Paruosė ir surinko asist. B.Mockaitienė
KTU Fizikos katedra
MECHANIKA
Slenkamojo ir sukamojo judesio kinematika
Materialiojo tasko greičio ir pagreičio vektoriai
a)
Vidutiniai:
,
Pastaba: fizikinių dydzių sąvokos pabrauktos mėlynai.
Čia - tasko poslinkio vektorius,
-laiko
tarpas, kurį ta 15515t1919p skas judėjo,
- tasko greičio pokytis per laiko
tarpą
;
b) Momentiniai:
,
.
Slenkamojo judėjimo lygtys:
,
čia x - materialiojo tasko nueitas kelias per baigtinį laiko tarpą,
vx - greičio projekcija į Ox asį, sutampančią su tasko judėjimo kryptimi.
čia Dvx - greičio pokytis per baigtinį laiko tarpą, ax - pagreičio projekcija į Ox asį.
Materialiojo tasko pagreitis kreivaeigio judėjimo atveju:
,
,
,
čia - liestinės (tangentinis) pagreitis, an
- įcentrinis (normalinis) pagreitis, R - trajektorijos kreivumo
spindulys duotame taske.
Materialaus tasko kampinis greitis ir pagreitis ( momentiniai)
,
čia - tasko posūkio
kampo vektorius,
- kampinio
greičio vektorius,
- kampinio pagreičio vektorius.
Pastaba: jeigu sukimasis vyksta nejudamos asies atzvilgiu, sie
vektoriai lygiagretūs sukimosi asiai, o jų kryptis tokia, kad is jų galo ziūrint,
sukimasis vyksta pries laikrodzio rodyklę.
Slenkamojo judėjimo dinamika
Materialiojo tasko judesio kiekis yra vektorius:
čia m - materialiojo tasko masė, - jo greitis.
Pagrindinė dinamikos lygtis:
,
a) jei m= const., tai
;
b)
jei = 0, tai
,
čia N - sistemą sudarančių taskų skaičius.
Tai judesio kiekio tvermės dėsnis.
Sukamojo judėjimo dinamika
Materialaus tasko judesio kiekio (impulso) momentas nejudančio tasko atzvilgiu:
čia mi
- materialaus tasko masė, jo greitis ,
- spindulys vektorius
bet kokio nejudančio taskoatzvilgiu.
Pagrindinė sukamojo judėjimo dinamikos lygtis:
,
čia Mz - jėgos, veikiančios kūną
per laiką dt, momentas asies Oz atzvilgiu, Iz
- kūno inercijos momentas asies Oz atzvilgiu, - impulso momentas
asies Oz atzvilgiu.
Kūno judesio kiekio momento tvermės dėsnis:
Jeigu Mz
tai = const.
Jėgos momentas nejudančio tasko atzvilgiu:
čia - is tasko O į jėgos veikimo taską C isvestas
spindulys vektorius,
-
materialųjį taską veikianti jėga.
C
O Ri
Jėgos momento modulis
,
čia Ri
(lygus tasko O atstumui iki
veikimo tiesės) y
jėgos petys.
Inercijos momentas sukimosi asies atzvilgiu:
a) materialaus tasko:
I = mr2 kur r - m masės materialiojo tasko atstumas iki sukimosi asies.
b) kieto kūno
Heigenso ir Steinerio teorema:
,
čia - kūno inercijos
momentas atzvilgiu asies, einančios per masių centrą ir
lygiagrečios tai, kurios atzvilgiu skaičiuojame Iz,
l - atstumas tarp asių.
Besisukančio kūno kinetinė energija
.
Mechaninė energija
Potencialinių jėgų laukai:
ty
,
čia dA - elementarusis mechaninis darbas, - materialųjį
taską veikianti jėga,
- tasko poslinkis,
- kampas, tarp
ir
.
Kintamosios jėgos darbas:
Mechaninės energijos tvermės dėsnis konservatyviai sistemai:
,
čia W - pilnoji
mechaninė energija, - kinetinė energija,
- poten-
cinė energija.
Visuotinės traukos (gravitacijos) dėsnis:
,
čia G - gravitacijos konstanta, ir
-
sąveikaujančių kūnų masės, R - atstumas
tarp jų centrų.
Skysčių mechanika
Slėgis nejudančiame skystyje:
,
čia - slėgis,
veikiantis skysčio laisvąjį pavirsių,
- skysčio tankis,
h - gylis.
Archimedo jėga:
,
čia - skysčio (ar dujų) tankis,
- isstumto skysčio (ar dujų) tūris, lygus
panirusios kūno dalies tūriui.
Bernulio lygtis (idealiam skysčiui):
,
čia - skysčio tankis,
v - tėkmės greitis, h - skysčio aukstis pasirinktoje
atskaitos sistemoje, p -
isorinių jėgų statinis slėgis.
Sysčio tolydumo lygtis:
Sv = const, (S - tėkmės skerspjūvio plotas)
Skysčio pavirsiaus įtempimo koeficientas:
čia F - pavirsiaus įtempimo jėga, veikianti l ilgio
skystį ribojantį kontūrą, - skysčio
pavirsiaus plėvelės laisvosios energijos pokytis, susijęs su
sios plėvelės pavirsiaus
pokyčiu.
Papildomas slėgimas po iskreivintu sferiniu pavirsiumi:
,
čia R - skysčio pavirsiaus kreivumo spindulys.
Reliatyvistinė dinamika
Reliatyvistinė dinamikos lygtis dalelei, ( II-asis Niutono dėsnis), kai jos greitis artimas sviesos greičiui c
,
čia - reliatyvistinis
dalelės impulsas. Jo israiska
, kur
,
čia m - reliatyvistinė masė, mo - rimties masė.( Kai
,
).
Pilnutinės energijos ir masės sąrysis (Einsteino lygtis).
Svyravimai ir bangos
Harmoninių svyravimų diferencialinė lygtis ir jos sprendinys:
,
,
čia - savasis svyravimų daznis, S - kūno nuokrypis nuo
pusiausvyros padėties.
Harmoningai svyruojančio isilgai asies Os kūno greičio ir pagreičio projekcijos į sią asį:
,
ia dydis
yra grei io amplitudė.
,
čia dydis
yra pagreičio
amplitudė.
slopinamųjų svyravimų diferencialinė lygtis ir jos sprendinys:
,
,
čia - slopinimo
koeficientas,
-
slopinamųjų svyravimų daznis
.
Logaritminis slopinimo dekrementas:
, kur
(slopinamųjų
svyravimų periodas).
Priverstinių svyravimų diferencialinė lygtis ir jos sprendinys:
,
,
čia -priverstinės
jėgos ciklinis daznis,
.
Svyruojančio kūno nuokrypio kitimas atsilieka nuo priverstinės jėgos kitimo fazė, kurios tangentas:
Svyravimų amplitudės maksimumas stebimas esant rezonansiniam dazniui:
.
Vienmatės ploksčios bangos lygtis, sklindančios isilgai asies Ox
,
čia - ciklinis banginis
skaičius, x - dalelės nuotolis nuo koordinačų sistemos
pradzios,
- bangos ilgis (bangos pavirsiaus poslinkis per
svyravimo periodą), t.y.
, čia
- bangos sklidimo greitis, T - svyravimo periodas.
Stovinčios bangos lygtis:
,
čia ,
.
Taskuose, kurių koordinatės tenkina lygtį
, (m
gaunami stovin ios bangos nuokrypio pūpsniai.
Jei , (m
gaunami stovinčios bangos nuokrypio mazgai.
MOLEKULINĖ FIZIKA IR TERMODINAMIKA
Idealiųjų dujų molekulinės kinetinės teorijos pagrindinės lygtys:
Idealiųjų dujų būsenos lygtis
,
čia p - dujų slėgis, V - tūris, T - temperatūra, m - dujų masė,
M - molio masė, R - universalioji dujų konstanta.
Idealiųjų dujų molekulinės kinetinės teorijos pagrindinė lygtis
,
čia n - molekulių
koncentracija, m - molekulės masė, v -molekulės vidutinis
greitis, -vienos molekulės
kinetinė energija.
Bet kokios masės m idealiųjų dujų vidinė energija:
,
čia - molių
skaičius.
Termodinamikos dėsniai
Pirmasis termodinamikos dėsnis
,
čia -sistemai suteiktas
silumos kiekis,
- sistemos vidinės energijos pokytis,
- sistemos atliktas
darbas.
Antrojo termodinamikos dėsnio bendroji israiska:
,
čia T
absoliutinė temperatūra, kurioje sistemai buvo teikiamas silumos
kiekis ,
- baigtinis entropijos
pokytis.
Izoliuotai termodinaminei sistemai
.
Realiosios dujos
Van der Valso lygtis vienam moliui
,
čia a, b - van der Valso koeficientai.
ELEKTROMAGNETIZMAS
Elektrostatinis laukas vakuume
Kulono dėsnis
,
čia ,
- taskiniai
krūviai,
- spindulys vektorius,
- elektrinė konstanta.
Elektrinio lauko stipris:
Kai lauką vakuume kuria nejudantis taskinis krūvis q, tai:
,
čia - vektoius, isvestas nuo krūvio į
nagrinėjamą taską.
Gauso teorema:
čia - elektrostatinio
lauko stiprio vektoriaus sriautas pro bet kokį uzdarą pavirsių,
- to pavirsiaus
apribotas krūvis.
Tolygiai įelektrintos begalinės plokstumos kuriamo lauko stipris:
,
čia - plokstumos pavirsiui krūvio tankis,
- elektrinė konstanta.
Elektrostatinio lauko tasko potencialas:
čia
.
Jėgos atliekamas darbas perkeliant krūvį elektrostatiniame lauke:
,
čia dr -
elementarusis krūvio poslinkis, - kampas tarp jėgos veikimo krypties ir krūvio judėjimo
krypties,
- potencialų skirtumas atininkantis poslinkį dr.
Potencialo rysys su lauko stipriu
.
Dielektrikai ir laidininkai elektrostatiniame lauke
Dielektriko poliarizacijos vektorius (poliarizuotumas):
čia N - dipolių skaičius dielektriko tūryje v, - i-tojo dipolio elektrinis momentas.
Izotropinių dielektrikų atveju:
,
,
,
čia - medziagos elektrinis jautris,
- elektrinė
slinktis,
- santykinė
dielektrinė medziagos skvarba.
Elektrostatinio lauko stipris dielektrike:
,
čia - elektrostatinis
lauko stipris vakuume.
Gauso teorema dielektrikui:
.
Laidininko elektrinė talpa:
Kondensatoriaus talpa:
čia () - potencialų skirtumas tarp kondensatoriaus
plokstelių.
Ploksčiojo kondensatoriaus talpa:
,
čia s -plokstės plotas, d - atstumas tarp ploksčių.
Nuolatinė elektros srovė
Srovės stipris:
čia - pernestas elektros krūvis per laiką
pro laidininko skerspūvį.
Srovės tankio vektorius:
čia q - krūvininko krūvis, n
- jų koncentracija, - vidutinis krūvininkų dreifo greitis.
Pro bet kokio ploto S pavirsių tekantis srovės stipris:
,
čia yra srovės tankio
vektoriaus srautas pro tą pavirsių.
Omo dėsnis diferencialinėje israiskoje:
,
čia - savitasis metalo laidumas.
Dzaulio - Lenco dėsnis diferencialinėje israiskoje:
,
čia w - elektronų energija, perduodama gardelės jonams.
Magnetinis laukas
Magnetinės indukcijos modulis:
čia S - srovės rėmelio plotas, - maksimalus rėmelį, esantį vienalyčiame
magnetiniame lauke, kai juo teka elektros srovė I, veikiantis sukimo
momentas.
Magnetinio lauko stipris:
čia -magnetinė
konstanta,
- aplinkos santykinė magnetinė skvarba.
Bio ir Savaro dėsnis:
,
čia - vektorius, nubrėztas nuo nykstamai mazo srovės
elemento
pradzios link nagrinėjamo tasko.
Ampero jėga:
,
čia - srovės elementas.
Jėga, kuria magnetinis laukas veikia baigtinio ilgio l tiesų laidą, esantį vienalyčiame magnetiniame lauke, kai juo teka srovė I
,
čia -kampas tarp
srovės elemento
ir magnetinės
indukcijos
krypčių.
Pilnutinis srovės dėsnis:
,
čia - nuolatinių
elektros sorvių kuriamo magnetinio lauko indukcijos vektoriaus
cirkuliacija uzdaru kontūru,
- to kontūro apjuostų srovių algebrinė
suma.
Elektromagnetinis laukas judantį krūvininką veikia Lorenco jėga:
,
čia - elektrinė jėga,
- magnetinė jėga,
- krūvininko krūvis.
Gauso teorema magnetiniam laukui:
,
Bet kokio uzdaro pavirsiaus ploto S magnetinio lauko indukcijos srautas
.
Elektromagnetinė indukcija
Faradėjaus dėsnis - pagrindinis elektromagnetinės indukcijos dėsnis:
,
čia -indukcinė
elektrovaros jėga,
- magnetinio srauto
kitimo sparta.
Suristasis srautas:
,
čia L -uzdaro kontūro induktyvumas.
Saviindukcijos elektrovaros jėga:
Jeigu L = const., tada
Magnetinio lauko energija:
,
Magnetinio lauko energijos t rinis tankis
wm , tada
.
Magnetinis laukas medziagoje:
Kūno įmagnetinimo laipsnį nusako įmagnetėjimas:
a) Kai tūryje V kūnas įmagnetintas tolygiai:
čia - visų dalelių, esančių tūryje
V, magnetinių momentų geometrinė suma.
b) Jei kūnas įmagnetintas netolygiai:
čia dV - labai mazame makroskopiniame tūryje kūno įmagnetinimą laikome tolyginiu.
|