Закон сохранения импульса

1. Законы сохранения в классической механике.

Связь законов сохранения со свойствами пространства и времени. законы сохранения выполняются в замкнутых системах взаимодействующих тел. Система называется замкнутой, если на систему не действуют внешние силы. Импульс – векторная физическая величина, количественно характеризующая запас поступательного движения: Закон сохранения импульса системы материальных точек (м.т.): в замкнутых системах м.т. полный импульс сохраняетсяили,где – скорость i-й материальной точки до взаимодействия; – ее скорость после взаимодействия.Момент импульса – физическая векторная величина, количественно характеризующая запас вращательного движения. – импульс материальной точки, – радиус-вектор материальной точки.

Закон сохранения момента импульса: в замкнутой системе суммарный момент импульса сохраняется: Закон сохранения энергии: полная энергия замкнутой системы материальных точек сохраняетсяПри отсутствии диссипации (рассеяния) энергии сохраняются и полная и механическая энергии. В диссипативных системах полная энергия сохраняется, а механическая энергия не сохраняется.в наше время установлены связи между свойствами пространства–времени и законами сохранения.Закон сохранения импульса является следствием однородности пространства.Закон сохранения момента импульса является следствием изотропности пространства.Закон сохранения энергии является следствием однородности времени.

2.Электрический заряд и его свойства.

1. Электрический заряд может быть положительным и отрицательным (принято считать, что протон заряжен положительно, а электрон – отрицательно).

2. Электрический заряд квантован. Квант электрического заряда – элементарный электрический заряд (е = 1,610^–19 Кл). В свободном состоянии все заряды кратны целому числу элементарных электрических зарядов:

3. Закон сохранения заряда: суммарный электрический заряд замкнутой системы сохраняется во всех процессах, происходящих с участием заряженных частиц:

q₁ + q₂ +...+ q_N = q₁^* + q₂^*+...+ q_N^*.

4. релятивистская инвариантность: величина полного заряда системы не зависит от движения носителей заряда (заряд движущейся и покоящейся частиц одинаков). Иными словами – во всех ИСО величина заряда любой частицы или тела одинакова.

3. Модели атома.

В Англии Дж.Дж.Томсон (1856-1940) и лорд Кельвин (1824-1907) предложили модель атома в виде однородно заряженной положительным зарядом сферы, «начиненной» отрицательно заряженными электронами (как пудинг с изюмом!). В целом такой атом рассматривался как электрически нейтральный, а его излучение, по убеждению авторов модели, должно было описываться классической электродинамикой Максвелла. К сожалению, предложенная структура атома не могла быть устойчивой.

В 1907 году, профессор физики Манчестерского университета (бывший студент Дж.Дж.Томсона в Кембридже) Эрнст Резерфорд (1871-1937) приступил к экспериментальному изучению структуры атома. Он считал, что надо строить модель атома на основе убедительных экспериментальных результатов. Началась серия экспериментов по рассеянию тяжелых а-частиц от тонкой золотой фольги. Большинство а-частиц проходило сквозь фольгу, слабо изменяя направление своего первоначального движения (как будто сквозь решето!). Но самое удивительное состояло в том, что некоторые а-частицы отражались от тоненькой фольги, изменяя направление движения на 180°. Создавалось впечатление, будто тяжелые быстро летящие снаряды отражаются от тонкого листа бумаги! Результаты опытов надежно подтверждались. Резерфорд пришел к выводу, что атом представляет собой очень рыхлую структуру, в центре которой расположено массивное маленькое ядро, размеры которого намного меньше размера целого атома. Резерфорд сделал простые классические расчеты и, исходя из энергетических соображений, сумел оценить размер атома (10~¹⁰м). Полный объем атома определяется распределенными вокруг ядра электронами, общая масса которых ничтожна по сравнению с массой ядра. Вопрос о том, как конкретно распределены электроны вокруг ядра, оставался открытым. Резерфорд рассматривал возможность планетарной модели атома, в котором электроны, подобно планетам Солнечной системы, вращаются вокруг своего «солнца» - атомного ядра. Однако такая модель, рассматриваемая с классической точки зрения, является неустойчивой. Электроны, вращающиеся вокруг ядра, как и любые ускоренно движущиеся заряды, должны были излучать электромагнитные волны и, теряя энергию, постепенно «падать» на ядро.

4. Область исследований гуманитарных наук.

Человек обладает знанием об окружающей его природе (Вселенной), о самом себе и собственных произведениях. Это делит всю имеющуюся у него информацию на два больших раздела — на естественнонаучное

(естественное в том смысле, что изучается то, что существует независимо от человека, в противоположность искусственному — созданному человеком) и гуманитарное (от "гомо" — человек) знание, знание о человеке.

Как следует из определения, различия между естественнонаучными и гуманитарными знаниями заключаются в том, что первые основаны на разделении субъекта (человека) и объекта (природы, которую познает человек — субъект), при преимущественном внимании, уделяемом объекту, а вторые имеют отношение прежде всего к самому субъекту.

Английский писатель Ч. Сноу сформулировал альтернативу "двух культур" — научно-технической и художественно-гуманитарной. По его мнению, они настолько разделены в современном мире, что представители каждой из них не понимают друг друга.

Билет №12.

1. 
   Инертная и гравитационная масса. Принцип эквивалентности.
   

Масса тела зависит от плотности вещества ρ и размеров тела (объема тела V):.

Масса не тождественна количеству вещества, так как (в отличие от количества вещества) масса зависит от скорости:

,где m₀ – масса покоя.

Понятие массы не тождественно понятиям веса и силы тяжести. Она не зависит от полей тяготения и ускорений.

2. 
   Определение модели “поле”. Скалярные, векторные и тензорные поля. Примеры.
   

3. 
   Дуализм “волна – частица”.
   

4. 
   Явление внешнего фотоэффекта. Вольтамперная характеристика
   

• 
  наибольшее действие оказывают ультрафиолетовые лучи;
  
• 
  с ростом светового потока растет фототок;
  
• 
  заряд частиц, вылетающих из твердых и жидких тел под действием света отрицателен. Параллельно со Столетовым фотоэффект исследовал немецкий ученый Филипп Ленард (1862 – 1947). Они и установили основные законы фотоэффекта.
  

Законы фотоэффекта:

1.Эксперимент показал, что при изменении частоты падающего света начальная точка графика сдвигается по горизонтальной оси. Из этого следует, что величина запирающего напряжения, и кинетическая энергия вылетающих электронов, зависят от частоты падающего света. Следовательно, величина максимальной скорости вылетающих электронов зависит от частоты падающего излучения (растет с ростом частоты).

2. Зависимость величины фототока от величины напряжения между катодом и анодом называется вольтамперной характеристикой. Все вольтамперные характеристики, полученные при разных значениях интенсивности (на рисунке I₁ и I₂) падающего монохроматического (одночастотного) света, берут начало в одной и той же точке. При любой интенсивности света фототок обращается в ноль при конкретном (для каждого значения частоты) задерживающем напряжении . При одной и той же частоте света с ростом напряжения ток сначала растет, но затем его рост прекращается. Начиная с некоторого значения ускоряющего напряжения, фототок перестает изменяться, достигая своего максимального (при данной интенсивности света) значения. Этот фототок называется током насыщения. Если увеличить интенсивность падающего света, то характер зависимости тока от напряжения не изменяется, лишь увеличивается величина тока насыщения.

1. 
   Замкнутая и незамкнутая физические системы.
   

2. 
   Термодинамическое равновесие.
   

Вместо движения – переход из одного равновесного состояния в другое равновесное состояние.

3. 
   Дж. Максвелл и его вклад в раздел физики “Электромагнетизм”. Основные положения и выводы теории Максвелла.
   

Эта теория существенно изменила представления о картине электрических и магнитных явлений, объединив их в единое целое.

В основе его теории лежат 2 важнейших положения: 1е- всякое изменение магнитного поля создает в пространстве вихревое электрическое поле, 2е- всякое изменение электрического поля создает в пространстве магнитное поле.

4. 
   Красная граница фотоэффекта.
   

1. Классическая механика Ньютона. “Математические начала натуральной философии”. Основные идеи, изложенные в главном научном труде И.Ньютона.

Исаак Ньютон и создал теорию, которая на два столетия определила развитие науки. Создав стройную теоретическую систему знания (ньютоновскую механику), он завершил постройку фундамента нового классического естествознания. 28 апреля 1686 года – одна из величайших дат в истории человечества. В этот день Ньютон представил Лондонскому королевскому обществу свою новую всеобщую теорию – механику земных и небесных процессов. В основе классической механики Ньютона лежит система взглядов на пространство и время. Ньютон, раскрывая сущность времени и пространства, характеризует их как «вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве – в смысле порядка положения». Классическая механика была изложена Ньютоном в книге «Математические начала натуральной философии». Ньютоновская концепция пространства и времени, на основе которой строилась физическая картина мира, оказалась господствующей вплоть до конца 19 века.

Основные положения этой картины мира заключаются в следующем.

Пространство выступало как «вместилище» материальных тел.

В механике Ньютона время абсолютно, абсолютна и одновременность во всей Вселенной. Это послужило основой для теории дальнодействия. В качестве дальнодействующей силы выступало тяготение, которое мгновенно и прямолинейно распространяло силы на бесконечные расстояния.

Кроме основных представлений о пространстве и времени она содержала:

1. 
   Понятия массы, силы, инерции, ускорения.
   
2. 
   Основные законы движения материальной точки.
   
3. 
   Закон всемирного тяготения.
   
4. 
   Принцип относительности и закон сложения скоростей Галилея.
   

В механике Ньютона движение тела происходит по строго определенным траекториям, то есть всегда можно одновременно измерить его координаты и его скорость (или импульс).

Большинство явлений, происходящих в природе, подтверждали справедливость построенной Ньютоном механистической картины мира.

5. 
   Закон сохранения импульса. Примеры.
   

3. 
   Электростатическое поле – частный случай единого электромагнитного поля.
   

Для точечных неподвижных зарядов картина силовых линий электростатического поля.

Рисунки!!!

Вектор напряженности электростатического поля, создаваемого точечным зарядом определяется по формуле (рис.7 а и б)

Движущийся электрический заряд создает и электрическое и магнитное поля (единое электромагнитное поле). Силовая характеристика магнитного поля – индукция – связана с напряженностью электрического поля соотношением

Поэтому индукция магнитного поля медленно движущегося точечного заряда равна .

Силовая линия магнитного поля строится так, чтобы в каждой точке силовой линии вектор был направлен по касательной к этой линии. Силовые линии магнитного поля замкнуты (рис.8). Это говорит о том, что магнитное поле – вихревое поле.

3. 
   Закон Кулона. Примеры его применения.
   

Рисунок!!!

1. 
   Древние атомисты: Демокрит, Эпикур и Тит Лукреций Кар. Главные идеи их учений.
   

1. 
   Вся Вселенная состоит из мельчайших материальных частиц — атомов и незаполненного пространства — пустоты. Пустота нужна для перемещения атомов в пространстве.
   
2. 
   Атомы представляют собой мельчайшие, неизменные, непроницаемые и абсолютно неделимые частицы.
   
3. 
   Атомы неуничтожимы, вечны, а потому и вся Вселенная, из них состоящая, существует вечно.
   
4. 
   Атомы находятся в постоянном движении, изменяют свое положение в пространстве.
   
5. 
   Атомы различаются по форме и величине. Но все они настолько малы, что недоступны для восприятия органами чувств человека. Форма их может быть весьма разнообразной. Самые малые атомы имеют, например, сферическую форму. Это, по выражению Демокрита, «атомы души и человеческой мысли».
   
6. 
   Все предметы материального мира образуются из атомов различных форм и различного порядка их сочетаний (подобно тому, как слова образуются из букв).Демокрит считал, что из атомов образуются не только окружающие нас предметы, но и целые миры, которых во Вселенной бесчисленное множество. При этом одни миры еще только формируются, другие — находятся в расцвете, а третьи уже разрушаются. Новые тела и миры возникают от сложения атомов. Уничтожаются они от разложения на атомы.
   

2. 
   Случайность - фундаментальное свойство природы.