каково исходное и конечное положение при движении (координата), какова между ними разница, насколько они изменились (перемещение) и через какие промежуточные положения выполнялось движение (траектория), т.е. пространственные характеристики в целом определяют пространственную форму движения человека. Координата точки – это пространственная мера местоположения точки относительно системы отсчета. С точки зрения механизма описать движение – это значит определить положение в любой момент времени, определить координаты опознавательных точек тела, по которых изучают ход движения в пространстве. По координатам определяют, где находится изучаемая точка относительно начала отсчета, измеряя ее линейные координаты. Положение точки на линии, определяет одна координата, на плоскости – две, в пространстве – три. Изучая движение нужно определить: 1)начальное положение, из которого движение начинается; 2) конечное положение, в котором движение заканчивается; 3) ряд мгновенных промежуточных положений, которые принимает тело при выполнение движения. Перемещение точки – это пространственная мера измерения местоположения точки в данной системе отсчета. Перемещение – величина векторная. Она характеризуется численным значением (модулем) и направлением, т.е. определяет размах и направление движения. Если после движения точка вернулась в исходное положение, перемещение равно нулю. Таким, образом, перемещение есть не само движение, а лишь его окончательный результат – расстояние по прямой и направление от исходного до конечного положения. Перемещение (линейное, в поступательном движении) измеряется разностью координат в моменты начала и окончания движения. Перемещение тела при вращательном движение измеряется углом поворота разностью угловых координат в одной и той же системе отсчета расстояний. Траектория точки– это пространственная мера движения (воображаемый след движения точки). Траекторию определяют, устанавливая ее длину, кривизну и ориентацию в пространстве. Пространственный рисунок движения точки дает ее траектория. Длина траектории показывает, каков путь точки. Путь точки в прямолинейном движении равен расстоянию от исходного до конечного положения. При криволинейном движении путь точки равен арифметической сумме модулей ее элементарных перемещений. Кривизна траектории показывает, какова форма движения в пространстве. Чтобы определить кривизну траектории, измеряют радиус кривизны. Если траектория является дугой окружности, радиус кривизны постоянный. С увеличением кривизны ее радиус уменьшается, и, наоборот, с уменьшением кривизны, радиус увеличивается. Ориентация траектории в пространстве при одной и той же ее форме может быть разная. Ориентацию определяют для прямолинейной траектории по координатам точек начального и конечного положений; для криволинейной траектории – по координатам этим двух точек и третьей точки, не лежащей с ними на одной прямой линии. В совокупности ориентация, длина и кривизна траектории позволяют определить направление, размах и форму движения точки, а также начальное положение, конечное и все промежуточные. Временные характеристики раскрывают движения во времени: когда оно началось и закончилось (момент времени), как долго длилось (длительность движения), как часто выполнялось движение (темп), как движение были построены во времени (ритм). Вместе с пространственно-временными характеристиками они определяют характер движения человека. Момент времени – это временная мера положения точки тела и система, определяемая промежутком времени до него от начала отсчета. Момент времени определяют не только для начала и окончания движения, но и для других важных мгновенных положений. В первую очередь это моменты существенного изменения движения: заканчивается одна часть (фаза) движения и начинается следующая (например: отрыв стопы от опоры в беге – это момент окончания фаза отталкивания и начало фазы полета). По моментам времени определяют длительность движения. Длительность движения– это его временная мера, которая измеряется разностью моментов времени окончания и начала движения. Длительность движения представляет собой количество времени, прошедшее между двумя ограничивающими его моментами времени. Сами моменты (как границы между двумя смежными промежутками времени) длительности не имеют. Ясно, что измеряя длительность, пользуются одной и той же системой отсчета времени. Узнав путь точки и длительность ее движения, можно определить ее скорость. Зная длительность движений, определяют также их темп и ритм. Темп движений – это временная мера повторности движений. Он измеряется количеством движений, повторяющихся в единицу времени (частота движений). Темп – величина, обратная длительности движений. Чем больше длительность каждого движения, тем больше меньше темп, и наоборот. В циклических движениях темп может служить показателем совершенства техники. Ритм движений – это временная мера соотношения частей движений. Он определяется по соотношению промежутков времени, затраченного на соответствующей части движения. Ритм определяют как соотношение двух периодов времени (например: опоры и полета в беге) или длительности двух фаз периода (например: фаза амортизации и фазы отталкивания в опорном периоде). Можно говорить и о ритме ряда фаз (например: соотношение длительностей пяти фаз скользящего шага в лыжном ходе). Ритм бывает постоянным и переменным. Пространственно-временные характеристики определяют, как изменяются положения, и движения человека во времени. Скорость точки– это пространственно-временная мера движения. Она определяет быстроту изменения положения точки в пространстве с изменением времени. В поступательном движении скорость измеряется отношением пройденного пути (с учетом его направления) к затраченному времени; во вращательном движении – отношением угла поворота ко времени, за которое произошло вращение. Ускорение точки – это пространственно-временная мера изменения движения, которая характеризует быстроту изменения скорости по величине и направлению. Ускорение измеряется отношением измерения скорости (угловой скорости) к затраченному на него времени. Различают ускорения точки: а) положительное, имеющее одинаковое направление со скоростью, -скорость возрастает; б) отрицательное, имеющее направление, противоположное направлению скорости, - скорость убывает; в) нормальная – скорость прежняя, изменяется направление. 27. Перечислите основные виды деформации. Приведите примеры. Поясните, почему абсолютно упругая деформация является идеализацией К основным видам деформации относят: растяжение-сжатие( пружина, сидение на офисном стуле, резинка на волосах), кручение(сушка ткани, стирка, применение отвертки) и плоский изгиб(пресс). В некоторых источниках к ним добавляется чистый сдвиг. Остальные виды деформаций являются их комбинацией и рассматриваются в разделе «Сложное сопротивление». Идеализацией, потому что все процессы происходят слишком быстро. 28. Приведите примеры физических явлений и физических свойств тел. Покажите, что физические законы имеют место в биологических и химических явлениях. Опишите структуру физической картины мира. Что такое физическое явление Любая материя находится в постоянном изменении. Одни тела двигаются, другие соприкасаются с третьими, четвертые крутятся. Не зря много лет назад философом Гераклитом была произнесена фраза «Все течет, все меняется». У ученых есть даже специальный термин таким изменениям – это все явления. К физическим явлениям относится все то, что движется. Какие существуют типы физических явлений Тепловые. Это явления, когда из-за воздействия температуры некоторые тела начинают трансформироваться (изменяется форма, размер и состояние). Пример физических явлений: под воздействием теплого весеннего солнца тают сосульки и превращаются в жидкость, с наступлением холодов лужи замерзают, кипящая вода становится паром. Механические. Эти явления характеризуют смену положения одного тела по отношению к остальным. Примеры: часы идут, мяч прыгает, дерево качается, ручка пишет, вода течет. Все они находятся в движении. Электрические. Характер этих явлений полностью оправдывает свое название. Слово «электричество» уходит корнями в греческий язык, где «электрон» значит «янтарь». Пример достаточно простой и многим наверняка знакомый. При резком снятии с себя шерстяного свитера слышится небольшой треск. Если проделать это, отключив в комнате свет, то можно увидеть искорки. Световые. Тело, участвующее в явлении, которое связанно со светом, называют светящимся. В качестве примера физических явлений можно привести всем известную звезду нашей Солнечной системы – Солнце, а также любую другую звезду, лампу и даже жучка-светлячка. Звуковые. Распространение звука, поведение звуковых волн при столкновениях с препятствием, а также иные явления, которые так или иначе связаны со звуком, относятся к этому типу физических явлений. Оптические. Они происходят благодаря свету. Так, например, человек и животные способны видеть, потому что есть свет. В эту группу также включены явления распространения и преломления света, его отражение от предметов и прохождение сквозь разные среды. Физические свойства - это агрегатное состояние, плотность, температуры кипения и плавления, хрупкость, запах, цвет и т. п. Вода-лед, жидкость, пар; и тд Применение законов физики в медицине, химии и тд