Закон сохранения момента импульса. Примеры явлений, в которых выполняется закон сохранения момента импульса.

М оментом импульса (количества движения) материальной точки А относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произведением: где r - радиус-вектор, проведенный из точки О в точку A, p=mv - импульс материальной точки; L - псевдовектор, направление которого совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от r к р.

В замкнутой системе момент внешних сил и откуда (4) Выражение (4) представляет собой закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

Физическое содержание закона сохранения момента импульса системы описываемого уравнением заключается в следующем: если замкнутая система содержит несколько недеформируемых и не вращающихся вокруг своего центра тел разной массы, движущихся без внешнего сопротивления по орбитам разного радиуса вокруг общего центра с одинаковыми угловыми скоростями, то их суммарный момент импульса не изменяется при изменении масс, касательных скоростей и радиусов кривизны орбит движущихся внутри системы тел.

З десь мы продемонстрируем закон сохранения момента импульса с помощью скамьи Жуковского. Человек, сидящий на скамье, вращающаяся вокруг вертикальной оси, и держащий в вытянутых руках гантели вращается внешним механизмом с угловой скоростью ω₁. Если человек прижмет гантели к телу, то момент инерции системы уменьшится. Но момент внешних сил равен нулю, момент импульса системы сохраняется и угловая скорость вращения ω₂ увеличивается. Аналогичным образом, гимнаст во время прыжка через голову поджимает к туловищу руки и ноги, с целью уменьшить свой момент инерции и тем самым увеличить угловую скорость вращения.

№10.

Основные положения молекулярно-кинетической теории. Параметры состояния газа. Опытные газовые законы.

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.

2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Важнейшими параметрами состояния идеального газа являются температура, давление, объем.

Объем. Этот параметр имеет наиболее простую трактовку, поскольку газ занимает весь объем того сосуда, в котором находится. С термодинамической точки зрения любая составляющая газа имеет объем V, равный физическому объему всего сосуда, в котором газ расположен.

V = V_сосуда.

Термодинамический смысл давления. Время от времени, ударяясь о стенки сосуда, молекулы газа оказывают на них силовое воздействие, описываемое силой. Согласно 3 закону Ньютона, равная ей и противоположно направленная сила, воздействует на газ со стороны стенок. Очевидно, что сила, с которой молекулы воздействуют на стенку, тем больше, чем больше площадь ее поверхности. Действие газа на стенку характеризуется не силой, а давлением, т.е. отношением проекции нормальной составляющей силы F к площади поверхности S:

P = F/S.

Термодинамический смысл температуры. В технике и в быту используется температура t, отсчитанная по шкале Цельсия. Единица этой шкалы называется градусом Цельсия (°С). В физике более удобна абсолютная шкала. Температура Т, отсчитанная по этой шкале, связана с температурой t по шкале Цельсия соотношением:

T = t + 273,15

Единица абсолютной температуры кельвин (К). Температура, равная 0°К называют абсолютным нулем температуры, ему соответствует t = - 273,15 °C. 

Основные газовые законы:

1. З акон Бойля-Мариотта

Изотермический процесс (T = const, m = const):                                                                           2. Закон Шарля

Процессы можно считать изобарными, если они проходят: в цилиндре с незакрепленным поршнем (без учета трения); в воздушных шариках при небольших растяжениях или сжатиях. 

Изобарный процесс (p = const; m = const): P/Т=const

3. Закон Гей-Люссака

Г азовый закон: для данной массы данного газа при постоянном давлении отношение объема к абсолютной температуре есть величина постоянная,

                                                                  

где =1/273К ^-1    - температурный коэффициент объемного расширения.

4. Закон Дальтона                                                                

Один из основных газовых законов: давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов.

5. Закон Паскаля

Основной закон гидростатики: давление, производимое внешними силами на поверхность жидкости или газа, передается одинаково по всем направлениям.

№11.