23) 1)Законы динамики материальной точки и системы точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс. Динамика механической системы.

1ый закон Ньютона: всякая мат. точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор,пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние. Стремление тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движ.н-ся инертностью. Поэтому 1ый.зак. Ньютона н-ют также з-ом инерции. 2ой закон Ньютона: осн-ой закон динамики поступательного движ.- скорость изменения импульса движущейся матер-ой точки (тела) = действующей на нее силе. 3ий.закон Ньютона: при взаимодействии две матер-ые точки действуют друг на друга с силами равными по абсолютной величине и направленными в противоположные стороны вдоль прямой соед-ие эти точки: .

Силы взаимодействия между мат.точками мех-ой системы н-ся внутр-ми силами, а силы с которыми на мат-ые точки системы действуют внешние тела,н-ся внешними.

Центр масс – воображаемая точка системы, положения кот-ой характеризует распределение массы этой системы

Динамика раздел механики, изучает законы движения тел и причины,кот-ые вызывают или изменяют это движение. Механическая система – совок-ть матер-ых точек, рассматриваемых как единое целое.

2) состояние частицы в системе, состоящей из множества частиц. Энергия такой частицы равна . Например, если наша система — это некий квантовый газ в «ящике», то подобное состояние может описываться частной волновой функцией. Известно, что длябольшого канонического ансамбля, функция распределения имеет вид

где— энергия состояния,— число частиц, находящихся в состоянии,—химический потенциал,— это индекс, пробегающий все возможные микросостояния системы. Необходимо заметить, что химический потенциал зависит от температуры. Однако для систем, имеющих температуру ниже температуры Ферми , что часто используется, какаппроксимация, . В реальности же:

3)Анализатор- обладает способ-ю анализировать поляр-й свет. Закон малюса: физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора. Закон Брюстера:  закон, выражающий связь показателя преломления диэлектрика с таким углом падения световых или радиоволн, при котором отражённое от поверхности диэлектрика излучение полностью поляризовано tg j = п (где п — показатель преломления), при отражении полностью поляризуется. Угол j называется углом Брюстера. Угол между отражённым и преломленным лучами при этом составляет 90°. . Интерференция вторичных волн, излучаемых электронами, приводит к тому, что луч света, падающий на поверхность анизотропного кристалла, раздваивается внутри него на два преломленных луча, которые в общем случае имеют различные направления. Это явление называют двойным лучепреломлением.

Билет 24.

1.Вектор перемещения (или просто перемещение) – это направленный отрезок прямой, соединяющий начальное положение тела с его последующим положением . Перемещение – величина векторная. Вектор перемещения направлен от начальной точки движения к конечной. Скоpость матеpиальной точки есть вектоpная величина, которая определяется, как быстрота движения, так и его направление в данный момент времени. Следует заметить, что отношение s*/t конечного пути ко времени совпадает со скоpоcтью точки только в частном случае, когда движение pавномеpное. Если же движение неpавномеpное и скоpость во вpемени непpеpывно меняется, необходимо пользоваться точным опpеделением: модуль скоpости pавен пpоизводной от пути по вpемени и выpажается фоpмулой

где s* - путь матеpиальной точки. Ускорение – это величина, которая характеризует быстроту изменения скорости по модулю и напрвлению. Тангенциальное(касательное) ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке траектории движения. Тангенциальное ускорение характеризует изменение скорости по модулю при криволинейном движении. Направление вектора тангенциального ускорения _τ совпадает с направлением линейной скорости или противоположно ему. Нормальное ускорение – это составляющая вектора ускорения, направленная вдоль нормали к траектории движения в данной точке на траектории движения тела. То есть вектор нормального ускорения перпендикулярен линейной скорости движения. Нормальное ускорение характеризует изменение скорости по направлению и обозначается буквой _n. Вектор нормального ускорения направлен по радиусу кривизны траектории a_n =v²/r. Радиус кривизны траектории – величина обратная кривизне. РК харак-ет велечину соответствия кривой от прямой. Чем больше РК, тем больше кривая похожа на прямую a_n =v²/R.

3.Свет представляет собой совок-ть множества поперечных электромаг-ых волн: векторы напряженностейэлектрического Е_i и магнитного Н_i полей у каждой волны взаимно перпендикулярны и колеблются перепендикулярно скорости распростронения волны. Световые волны со всевозможными равновероятностными колебаниями векторов Е_i наз-ся естественным. Свет в котором направление колебаний светового вектора каким то образом упорядочены наз-ся поляризованным. Степень поляризации: . Для естеств-го светаI_max =I_min и p=0. Поляризатор - устройство применяемой для получения обычно поляризованного света.

Билет 25.

1.Виды: политропный и его частные случаи( Изохорный- процесс протекающий при постоянном объеме: V=const,в коорд-ах (p,T) изобр-ся прямой. Изобарный- процесс протекающий при постоянном давлении: p=const, в коорд-ах (V,T) изоб-ся прямой. Изотермический- процесс протекающий при постоянной темпер-ре: T=const, в коорд-ах (p,V) изоб-ся кривой(парабола). Адиаботический- процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окр-й средой,т.е Q=const. Прямой цикл - это цикл двигателя, в нем происходит преобразования теплоты в механ-ую работу. Для оценки эффект-ти используют термический коэффициент полезного действия (КПД).

Обратный цикл - служит для производства холода или теплоты, в нем тело переносит теплоту от холодного источника к горячему.

Энтропия- понятие выведенное в термод-ки для определения меры не обратимого рассеяния энергии. Энтропия замкнутой системы м-ет либо возрастать, либо оставаться постоянной: , это также явл-ся формулировкой второго начала термодинамики. Термодин-ий процесс явл-ся обратимым, если он м-ет происходить как в прямом так и в обратном направлении, а в окруж-ей среде и в системе при этом не происходит никаких изменений. Третье начало термод-ки: физич-ий принцип, определ-ий поведение энтропии при абсолютном нуле темпер-ры.

Цикл Карно - обратимый круговой процесс, в котором совершается превращение теплоты в работу. Он состоит из последовательно чередующихся 2х изометрических и 2х адиабатных процессов.

2.Магнитное поле- поле оказывающее силовое воздей-ие на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом не зависимо от состояния их движения. Вектор магнит-ой индук-ии: силовая харак-ка магнит-го поля. Он всегда направлен так, как сориентирована свободно вращающаяся стрелка. Закон Ампера: Сила действующая на элемент проводника с током в маг-ом поле, равна произведению силы тока на векторное произведение элемента длины проводника и маг-ой индукции поля: . Сила Лоренца: Сила действующая на заряженную частицу, движущуюся в электромаг-ом поле:. Закон Био́—Савара—Лапла́са — физический закон для определения вектора индукции магнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током.

3.Пусть источник света S испускает сферическую волну. Поставим на пути волны непрозразный эеран Э₁ с крыглым отверствием АВ. Для наблюдения дифрак-ой кратины параллельно Э₁ на расстоянии L от него поместим экран Э₂.Число откр. зон Френеля m зависит от размеров отверствия АВ, расстояния и длины волны света.Наличие преград с круглым отверствием усиливает освещенность в точке P. Пусть пучок параллельных лучей монохроматического света падает перпенд-но на узкую прямоугольную щель шириной а в не прозразчном экране Э₁. За щелью располож.линза, которая собирает лучи на Э₂. Если число зон будет четным, они попарно погасят друг друга, и в точке P будет наблюд-ся min освещенности: , гдеm=1,2,3... - нечетное. Дифрак-ая решетка- совок-ть параллельных щелей одинаковой ширины а, разделенных не прозрачными промежутками шириной в , лежащих в одной плоскости. Прозрачные диф-ые решетки- последоватеьные парал-ые щели = ширины, раздел-ых равными по ширине не прозрачными промежутками. Отражательные диф.решетки- щели заменены зеркальными полосками.

Билет 26.

1. Энергия - универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Различные формы энергии связывают с различными формами движения материи: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и пр. В одних случаях форма движения материи не изменяется (например, холодное тело нагревает горячее), в других – переходит в другую форму (например, механическое движение превращается в тепловое в результате трения). Однако существенно, что во всех перечисленных случаях энергия, отданная (в той или иной форме) от одного тела другому телу, равна энергии, которую получило последнее тело. Изменение механического движения тела вызывается силами, которые действуют на него со стороны других тел. С целью количественно описать процесс обмена энергией между взаимодействующими телами, в механике вводится понятие работы силы: . Элементарной работой силы F на перемещении dr называется скалярная величина:, где α - угол между векторами F и dr;

ds =|dr| элементарный путь; Fs - проекция вектора F на вектор dr. Чтобы охарак-ть скорость совершения работы, вводят понятие мощности .

Кинетическая энергия–энергия механ-ой системы, зависящая от скоростей движения ее точек: . Консервативными силами наз-ся силы работа которых не зависит от пути перехода тела или системы из начального положения в конечное. К консер-ым силам относятся: сила тяжести, гравитационная сила, сила упругости и другие.

Неконсервативными силами наз-ся силы работа которых зависит от пути перехода тела или системы из начального положения в конечное. К ним относятся: сила трения, сила тяги и другие.

Потенциальная энергия системы − это функция механ-го состояния системы, зависящая от зваимного расположения всех тел системы и от их положения во внешнем потенциальном поле сил. Убыль потенц-ой энергии = работе, которую совершают все консерват-ые силы при переходе системы из начального положения в конечное.

2.Потоком вектора маг-ой индукции через элементарную площадку dS наз-ся физич-ая величина dФ_m , равная произведению величины этой площадки и проекции вектора В на направление нормали к площадке dS: . Теорема Гаусса для маг-го поля: поток магнитного поля через любую замкнутую пов-ть = 0. Напряженность магнитного поля наз-ся векторная величина , характеризующую магнитное поле и определяемою след.обаразом:. НамагниченностьJ - векторная величина, равная отношению магнитного момента некоторого объема в-ва в этому объему: . Гиромагнитное отношение- отношение магнитного момента атомных частиц к их моменту количества движения.

3.Дифракция- отклонение света от прямолинейного распространения. Каждая точка пов-ти, до которой дошло волновое возбуждение в данный момент, становится источником вторичных волн. Этот принцип Гюйгенса позволяет качественно объяснить явление дифракции, но не дает возможности рассчитать распределение интенсивности дифрагированных лучей. Френель дополнил принцип Гюйгенса: волновые возмущения в любой точке простр-ва м-но рассмат-ть как результат интерфер-ии вторичных волн от нек-ых фиктивных когерентных источников, на которые разбивается волновая пов-ть. Метод зон Френеля: расстояния 2х соседних зон до точки наблюдения отличаются на половину световой волны , тогда световые возмущения, пришедшие в точку Р от 2х соседних зон будут иметь противоположные фазы и ослаблять друг друга.

Билет 27.

1.Основное ур-ие МКТ: . Барометрическая формула: (позволяет найти атмосф-ое давление в зависимости от высоты, или высоту если известно давление). Распеределие Больцмана:

(при постоянной температуре плотность газа (с которой связана концентрация) больше там, где меньше потенц-ая энергия его молекул). Распред-ие Максвелла: .

2. Диамагнетизм- диамагнитные в-ва намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению вектора магнитной индукции. К диамагнетикам относятся такие в-ва, у которых магнитный момент атома или молекулы в отсутствие внешнего магнитного поля =0. Ферромагнетики- тв.кристалич-ие в-ва,обладающие самопроизвольной намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля.

3.Интерфер-ия наблюдается тока если удвоенная толщина пластинки меньше длины когерентности падающей волны. Интерференционные полосы равного наклона- возникают в результате наложения лучей, падающих на плоско парал-ую пластинку под одинаковыми углами. Полосы равной толщины- возникают в результате интерференции от мест одинаковой толщины. Кольца Ньютона: наблюдаются при отражении света от воздушного зазора, образ-го плоско парал-ой пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны. Парал-ый пучок света падает норм.на плоскую пов-ть линзы и частично отражается от верхней и нижней поверхностей воздушного зазоро между линзой пластинкой.

Билет 3. Энергия - универсальная мера различных форм движения и взаимодействия:. Есть механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и пр. В одних случаях форма движения материи не изменяется (например, холодное тело нагревает горячее), в других – переходит в другую форму (например, механическое движение превращается в тепловое в результате трения). .Энергия, отданная (в той или иной форме) от одного тела другому телу, равна энергии, которую получило последнее тело. Изменение механического движения тела вызывается силами, которые действуют на него со стороны других тел. С целью количественно описать процесс обмена энергией между взаимодействующими телами, в механике вводится понятие работы силы .Элементарной работой силы F на перемещении dr называется скалярная величина где α - угол между векторами F и dr;

ds =|dr| элементарный путь; Fs - проекция вектора F на вектор dr. Чтобы охарак-ть скорость совершения работы, вводят понятие мощности .

Кинетическая энергия–энергия механ-ой системы, зависящая от скоростей движения ее точек: . Консервативными силами наз-ся силы работа которых не зависит от пути перехода тела или системы из начального положения в конечное. К консер-ым силам относятся: сила тяжести, гравитационная сила, сила упругости и другие.

Неконсервативными силами наз-ся силы работа которых зависит от пути перехода тела или системы из начального положения в конечное. К ним относятся: сила трения, сила тяги и другие.

Потенциальная энергия системы − это функция механ-го состояния системы, зависящая от зваимного расположения всех тел системы и от их положения во внешнем потенциальном поле сил. Убыль потенц-ой энергии = работе, которую совершают все консерват-ые силы при переходе системы из начального положения в конечное.

2) состояние частицы в системе, состоящей из множества частиц. Энергия такой частицы равна . Например, если наша система — это некий квантовый газ в «ящике», то подобное состояние может описываться частной волновой функцией. Известно, что длябольшого канонического ансамбля, функция распределения имеет вид

где— энергия состояния,— число частиц, находящихся в состоянии,—химический потенциал,— это индекс, пробегающий все возможные микросостояния системы. Необходимо заметить, что химический потенциал зависит от температуры. Однако для систем, имеющих температуру ниже температуры Ферми , что часто используется, какаппроксимация, . В реальности же:

3билет. Гармонические колебания. Ур-ие колебаний. Затухающие колебания. Время релаксации, декремент, добротность затухания.

Гармонические колебания − колебания, при которых изменения физ-их величин происходят по закону или:

, где - частота колебаний,-амплитуда колебаний, - фаза колебания (измер-ся в радианах и опред-ет значение смещения (колеблющейся величины) в данный момент времени.Затухающие колебания − постепенное уменьшение колебаний с течением времени, обусловленное потерей энергии колеб-ой системой: . Время релаксации − период времени за который амплитудное значение возмущения в выведенной из равновесия физич-ой системе уменьшается в "е" раз: . Декремент − отношение амплитуды затухающих колебаний в нек-ой момент времени t к амплитуде тех же колебаний на период позже t + T: . Добротность затухания − свойство колеб-ой системы, определяющее полосу резонанса и показывающее во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний: .2 вопрос. Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического токав замкнутом контуре при изменениимагнитного потока, проходящего через него.Причиной электродвижущей силы может стать изменение магнитного поляв окружающем пространстве. Это явление называетсяэлектромагнитной индукцией. Величина ЭДС индукции в контуре определяется выражениемгде—поток магнитного полячерез замкнутую поверхность, ограниченную контуром. Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный ЭДС индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре.Закон Фарадея где—электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура,—магнитный потокчерез поверхность, натянутую на этот контур.Правило Ленца определяет направление индукционного токаи гласит:Индукционный токвсегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток. Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре ^[1]при изменении протекающего через контур тока Индукти́вность  — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, имагнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность^[1], краем которой является этот контур. Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС индукции) в одномпроводникевследствие изменениясилы токав другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников.Если энергия колебаний переходит из одного контура в другой, то такие контуры называются связанными

21 билет. Преобразования Галилея:..В векторной форме преоб.Галилея можно записать так:Продифференцируем это выражение по времени, получимЗаконы природы, определяющие изменение состояния движения механических систем, не зависят от того, к какой из двух инерциальных систем отсчета они относятся. Это и естьпринцип относительности Галилея. Преобразования Лоренца: Постулаты теории относительности: 1.Принцип относительности: Все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это означает,что во всех инерциальных системах физические законы имеют одинаковую форму. Таким образом,принцип относит-ти клас-ой мех-ки обобщается на все процессы природы, в том числе и на электромагнитные. 2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимод-ий и сигналов из одной точки пространства в другую. Понятие одновременности: если события в системе одновременны,но пространственно разобщены,то в системе они пройдут не одновременно. Понятие одновременности относительно

2 вопрос.: .Магнитное поле- поле оказывающее силовое воздей-ие на движущиеся электрические заряды и тела, обладающие магнитным моментом не зависимо от состояния их движения Магни́тная инду́кция —векторнаявеличина, являющаяся силовой характеристикоймагнитного поля(его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какойсилоймагнитное поле действует назаряд, движущийся со скоростью.α — угол между векторами скорости и магнитной индукцииЗакон Био́—Савара—Лапла́са — физический закон для определения вектора индукциимагнитного поля, порождаемого постояннымэлектрическим током.Зако́н Ампе́ра  — закон взаимодействия электрических токов.Из закона Ампера следует, что параллельные проводникис электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.Сила Лоренца — сила, с которойэлектромагнитное полесогласно классической (неквантовой) электродинамике действует наточечнуюзаряженнуючастицу