Зарядталған өткізгіштің энергиясы

зарядталғ ан ө ткізгіштің энергиясы ү шін:

(36-сұ рақ) Изобаралық процесс ()

Изобаралық процесс деп газды қ ыздыру немесе суыту процестері тұ рақ ты қ ысымда ө тетін процестерді айтады. Мұ ндай процесс ү шін идеал газдың кү й тең деуін оң жағ ында тек тұ рақ ты шамалар қ алатын тү рінде жазғ ан ың ғ айлы. Г аздың берілген массасы ү шін тұ рақ ты қ ысымда кө лем температурағ а пропорционал ө згереді: . Тұ рақ ты қ ысым ү шін () идеал газдың кү й тең деуінен ) дифференциал алсақ: .Олай болса: .

Газдың 1-2 изобаралық процесс кезінде жасайтын жұ мысы

,

p-V диаграммасындағ ы боялғ ан аймақ тың ауданымен ө лшенеді.

Карно циклы(42-сұ рақ)

Карно циклі деп тепе-тең діктегі екі изотермдік жә не екі адиабаттық ұ лғ аюлар мен сығ ылулардан тұ ратын қ айтымды дө ң гелек процесті айтады. Карноның идеал жылулық машинасы жылуоқ шаулағ ыш тө сенішке орнатылғ ан жұ мыс денесімен (газбен) толтырылғ ан цилиндрден, температурасы қ ыздырғ ыштан жә не температурасы суытқ ыштан тұ рады.

Жылулық қ озғ алтқ ыш циклінің ү немділігі жылулық пайдалы ә сер коэффициенті (ПӘ К немесе ) арқ ылы сипатталады. Пайдалы ә сер коэффициенті – бір циклде жасалғ ан A жұ мыс пен қ ыздырғ ыштан жұ мыс денесіне берілген Q₁ жылу мө лшерінің қ атынасына тең физикалық шама. Карно циклі бойынша жұ мыс істейтін қ озғ алтқ ыш ү шін ПӘ К: .

Бірқ атар тү рлендіруден соң Карно қ озғ алтқ ышының ПӘ К- ін келесі тү рге келтіруге болады: .

Кө лденең жә не бойлық толқ ындар.Қ ума толқ ын. Толқ ын ұ зындығ ы(49-сұ рақ)

Толқ ындар кө лденең жә не бойлық болып бө лінеді. Кө лденең толқ ында орта бө лшектері толқ ынның таралу бағ ытына перпендикуляр бағ ытта, бойлық толқ ында – таралу бағ ыты бойында тербеледі. Бірдей фазада тербелетін ең жақ ын нү ктенің ара қ ашық тығ ы толқ ын ұ зындығ ы деп аталады. Бұ л шама толқ ынның тербеліс Т периоды мен жылдамдығ ының кө бейтіндісіне тең: Мұ ндағ ы: – толқ ынның таралу жылдамдығ ы; – тербеліс жиілігі

Егер толқ ындық сан ұ ғ ымын енгізсек (), онда жазық қ ума толқ ын тең деуін келесі тү рде жазуғ а болады: .

Кулон заң ы. Электр тұ рақ тысы. Ортаның диэлектрик ө тімділігі(51-сұ рақ)

Нү ктелік зарядтардың ө зара ә серлесуінің негізгі заң ын, тә жірибе жү зінде Кулон анық тады. Кулон заң ын тұ жырымдамас бұ рын нұ ктелік заряд ұ ғ ымын енгіземіз (кинематикада енгізілген материялық нү кте туралы тү сінік сияқ ты) нү ктелік заряд дегеніміз – сызық тық ө лшемдері ә серлесуші зарядталғ ан денелердің ара қ ашық тығ ынан ө те аз болып келетін денеде орналасқ ан заряд. Кулон заң ы бойынша: вакуумда орналасқ ан екі жә не нү ктелік зарядтардың ө зара ә серлесу кү шінің модулі олардың шамаларының кө бейтіндісіне тура, ал ара қ ашық тығ ының квадратына кері пропорционал ,

мұ ндағ ы -ө лшем жү йесіне байланысты болатын пропорционалдық коэфффициент

Егер де ә серлесуші зарядтар вакуумда емес, қ андай да бір ортада орналасқ ан болса, онда Кулон заң ы былайжазылады: , мұ ндағ ы -ө лшем бірлігі жоқ, ортаның электрлік қ асиетін кө рсетуші диэлектрлік ө тімділік деп аталатын физикалық шама. Вакуум ү шін болады. Бірліктердің халық аралық жү йесінде (БХЖ) ,

Бұ л формуладағ ы ) немесе Ф/м – электр тұ рақ тысы деп аталады. Кулон заң ын тө мендегідей жазуғ а болады: . Егер де ә серлесуші зарядтар вакуумда емес, қ андай да бір ортада орналасқ ан болса, онда Кулон заң ы былай жазылады: , мұ ндағ ы -ө лшем бірлігі жоқ, ортаның электрлік қ асиетін кө рсетуші диэлектрлік ө тімділік деп аталатын физикалық шама. Вакуум ү шін болады.

Конденсаторлар. Жазық, цилиндр, сфералық конденсатор сыйымдылығ ы (60-сұ рақ)

Сыйымдылығ ы оқ шауланғ ан ө ткізгіш сыйымдылығ ынан анағ ұ рлым кө п ө ткізгіштер жү йесін жасауғ а болады. Бұ л орайда, бір-біріне жақ ын орналасқ ан қ арама-қ арсы таң балы, мө лшері бірдей зарядтармен зарядталғ ан ө ткізгіштер жү йесінің маң ызы ө те ерекше. Мұ ндай жү йелер конденсаторлар, ал ө ткізгіштер – оның астарлары деп аталады. Конденсатордың сыйымдылығ ы былай болады: , мұ ндағ ы – астарлар арасындағ ы потенциалдар айырмасы, – конденсатордың оң зарядталғ ан астарында орналасқ ан заряд. Потенциалдар айырмасын кейде кернеу деп атап, оны ә рпімен белгілейді. Сондық тан, формуласын былай жазуғ а болады . Астарларының пішіні бойынша конденсаторлар жазық, цилиндрлік жә не сфералық деп бө лінеді. Жазық конденсатордың сыйымдылығ ын есептейік. Астарының ауданы , ал ондағ ы заряд q болсын дейік. Астарлар арасындағ ы ө ріс кернеулігі Астарлар арасындағ ы потенциалдар айырмасы Бұ дан жазық конденсатордың сыйымдылығ ын ,

мұ ндағ ы – астарлар арақ ашық тығ ы; – астарлар арасын толтыратын ортаның диэлектрлік ө тімділігі. Цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығ ын мынадай ө рнекпен анық тауғ а болады: мұ ндағ ы l – конденсатордың ұ зындығ ы; мен – ішкі жә не сыртқ ы цилиндрлік астарлардың радиустары. Сфералық конденсатордың сыйымдылығ ы мына ө рнекпен беріледі: , мұ ндағ ы мен – ішкі жә не сыртқ ы астарлардың радиустары.

Қ исық сызық ты қ озғ алыс. Жылдамдық. Ү деу жә не оның қ ұ раушылары (2-сұ рақ)

Жылдамдық – нү ктенің берілген уақ ыт мезетінде қ озғ алыс бағ ыты мен жол ө згерісін ө згерісін анық тайтын векторлық шама. Жылдамдық тың сан мә ні бірлік уақ ыт ішінде жолдың ө згерісіне тең.

Ү деу – материалдық нү кте жылдамдығ ының модуль жә не бағ ыт бойынша ө згеруін сипаттайтын векторлық шама.

Лездік ү деу –уақ ыт бойынша жылдамдық векторының бірінші туындысына немесе радиус-векторының уақ ыт бойынша екінші туындысына тең векторлық шама:

Қ исық сызық ты қ озғ алыс кезінде векторы, демек векторы, траекторияның ойыс жағ ына қ арай бағ ытталғ ан болады. Ү деу векторын екі қ ұ раушығ а жіктейік: оның бірі векторымен бағ ыттас болып тангенциалды ү деу () жә не оғ ан перпендикуляр нормаль ү деу () деп аталады. Нү ктенің толық ү деуінің модулі мынағ ан тең

Қ атты дененің жә не материялық нү ктенің инерция моменті (13-сұ рақ)

Дененің инерция моменті - дененің айналу кезіндегі инерттілігін сипаттайтын шама.

Материалдық нү ктенің инерция моменті айналу осьі бойынша нү кте массасының нү ктеден осы оське дейінгі арақ ашық тығ ының квадратына кө бейтіндісіне тең: .

Дененің инерция моменті айналу осьіне байланысты оның барлық материалдық нү ктелерінің инерция моменттерінің қ осындысына тең:

Кү ш моменті. Қ атты дененің айн. қ озғ алыс динамикасының негізгі тең деуі (17-сұ рақ)

Кү ш моментінің модулінің тең деуі:

Мұ ндағ ы - кү ш иіні деп аталады жү ргізілген жанама.

Қ атты дененің айналмалы қ озғ алыс динамикасының негізгі тең деуі. Айналмалы қ озғ алыста кү штің ә серінен дененің бұ рышына бұ рылуы кезіндегі кү ш жұ мысы оның кинетикалық энергиясының (4.2) артуына ә келіп соғ ады: н/е . н/е

Қ атты дененің айналмалы қ озғ алыс динамикасының негізгі тең деуі: айналушы дененің бұ рыштық ү деуі денелерге тү сірілген кү ш моменттерінің қ осындысына тура пропорционал, ал дененің айналу осьіне қ атысты инерция моментіне кері пропорционал.

Қ айтымды жә не қ айтымсыз процестер. Дө ң гелек процестер. ПӘ К (39-сұ рақ)

Егер жү йедегі термодинамикалық процесс тура жә не кері бағ ытта жү ріп, бастапқ ы қ алыпқ а қ айта оралғ анда қ оршағ ан ортада ешқ андай ө згеріс болмаса, ондай процесті қ айтымды деп атайды. Егер процесс ө те баяу жү рсе (газ баяу ұ лғ айғ анда немесе сығ ылғ анда), онда жү йенің осы процестің кез-келген уақ ытындағ ы кү йін тепе-тең дік (квазастатикалық) деп, яғ ни, процесті қ айтымды деп есептеуге болады. Іс жү зінде, кез-келген термодинамикалық процесс ү йкеліс, жылуө ткізгіштік, т.б. қ ұ былыстармен қ атар жү ретіндіктен, жү йе энергиясының бір бө лігі (диссипацияланады) қ оршағ ан сыртқ ы ортағ а тарап кетеді. Сондық тан, нақ ты процестер ә рқ ашан қ айтымсыз болады.

Дө ң гелек процесс (немесе, цикл) деп жү йенің бірнеше аралық кү йлерден ө тіп, бастапқ ы кү йге қ айта оралатын процестерін айтады.

ПӘ К. Жылулық қ озғ алтқ ыш циклінің ү немділігі жылулық пайдалы ә сер коэффициенті (ПӘ К немесе ) арқ ылы сипатталады. Пайдалы ә сер коэффициенті – бір циклде жасалғ ан A жұ мыс пен қ ыздырғ ыштан жұ мыс денесіне берілген Q₁ жылу мө лшерінің қ атынасына тең физикалық шама. Карно циклі бойынша жұ мыс істейтін қ озғ алтқ ыш ү шін ПӘ К: . Бірқ атар тү рлендіруден соң Карно қ озғ алтқ ышының ПӘ К- ін келесі тү рге келтіруге болады: .

Материялық нү кте. Санақ жү йесі. Траектория, жол ұ зындығ ы, орын ауыстыру векторы(1-сұ рақ)

Материалдық нү ктенің қ озғ алыс кү йі санақ денесі деп аталытын кез келген таң дап алынғ ан денемен салыстырылып қ арастырылады. Санақ денесімен байланысқ ан координаттар жү йесі мен сағ ат жиынтығ ын санақ жү йесі деп атайды.

Қ озғ алыс қ ашық тығ ымен салыстырғ анда берілген дененің ө лшемі мен пішіні ө те кіші болса, оны материалдық нү кте ретінде қ арастыруғ а болады.

Берілген санақ жү йесінде қ озғ алыстағ ы дененің немесе материалдық нү ктенің басып ө ткен нү ктелерінің жиының траектория деп атайды. Траекторияның пішініне байланысты қ озғ алыс тү зу сызық ты жә не қ исық сызық ты болып бө лінеді.

Қ исық сызық ты АВ геометриялық нү ктелер жиыны ∆ S жол ұ зындығ ы деп аталады. Бұ л скаляр шама уақ ытқ а тә уелді функция болады: .

Нү ктенің бастапқ ы А кү йінен соң ғ ы В кү йіне жү ргізілген векторы орынауыстыру векторы деп аталады.

Механикалық кү штердің тү рлері: ү йкеліс, тартылыс кү штері(6-сұ рақ)

1) Тартылыс кү ші (гравитациялық кү ш). Бү кіл ә лемдік тартылыс заң ы бойынша ә р тү рлі екі материалдық нү ктелер бір-біріне белгілі бір кү шпен тартылады, ол кү ш олардың массаларының кө бейтіндісіне тура пропорционал ( жә не ) жә не арақ ашық тығ ының r квадратына кері пропорционал мұ ндағ ы - гравитациялық тұ рақ тылық.

2) Дененің ү йкеліс кү ші дене беті басқ а денемен ү йкелетін болса пайда болады: , Мұ ндағ ы - бір–бірімен ү йкелетін дененің табиғ атына байланысты пайда болатын дененің ү йкеліс коэффициенті, - ү йкелетін беттерді бір-біріне қ ысатын нормаль (перпендикуляр) қ ысым кү ші. Ү йкеліс кү ші ү йкелетін беттерге жанама бойлап бағ ытталып дене қ озғ алысына қ арама-қ арсы бағ ытталғ ан болады.

2.6 Импульстің сақ талу заң ы (7-сұ рақ)

Тұ йық жү йеге сыртқ ы кү штер ә сер етпейді (). Сондық тан да динамиканың негізгі заң ынан мынадай ө рнек келіп шығ ады: не .

Тұ йық жү йедегі материалдық нү ктелер импульсі уақ ыт бойынша ө згермейді. Бұ л табиғ аттың іргелі заң ы. Ол кең істіктің біртекті болуының салдары: денені тұ йық жү йеде параллель кө шіргенде оның физикалық қ асиеттері ө згермейді.

(47-сұ рақ)

Математикалық маятник –салмақ сыз, созылмайтын, ұ зындығ ы жіп пен оғ ан ілінген, тек ауырлық кү ші ә серінен ғ ана тербелетін массасы материалдық нү ктеден тұ ратын жү йе. Оны физикалық маятниктің дербес тү рі ретінде қ арастыруғ а болады. Сондық тан оның периодын (6.13) формуламен анық тауғ а болады. Тек орнына материалдық нү ктенің нү ктесіне қ атысты инерция моментін ( ), физикалық маятниктің келтірілген ұ зындығ ының орнына жіптің ұ зындығ ын қ ою керек:

Нақ ты сұ йық тық тү сінігі. Тұ тқ ырлық. Стокс ә дісі (22-сұ рақ)

Гидродинамика – сұ йық орта қ озғ алыстарының заң дылық тарын жә не оның денелермен ә рекеттесуін зерттейтін механиканың бір саласы.Гидродинамикада идеал сұ йық тық тық моделі қ олданылады. Оның тығ ыздығ ы барлық жерде бірдей болады. Сұ йық тық тың қ озғ алысы ағ ын деп аталады. Сұ йық тың тұ тас орта ретінде қ арастырылып, ағ ында ү зіліссіз орналасқ ан болады.

Тұ тқ ырлық депнақ ты сұ йық тық тардың қ абаттар арасында ішкі ү йкеліс қ ұ былысының пайда болуы айтылады.Бұ л жағ дайда сұ йық тық тың қ абаттары арасында олардың беттеріне жанама бағ ытта ішкі ү йкеліс кү ші пайда болады.

, мұ ндағ ы –жылдамдық градиенті, ол осьі бағ ытында бір қ абаттан екіншісіне ө ткен кезде жылдамдық қ алай тез ө згеретінін кө рсетеді; – жанасатын қ абаттардың бетінің ауданы; – динамикалық тұ тқ ырлық коэффициенті.

, r – шар радиусы, - оның қ озғ алыс жылдамдығ ы. Бұ л ө рнек Стокс тең деуі деп аталады. Стокс ө рнегі лабораториялық практикум сабағ ында сұ йық тардың тұ тқ ырлық коэффициентін анық тау ү шін қ олданады.

Ньютон заң дары. Кү ш. Масса(5-сұ рақ)

І заң ы.. Ньютонның бірінші заң ы орындалатын жү йелер инерциалды санақ жү йелері деп аталады. Кү ш – денеге басқ а денелер жағ ынан немесе ө рістер жағ ынан механикалық ә сер етудің арқ асында пайда болатын векторлық шама. Денеге ә сер ететін бірнеше кү шті, олардың геометриялық шамасының қ осындысымен анық талатын, тең ә сер етуші кү шпен алмастыруғ а болады. Дененің массасы –ілгерілемелі қ озғ алыс кезіндегі дененің инерттілігін сипаттайтын физикалық шама..

ІІ заң ы. Материалдық нү кте динамикасының негізгі заң ы. Ньютонның екінші заң ы тә жірибе жү зінде анық талды: материалдық нү ктенің ү деуі оғ ан ә сер етуші кү шке тура пропорционал жә не бағ ыттас, ал нү кте массасына кері пропорционал .