Mișcarea cu accelerație constantă este o mișcare în care vectorul accelerație rămâne constant atât ca mărime, cât și ca direcție. Un exemplu de acest tip de mișcare este mișcarea unui punct din câmpul gravitațional (atât pe verticală, cât și într-un unghi față de orizont).

Folosind definiția accelerației, obținem următoarea relație

După integrare, avem egalitatea
.

Având în vedere că vectorul viteză instantanee este
, vom avea următoarea expresie

Integrarea ultimei expresii dă următoarea relație

. De unde obținem ecuația de mișcare a unui punct cu accelerație constantă

.

Exemple de ecuații vectoriale ale mișcării unui punct material

Mișcare rectilinie uniformă (
):

. (1.7)

Mișcare cu accelerație constantă (
):

. (1.8)

Dependența vitezei de timp atunci când un punct se mișcă cu accelerație constantă are forma:

. (1.9)

Întrebări pentru autocontrol.

Formulați definiția mișcării mecanice.

Definiți un punct material.

Cum este determinată poziția unui punct material în spațiu în modul vectorial de a descrie mișcarea?

Care este esența metodei vectoriale pentru descrierea mișcării mecanice? Ce caracteristici sunt folosite pentru a descrie această mișcare?

Dați definiții ale vectorilor vitezei medii și instantanee. Cum se determină direcția acestor vectori?

Definiți vectorii de accelerație medie și instantanee.

Care dintre relații este ecuația de mișcare a unui punct cu accelerație constantă? Ce relație determină dependența vectorului viteză de timp?

§1.2. Modul coordonat de a descrie mișcarea

În metoda coordonatelor, un sistem de coordonate (de exemplu, cartezian) este ales pentru a descrie mișcarea. Punctul de referință este fixat rigid cu corpul selectat ( organism de referință). Lăsa
vectori unitari direcționați către laturile pozitive ale axelor OX, OY și, respectiv, OZ. Poziția punctului este dată de coordonate
.

Vectorul viteză instantanee este definit după cum urmează:

Unde
proiecții ale vectorului viteză pe axele de coordonate și
derivate ale coordonatelor în raport cu timpul.

Lungimea vectorului viteză este legată de proiecțiile sale prin relația:

. (1.11)

Pentru vectorul de accelerație instantanee, relația este adevărată:

Unde
proiecții ale vectorului de accelerație pe axele de coordonate și
derivate în timp ale proiecțiilor vectoriale viteze.

Lungimea vectorului de accelerație instantanee se găsește prin formula:

. (1.13)

Exemple de ecuații ale mișcării punctului într-un sistem de coordonate carteziene

. (1.14)

Ecuații de mișcare:
. (1.15)

Dependențe ale proiecțiilor vectorului viteză pe axele de coordonate în timp:

(1.16)

Întrebări pentru autocontrol.

Care este esența metodei coordonate de descriere a mișcării?

Ce raport determină vectorul viteză instantanee? Ce formulă este folosită pentru a calcula mărimea vectorului viteză?

Ce raport determină vectorul de accelerație instantanee? Ce formulă este folosită pentru a calcula mărimea vectorului de accelerație instantanee?

Ce relații se numesc ecuații de mișcare uniformă a unui punct?

Ce relații se numesc ecuații de mișcare cu accelerație constantă? Ce formule sunt folosite pentru a calcula proiecțiile vitezei instantanee a unui punct pe axele de coordonate?

Mișcarea rectilinie cu accelerație constantă se numește uniform accelerată dacă modulul vitezei crește în timp, sau uniform decelerată dacă scade.

Un exemplu de mișcare accelerată ar fi căderea unui ghiveci de flori de pe balconul unei case joase. La inceputul toamnei, viteza oalei este zero, dar in cateva secunde reuseste sa creasca la zeci de m/s. Un exemplu de mișcare lentă este mișcarea unei pietre aruncate vertical în sus, a cărei viteză este inițial mare, dar apoi scade treptat până la zero în vârful traiectoriei. Dacă neglijăm forța de rezistență a aerului, atunci accelerația în ambele cazuri va fi aceeași și egală cu accelerația gravitației, care este întotdeauna îndreptată vertical în jos, notată cu litera g și este de aproximativ 9,8 m/s2.

Accelerația de cădere liberă, g, este cauzată de gravitația Pământului. Această forță accelerează toate corpurile care se deplasează către pământ și le încetinește pe cele care se îndepărtează de acesta.

unde v este viteza corpului la momentul t, de unde, după transformări simple, obținem ecuația pentru viteza la deplasarea cu acceleratie constanta: v = v0 + at

8. Ecuațiile mișcării cu accelerație constantă.

Pentru a găsi ecuația vitezei într-o mișcare rectilinie cu accelerație constantă, presupunem că în momentul t=0 corpul avea o viteză inițială v0. Deoarece accelerația a este constantă, următoarea ecuație este adevărată pentru orice moment t:

unde v este viteza corpului în timpul t, din care, după transformări simple, obținem ecuația vitezei la deplasarea cu accelerație constantă: v = v0 + la

Pentru a obține o ecuație pentru calea parcursă în timpul mișcării rectilinie cu accelerație constantă, construim mai întâi un grafic al vitezei în funcție de timp (5.1). Pentru a>0, graficul acestei dependențe este prezentat în stânga în Fig. 5 (linia albastră). După cum am stabilit în §3, deplasarea efectuată în timpul t poate fi determinată prin calcularea ariei de sub curba viteză-timp între t=0 și t. În cazul nostru, figura de sub curbă, mărginită de două drepte verticale t=0 și t, este un trapez OABC, a cărui zonă S, după cum știți, este egală cu produsul dintre jumătate din suma lungimilor bazelor OA. și CB și înălțimea OC:

După cum se vede în Figura 5, OA = v0, CB = v0 + at și OC = t. Înlocuind aceste valori în (5.2), obținem următoarea ecuație pentru deplasarea S completată în timpul t în timpul mișcării rectilinie cu accelerație constantă a la viteza inițială v0:

Este ușor de demonstrat că formula (5.3) este valabilă nu numai pentru mișcarea cu accelerația a>0, pentru care a fost derivată, ci și în cazurile în care a<0. На рис.5 справа красными линиями показаны графики зависимости S при положительных (верх) и отрицательных (низ) значениях a, построенные по формуле (5.3) для различных величин v0. Видно, что в отличие от равномерного движения (см. рис. 3), график зависимости перемещения от времени является параболой, а не прямой, показанной для сравнения пунктирной линией.

9. Căderea liberă a corpurilor. Mișcare cu accelerație constantă de cădere liberă.

Căderea liberă a corpurilor se numește căderea corpurilor pe Pământ în absența rezistenței aerului (în gol)

Accelerația cu care corpurile cad pe Pământ se numește accelerație în cădere liberă. Vectorul de accelerație gravitațională este indicat prin simbol, este îndreptat vertical în jos. În diferite puncte de pe glob, în ​​funcție de latitudinea geografică și înălțimea deasupra nivelului mării, valoarea numerică a lui g se dovedește a fi inegală, variind de la aproximativ 9,83 m/s2 la poli până la 9,78 m/s2 la ecuator. La latitudinea Moscovei, g = 9,81523 m/s2. De obicei, dacă nu este necesară o precizie ridicată în calcule, atunci valoarea numerică a lui g la suprafața Pământului este luată egală cu 9,8 m/s2 sau chiar 10 m/s2.

Un exemplu simplu de cădere liberă este căderea unui corp de la o anumită înălțime h fără viteză inițială. Căderea liberă este o mișcare rectilinie cu accelerație constantă.

Căderea liberă ideală este posibilă numai în vid, unde nu există o forță de rezistență a aerului și, indiferent de masă, densitate și formă, toate corpurile cad la fel de repede, adică în orice moment, corpurile au aceleași viteze și accelerații instantanee.

Toate formulele pentru mișcarea uniform accelerată sunt aplicabile căderii libere a corpurilor.

Valoarea vitezei de cădere liberă a unui corp la un moment dat:

mișcarea corpului:

În acest caz, în locul accelerației a, în formulele pentru mișcarea uniform accelerată se introduce accelerația de cădere liberă g = 9,8 m/s2.

10. Mișcarea corpurilor. MIȘCARE DE TRANSLAȚIE A UNUI CORPS RIGID

Mișcarea de translație a unui corp rigid este o astfel de mișcare în care orice linie dreaptă, invariabil conectată cu corpul, se mișcă paralel cu ea însăși. Pentru aceasta, este suficient ca două linii neparalele conectate cu corpul să se miște paralel cu ele însele. În mișcarea de translație, toate punctele corpului descriu aceleași traiectorii paralele și au aceleași viteze și accelerații în orice moment. Astfel, mișcarea de translație a unui corp este determinată de mișcarea unuia dintre punctele sale O.

În cazul general, mișcarea de translație are loc în spațiul tridimensional, dar principala sa caracteristică - păstrarea paralelismului oricărui segment față de sine, rămâne în vigoare.

Mișcă progresiv, de exemplu, vagonul liftului. De asemenea, în prima aproximare, cabina roții Ferris efectuează mișcare înainte. Cu toate acestea, strict vorbind, mișcarea cabinei roții Ferris nu poate fi considerată progresivă. Dacă corpul se mișcă înainte, atunci pentru a descrie mișcarea sa este suficient să descrii mișcarea punctului său arbitrar (de exemplu, mișcarea centrului de masă al corpului).

Dacă corpurile care alcătuiesc un sistem mecanic închis interacționează între ele numai prin forțele gravitației și elasticității, atunci munca acestor forțe este egală cu modificarea energiei potențiale a corpurilor, luată cu semnul opus: A \ u003d - (E p2 - E p1).

Conform teoremei energiei cinetice, această muncă este egală cu modificarea energiei cinetice a corpurilor

Prin urmare

Sau E k 1 + E p 1 = E k 2 + E p 2 .

Suma energiei cinetice și potențiale a corpurilor care alcătuiesc un sistem închis și interacționează între ele prin forțele gravitaționale și forțele elastice rămâne neschimbată.

Această afirmație exprimă legea conservării energiei în procesele mecanice. Este o consecință a legilor lui Newton. Suma E = E k + E p se numește energia mecanică totală. Legea conservării energiei mecanice este îndeplinită numai atunci când corpurile dintr-un sistem închis interacționează între ele prin forțe conservatoare, adică forțe pentru care poate fi introdus conceptul de energie potențială.

Energia mecanică a unui sistem închis de corpuri nu se schimbă dacă între aceste corpuri acţionează doar forţe conservatoare. Forțele conservatoare sunt acele forțe a căror activitate de-a lungul oricărei traiectorii închise este egală cu zero. Gravitația este una dintre forțele conservatoare.

În condiții reale, aproape întotdeauna corpurile în mișcare, împreună cu forțele gravitaționale, forțele elastice și alte forțe conservatoare, sunt afectate de forțele de frecare sau forțele de rezistență ale mediului.

Forța de frecare nu este conservativă. Lucrul forței de frecare depinde de lungimea traseului.

Dacă forțele de frecare acționează între corpurile care alcătuiesc un sistem închis, atunci energia mecanică nu este conservată. O parte din energia mecanică este transformată în energie internă a corpurilor (încălzire).

În orice interacțiune fizică, energia nu apare și nu dispare. Se schimbă doar de la o formă la alta.

Una dintre consecințele legii conservării și transformării energiei este afirmația că este imposibil să se creeze o „mașină cu mișcare perpetuă” (perpetuum mobile) - o mașină care ar putea lucra la nesfârșit fără a consuma energie.

Istoria păstrează un număr considerabil de proiecte de „mișcare perpetuă”. În unele dintre ele erorile „inventatorului” sunt evidente, în altele aceste erori sunt mascate de designul complex al dispozitivului și poate fi foarte greu de înțeles de ce această mașină nu va funcționa. Încercările inutile de a crea o „mașină cu mișcare perpetuă” continuă în timpul nostru. Toate aceste încercări sunt sortite eșecului, deoarece legea conservării și transformării energiei „interzice” obținerea de muncă fără a cheltui energie.

31. Prevederi de bază ale teoriei molecular-cinetice și fundamentarea acestora.

Toate corpurile constau din molecule, atomi și particule elementare, care sunt separate prin goluri, se mișcă aleatoriu și interacționează între ele.

Cinematica și dinamica ne ajută să descriem mișcarea unui corp și să determinăm forța care provoacă această mișcare. Cu toate acestea, mecanicii nu pot răspunde la multe întrebări. De exemplu, din ce sunt făcute corpurile? De ce multe substanțe devin lichide când sunt încălzite și apoi se evaporă? Și, în general, ce este temperatura și căldura?

Filosoful grec antic Democrit a încercat să răspundă la astfel de întrebări în urmă cu 25 de secole. Fără să facă niciun experiment, a ajuns la concluzia că corpurile par să fie doar solide pentru noi, dar de fapt ele constau din cele mai mici particule separate prin gol. Având în vedere că este imposibil să divizăm aceste particule, Democrit le-a numit atomi, ceea ce în greacă înseamnă indivizibile. El a mai sugerat că atomii pot fi diferiți și sunt în mișcare constantă, dar noi nu vedem acest lucru, deoarece. sunt foarte mici.

O mare contribuție la dezvoltarea teoriei cinetice moleculare a avut-o M.V. Lomonosov. Lomonosov a fost primul care a sugerat că căldura reflectă mișcarea atomilor unui corp. În plus, a introdus conceptul de substanțe simple și complexe, ale căror molecule constau din atomi aceiași, respectiv diferiți.

Fizica moleculară sau teoria cinetică moleculară se bazează pe anumite idei despre structura materiei

Astfel, conform teoriei atomiste a structurii materiei, cea mai mică particulă a unei substanțe care își păstrează toate proprietățile chimice este o moleculă. Dimensiunile chiar și ale moleculelor mari formate din mii de atomi sunt atât de mici încât nu pot fi văzute cu un microscop cu lumină. Numeroase experimente și calcule teoretice arată că dimensiunea atomilor este de aproximativ 10 -10 m. Mărimea unei molecule depinde de câți atomi este formată și de modul în care sunt amplasați unul față de celălalt.

Teoria molecular-cinetică este studiul structurii și proprietăților materiei pe baza ideii de existență a atomilor și moleculelor ca cele mai mici particule de substanțe chimice.

Teoria cinetică moleculară se bazează pe trei prevederi principale:

1. Toate substanțele - lichide, solide și gazoase - sunt formate din cele mai mici particule - molecule, care ele însele constau din atomi ("molecule elementare"). Moleculele unei substanțe chimice pot fi simple sau complexe, adică fi formată din unul sau mai mulți atomi. Moleculele și atomii sunt particule neutre din punct de vedere electric. În anumite condiții, moleculele și atomii pot dobândi o sarcină electrică suplimentară și se pot transforma în ioni pozitivi sau negativi.

2. Atomii și moleculele sunt într-o mișcare haotică continuă.

3. Particulele interacționează între ele prin forțe de natură electrică. Interacțiunea gravitațională dintre particule este neglijabilă.

Cea mai izbitoare confirmare experimentală a ideilor teoriei cinetice moleculare despre mișcarea aleatorie a atomilor și moleculelor este mișcarea browniană. Aceasta este mișcarea termică a celor mai mici particule microscopice suspendate într-un lichid sau gaz. A fost descoperit de botanistul englez R. Brown în 1827. Particulele browniene se mișcă sub influența ciocnirilor aleatorii ale moleculelor. Datorită mișcării termice haotice a moleculelor, aceste impacturi nu se echilibrează niciodată reciproc. Ca rezultat, viteza unei particule browniene se schimbă aleatoriu în mărime și direcție, iar traiectoria ei este o curbă complexă în zig-zag.

Mișcarea haotică constantă a moleculelor unei substanțe se manifestă și într-un alt fenomen ușor de observat - difuzia. Difuzia este fenomenul de pătrundere a două sau mai multe substanțe alăturate una în cealaltă. Procesul decurge cel mai rapid într-un gaz.

Mișcarea aleatoare aleatoare a moleculelor se numește mișcare termică. Energia cinetică a mișcării termice crește odată cu creșterea temperaturii.

Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține atâtea particule (molecule) câte atomi există în 0,012 kg de carbon 12 C. O moleculă de carbon este formată dintr-un atom.

32. Masa moleculelor, masa moleculară relativă a moleculelor. 33. Masa molară a moleculelor. 34. Cantitatea de substanță. 35. Constanta lui Avogadro.

În teoria cinetică moleculară, cantitatea unei substanțe este considerată proporțională cu numărul de particule. Unitatea de măsură a unei substanțe se numește mol (aluniță).

Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține atâtea particule (molecule) câte atomi există în 0,012 kg (12 g) de carbon 12 C. O moleculă de carbon este formată dintr-un atom.

Un mol dintr-o substanță conține un număr de molecule sau atomi egal cu constanta Avogadro.

Astfel, un mol din orice substanță conține același număr de particule (molecule). Acest număr se numește constanta Avogadro N A: N A \u003d 6,02 10 23 mol -1.

Constanta Avogadro este una dintre cele mai importante constante din teoria cinetică moleculară.

Cantitatea de substanță ν este definită ca raportul dintre numărul N de particule (molecule) substanței și constanta Avogadro N A:

Masa molară, M, este raportul dintre masa m a unei anumite probe de substanță și cantitatea n de substanță conținută în ea:

care este numeric egal cu masa substanţei luate în cantitate de un mol. Masa molară în sistemul SI este exprimată în kg/mol.

Astfel, masa moleculară sau atomică relativă a unei substanțe este raportul dintre masa moleculei și atomului său și 1/12 din masa unui atom de carbon.

36. Mișcarea browniană.

Multe fenomene naturale mărturisesc mișcarea haotică a microparticulelor, moleculelor și atomilor materiei. Cu cât temperatura substanței este mai mare, cu atât această mișcare este mai intensă. Prin urmare, căldura corpului este o reflectare a mișcării aleatorii a moleculelor și atomilor săi constitutivi.

Dovada că toți atomii și moleculele unei substanțe sunt în mișcare constantă și aleatorie poate fi difuzia - întrepătrunderea particulelor unei substanțe în alta.

Deci, mirosul se răspândește rapid prin încăpere chiar și în absența mișcării aerului. O picătură de cerneală transformă rapid întregul pahar de apă uniform negru.

Difuzia poate fi detectată și în solide dacă sunt presate strâns împreună și lăsate mult timp. Fenomenul difuziei demonstrează că microparticulele unei substanțe sunt capabile să se miște spontan în toate direcțiile. O astfel de mișcare a microparticulelor unei substanțe, precum și a moleculelor și atomilor acesteia, se numește mișcarea lor termică.

MIȘCAREA BROWNIANĂ - mișcare aleatorie a celor mai mici particule suspendate într-un lichid sau gaz, care se produce sub influența impactului moleculelor de mediu; descoperit de R. Brown în 1827

Observațiile arată că mișcarea browniană nu se oprește niciodată. Intr-o picatura de apa (daca nu o lasi sa se usuce) miscarea boabelor se poate observa timp de multe zile, luni, ani. Nu se oprește nici vara, nici iarna, nici ziua, nici noaptea.

Motivul mișcării browniene este mișcarea continuă, fără sfârșit, a moleculelor lichidului în care se află granulele solidului. Desigur, aceste boabe sunt de multe ori mai mari decât moleculele în sine, iar când vedem mișcarea boabelor la microscop, nu ar trebui să ne gândim că vedem mișcarea moleculelor în sine. Moleculele nu pot fi văzute cu un microscop obișnuit, dar le putem judeca existența și mișcarea după impacturile pe care le produc, împingând boabele unui corp solid și făcându-le să se miște.

Descoperirea mișcării browniene a fost de mare importanță pentru studiul structurii materiei. A arătat că corpurile sunt într-adevăr formate din particule separate - molecule și că moleculele sunt în mișcare aleatorie continuă.

O explicație a mișcării browniene a fost dată abia în ultimul sfert al secolului al XIX-lea, când a devenit evident pentru mulți oameni de știință că mișcarea unei particule browniene este cauzată de impacturile aleatorii ale moleculelor mediului (lichid sau gaz) care produc căldură. mişcare. În medie, moleculele mediului acționează asupra particulei browniene din toate părțile cu forță egală, cu toate acestea, aceste impacturi nu se echilibrează niciodată unul pe celălalt și, ca urmare, viteza particulei browniene se schimbă aleatoriu în mărime și direcție. Prin urmare, o particulă browniană se mișcă pe o cale în zig-zag. În acest caz, cu cât dimensiunea și masa unei particule browniene sunt mai mici, cu atât mișcarea acesteia devine mai vizibilă.

Astfel, analiza mișcării browniene a pus bazele teoriei molecular-cinetice moderne a structurii materiei.

37. Forțele de interacțiune ale moleculelor. 38. Structura substanţelor gazoase. 39. Structura substanţelor lichide. 40. Structura solidelor.

Distanța dintre molecule și forțele care acționează între ele determină proprietățile corpurilor gazoase, lichide și solide.

Suntem obișnuiți cu faptul că lichidul poate fi turnat dintr-un vas în altul, iar gazul umple rapid întregul volum furnizat acestuia. Apa poate curge numai de-a lungul albiei râului, iar aerul de deasupra ei nu cunoaște granițe.

Între toate moleculele acționează forțe de atracție intermoleculare, a căror mărime scade foarte repede odată cu distanța dintre molecule una de cealaltă și, prin urmare, la o distanță egală cu mai multe diametre ale moleculelor, nu interacționează deloc.

Astfel, între moleculele unui lichid, situate aproape una de cealaltă, acţionează forţe atractive, împiedicând aceste molecule să se împrăştie în direcţii diferite. Dimpotrivă, forțele neglijabile de atracție dintre moleculele de gaz nu sunt capabile să le țină împreună și, prin urmare, gazele se pot extinde, umplând întregul volum care le este furnizat. Existența forțelor intermoleculare de atracție poate fi verificată prin înființarea unui experiment simplu - să se apasă două bare de plumb una împotriva celeilalte. Dacă suprafețele de contact sunt suficient de netede, atunci barele se vor lipi împreună și va fi dificil să le separați.

Cu toate acestea, forțele intermoleculare de atracție singure nu pot explica toate diferențele dintre proprietățile substanțelor gazoase, lichide și solide. De ce, de exemplu, este foarte greu să reduceți volumul unui lichid sau unui solid, dar este relativ ușor să comprimați un balon? Acest lucru se explică prin faptul că între molecule nu există doar forțe atractive, ci și forțe de respingere intermoleculare care acționează atunci când învelișurile de electroni ale atomilor moleculelor învecinate încep să se suprapună. Aceste forțe de respingere sunt cele care împiedică o moleculă să pătrundă într-un volum deja ocupat de o altă moleculă.

Când forțele externe nu acționează asupra unui corp lichid sau solid, distanța dintre moleculele lor este astfel încât forțele rezultante de atracție și repulsie sunt egale cu zero. Dacă încercați să reduceți volumul corpului, atunci distanța dintre molecule scade, iar din partea corpului comprimat începe să acționeze rezultanta forțelor repulsive crescute. Dimpotrivă, atunci când un corp este întins, forțele elastice care apar sunt asociate cu o creștere relativă a forțelor de atracție, deoarece Pe măsură ce moleculele se depărtează, forțele de respingere scad mult mai repede decât forțele de atracție.

Moleculele de gaz sunt situate la distanțe de zeci de ori mai mari decât dimensiunea lor, drept urmare aceste molecule nu interacționează între ele și, prin urmare, gazele sunt mult mai ușor de comprimat decât lichidele și solidele. Gazele nu au nicio structură specifică și sunt o colecție de molecule care se mișcă și se ciocnesc.

Un lichid este o colecție de molecule care sunt aproape adiacente unele cu altele. Mișcarea termică permite unei molecule lichide să-și schimbe vecinii din când în când, sărind dintr-un loc în altul. Aceasta explică fluiditatea lichidelor.

Atomii și moleculele de solide nu au capacitatea de a-și schimba vecinii, iar mișcarea lor termică este doar mici fluctuații în raport cu poziția atomilor sau moleculelor învecinate. Interacțiunea dintre atomi poate duce la faptul că un solid devine un cristal, iar atomii din el ocupă poziții la nodurile rețelei cristaline. Deoarece moleculele de solide nu se mișcă în raport cu vecinii lor, aceste corpuri își păstrează forma.

41. Gazul ideal în teoria cinetică moleculară.

Un gaz ideal este un model de gaz rarefiat în care interacțiunea dintre molecule este neglijată. Forțele de interacțiune dintre molecule sunt destul de complexe. La distanțe foarte mici, când moleculele zboară aproape una de alta, între ele acționează forțe mari de respingere. La distante mari sau intermediare intre molecule actioneaza forte de atractie relativ slabe. Dacă distanțele dintre molecule sunt în medie mari, ceea ce se observă într-un gaz suficient de rarefiat, atunci interacțiunea se manifestă sub forma unor ciocniri relativ rare de molecule între ele atunci când zboară aproape. Într-un gaz ideal, interacțiunea moleculelor este în general neglijată.

42. Presiunea gazului în teoria molecular-cinetică.

Un gaz ideal este un model de gaz rarefiat în care interacțiunea dintre molecule este neglijată.

Presiunea unui gaz ideal este proporțională cu produsul dintre concentrația moleculelor și energia lor cinetică medie.

Gazul este peste tot în jurul nostru. În orice loc de pe pământ, chiar și sub apă, purtăm o parte din atmosferă, ale cărei straturi inferioare sunt comprimate sub acțiunea gravitației celor superioare. Prin urmare, măsurând presiunea atmosferică, se poate judeca ce se întâmplă deasupra noastră și să prezică vremea.

43. Valoarea medie a pătratului vitezei moleculelor unui gaz ideal.

44. Derivarea ecuației de bază a teoriei molecular-cinetice a gazului. 45. Derivarea unei formule care raportează presiunea și energia cinetică medie a moleculelor de gaz.

Presiunea p pe o anumită secțiune a suprafeței este raportul dintre forța F care acționează perpendicular pe această suprafață și aria S a secțiunii sale date.

Unitatea SI pentru presiune este Pascal (Pa). 1 Pa \u003d 1 N / m 2.

Să aflăm forța F cu care o moleculă de masă m0 acționează pe suprafața de pe care se respinge. Când este reflectată de la suprafață, care durează o perioadă de timp Dt, componenta vitezei moleculei, perpendiculară pe această suprafață, vy se schimbă în opusul (-vy). Prin urmare, atunci când este reflectată de la suprafață, molecula capătă impuls, 2m0vy , și, prin urmare, conform celei de-a treia legi a lui Newton, 2m0vy =FDt, de unde:

Formula (22.2) face posibilă calcularea forței cu care o moleculă de gaz apasă pe peretele vasului în intervalul Dt. Pentru a determina forța medie a presiunii gazului, de exemplu, într-o secundă, este necesar să se afle câte molecule sunt reflectate pe secundă dintr-o suprafață S și, de asemenea, este necesar să se cunoască viteza medie vy a moleculelor care se deplasează spre aceasta. suprafaţă.

Să fie n molecule pe unitatea de volum de gaz. Să ne simplificăm sarcina presupunând că toate moleculele de gaz se mișcă cu aceeași viteză, v. În acest caz, 1/3 din toate moleculele se mișcă de-a lungul axei Ox și același număr se deplasează de-a lungul axei Oy și Oz (vezi Fig. 22c). Lăsați jumătate din moleculele care se mișcă de-a lungul axei Oy să se deplaseze spre peretele C, iar restul să se miște în direcția opusă. Apoi, evident, numărul de molecule pe unitatea de volum, care se repetă spre peretele C, va fi n/6.

Să aflăm acum numărul de molecule care au lovit suprafața S (umbrită în Fig. 22c) într-o secundă. Evident, în 1 s, acele molecule care se deplasează spre el și se află la o distanță nu mai mare de v vor avea timp să ajungă în perete. Prin urmare, 1/6 din toate moleculele din paralelipipedul dreptunghiular, evidențiate în Fig. 1, vor lovi această zonă a suprafeței. 22c, a cărui lungime este egală cu v, iar aria fețelor de capăt este S. Deoarece volumul acestui paralelipiped este Sv, numărul total N de molecule care lovesc suprafața peretelui în 1 s va fi egal la:

Folosind (22.2) și (22.3) este posibil să se calculeze impulsul, care în 1 s a dat moleculelor de gaz o secțiune a suprafeței peretelui cu o suprafață S. Acest impuls va fi numeric egal cu forța de presiune a gazului, F:

de unde, folosind (22.1), obținem următoarea expresie relaționând presiunea gazului și energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor sale:

unde Е СР este energia cinetică medie a moleculelor de gaz ideal. Formula (22.4) se numește ecuația de bază a teoriei molecular-cinetice a gazelor.

46. ​​​​Echilibru termic. 47. Temperatura. Schimbarea temperaturii. 48. Instrumente pentru măsurarea temperaturii.

Echilibrul termic între corpuri este posibil doar atunci când temperatura lor este aceeași.

Atingând orice obiect cu mâna, putem determina cu ușurință dacă este cald sau rece. Dacă temperatura obiectului este mai mică decât temperatura mâinii, obiectul pare rece, iar dacă invers, atunci este cald. Dacă strângeți o monedă rece în pumn, atunci căldura mâinii va începe să încălzească moneda și, după un timp, temperatura acesteia va deveni egală cu temperatura mâinii sau, după cum se spune, echilibrul termic va veni. Prin urmare, temperatura caracterizează starea de echilibru termic a unui sistem de două sau mai multe corpuri având aceeași temperatură.

Temperatura împreună cu volumul și presiunea unui gaz sunt parametri macroscopici. Termometrele sunt folosite pentru a măsura temperatura. La unele dintre ele se înregistrează o modificare a volumului unui lichid în timpul încălzirii, în altele, o modificare a rezistenței electrice etc. Cea mai comună este scala de temperatură Celsius, numită după fizicianul suedez A. Celsius. Pentru a obține scala de temperatură Celsius pentru un termometru lichid, acesta este mai întâi scufundat în gheață care se topește și se notează poziția capătului coloanei, apoi în apă clocotită. Segmentul dintre aceste două poziții ale coloanei este împărțit în 100 de părți egale, presupunând că temperatura de topire a gheții corespunde cu zero grade Celsius (o C), iar temperatura apei de fierbere este de 100 o C.

49. Energia cinetică medie a moleculelor de gaz la echilibru termic.

Ecuația de bază a teoriei cinetice moleculare (22.4) leagă presiunea gazului, concentrația moleculelor și energia cinetică medie a acestora. Cu toate acestea, energia cinetică medie a moleculelor este, de regulă, necunoscută, deși rezultatele multor experimente indică faptul că viteza moleculelor crește odată cu creșterea temperaturii (vezi, de exemplu, mișcarea browniană în §20). Dependența energiei cinetice medii a moleculelor de gaz de temperatura sa poate fi obținută din legea descoperită de fizicianul francez J. Charles în 1787.

50. Gaze în stare de echilibru termic (descrieți experiența).

51. Temperatura absolută. 52. Scala de temperatură absolută. 53. Temperatura este o măsură a energiei cinetice medii a moleculelor.

Dependența energiei cinetice medii a moleculelor de gaz de temperatura sa poate fi obținută din legea descoperită de fizicianul francez J. Charles în 1787.

Conform legii lui Charles, dacă volumul unei anumite mase de gaz nu se modifică, presiunea sa pt depinde liniar de temperatura t:

unde t este temperatura gazului măsurată în o C, iar p 0 este presiunea gazului la o temperatură de 0 o C (vezi Fig. 23b). Astfel, din legea lui Charles rezultă că presiunea unui gaz care ocupă un volum constant este proporțională cu suma (t + 273 o C). Pe de altă parte, din (22.4) rezultă că dacă concentrația moleculelor este constantă, i.e. volumul ocupat de gaz nu se modifică, atunci presiunea gazului trebuie să fie proporțională cu energia cinetică medie a moleculelor. Aceasta înseamnă că energia cinetică medie, E SR a moleculelor de gaz, este pur și simplu proporțională cu valoarea (t + 273 o C):

unde b este un coeficient constant, a cărui valoare o vom determina mai târziu. Din (23.2) rezultă că energia cinetică medie a moleculelor va deveni egală cu zero la -273 ° C. Pe baza acesteia, omul de știință englez W. Kelvin a propus în 1848 utilizarea unei scale de temperatură absolută, temperatura zero în care ar corespunde la -273 ° C, iar fiecare grad de temperatură ar fi egal cu un grad Celsius. Deci temperatura absolută, T, este legată de temperatura t, măsurată în Celsius, după cum urmează:

Unitatea SI a temperaturii absolute este Kelvin (K).

Având în vedere (23.3), ecuația (23.2) se transformă în:

înlocuind-o în (22.4), obținem următoarele:

Pentru a scăpa de fracția din (23.5), înlocuim 2b/3 cu k și în loc de (23.4) și (23.5) obținem două ecuații foarte importante:

unde k este constanta Boltzmann, numită după L. Boltzmann. Experimentele au arătat că k=1,38,10 -23 J/K. Astfel, presiunea unui gaz și energia cinetică medie a moleculelor sale sunt proporționale cu temperatura lui absolută.

54. Dependența presiunii gazului de concentrația moleculelor și de temperatură.

În cele mai multe cazuri, atunci când un gaz trece dintr-o stare în alta, toți parametrii săi se modifică - temperatură, volum și presiune. Acest lucru se întâmplă atunci când gazul este comprimat sub pistonul din cilindrul unui motor cu ardere internă, în urma căruia temperatura gazului și presiunea acestuia cresc, iar volumul scade. Cu toate acestea, în unele cazuri, modificările unuia dintre parametrii gazului sunt relativ mici sau absente cu totul. Astfel de procese, în care unul dintre cei trei parametri - temperatură, presiune sau volum rămâne neschimbat, se numesc izoprocese, iar legile care le descriu sunt numite legile gazelor.

55. Măsurarea vitezei moleculelor de gaz. 56. Experiența lui Stern.

În primul rând, să clarificăm ce se înțelege prin viteza moleculelor. Amintiți-vă că, din cauza ciocnirilor frecvente, viteza fiecărei molecule individuale se schimbă tot timpul: molecula se mișcă fie rapid, fie lent și pentru un timp (de exemplu, o secundă) viteza moleculei capătă multe valori diferite. Pe de altă parte, în orice moment în numărul mare de molecule care alcătuiesc volumul considerat de gaz, există molecule cu viteze foarte diferite. Evident, pentru a caracteriza starea gazului, trebuie să vorbim de o anumită viteză medie. Putem presupune că aceasta este viteza medie a uneia dintre molecule pe o perioadă de timp suficient de lungă sau că este viteza medie a tuturor moleculelor de gaz dintr-un anumit volum la un moment dat.

Există diferite moduri de a determina viteza de mișcare a moleculelor. Una dintre cele mai simple este metoda realizată în 1920 în experimentul lui Stern.

Orez. 390. Când spațiul de sub sticla A este umplut cu hidrogen; apoi din capătul pâlniei, închis de un vas poros B, ies bule

Pentru a-l înțelege, luați în considerare următoarea analogie. Când trageți la o țintă în mișcare, pentru a o lovi, trebuie să vizați un punct din fața țintei. Dacă luați vederea asupra țintei, atunci gloanțele vor lovi în spatele țintei. Această abatere a locului de impact de la țintă va fi cu atât mai mare, cu cât ținta se mișcă mai repede și cu atât viteza gloanțelor este mai mică.

Experimentul lui Otto Stern (1888–1969) a fost dedicat confirmării experimentale și vizualizării distribuției vitezei moleculelor de gaz. Aceasta este o altă experiență frumoasă, care a făcut posibilă „desenarea” unui grafic al acestei distribuții pe configurația experimentală în cel mai adevărat sens al cuvântului. Instalarea lui Stern a constat din doi cilindri tubi rotativi cu axe coincidente (vezi figura din dreapta; cilindrul mare nu este desenat complet). În cilindrul interior, un fir de argint 1 a fost întins drept de-a lungul axei sale, prin care a trecut un curent, care a dus la încălzirea acestuia, topirea parțială și evaporarea ulterioară a atomilor de argint de pe suprafața sa. Ca urmare, cilindrul interior, care a avut inițial vid, a fost umplut treptat cu argint gazos de concentrație scăzută. În cilindrul interior, așa cum se arată în figură, a fost realizată o fantă subțire 2, astfel încât majoritatea atomilor de argint, ajungând în cilindru, s-au așezat pe acesta. O mică parte din atomi a trecut prin gol și a căzut în cilindrul exterior, în care a fost menținut vidul. Aici, acești atomi nu s-au mai ciocnit de alți atomi și, prin urmare, s-au deplasat în direcția radială cu o viteză constantă, ajungând la cilindrul exterior după un timp invers proporțional cu această viteză:

unde sunt razele cilindrilor interior și exterior și este componenta radială a vitezei particulelor. Drept urmare, de-a lungul timpului, pe cilindrul exterior 3 a apărut un strat de argint pulverizat. În cazul cilindrilor în repaus, acest strat avea forma unei benzi situată exact vizavi de fanta din cilindrul interior. Dar dacă cilindrii se roteau cu aceeași viteză unghiulară, atunci când molecula a ajuns la cilindrul exterior, acesta din urmă se deplasase deja cu o distanță.

comparativ cu punctul direct opus fantului (adică, punctul pe care particulele s-au depus în cazul cilindrilor staționari).

57. Derivarea ecuației de stare a unui gaz ideal (ecuația Mendeleev-Claiperon)

Gazele sunt adesea reactanți și produse în reacții chimice. Nu este întotdeauna posibil să-i faceți să reacționeze unul cu celălalt în condiții normale. Prin urmare, trebuie să învățați cum să determinați numărul de moli de gaze în alte condiții decât cele normale.

Pentru a face acest lucru, utilizați ecuația de stare a gazului ideal (se mai numește și ecuația Clapeyron-Mendeleev): PV = nRT

unde n este numărul de moli de gaz;

P este presiunea gazului (de exemplu, în atm;

V este volumul de gaz (în litri);

T este temperatura gazului (în kelvins);

R este constanta gazului (0,0821 L atm/mol K).

Am găsit derivarea ecuației, dar este foarte complicată. Mai avem de căutat.

58. Proces izotermic.

Un proces izoterm este o modificare a stării unui gaz în care temperatura acestuia rămâne constantă. Un exemplu de astfel de proces este umflarea anvelopelor auto cu aer. Cu toate acestea, un astfel de proces poate fi considerat izotermic dacă comparăm starea aerului înainte de a intra în pompă cu starea sa din anvelopă după ce temperatura anvelopei și aerul din jur au devenit egale. Orice proces lent care are loc cu un volum mic de gaz înconjurat de o masă mare de gaz, lichid sau solid care are o temperatură constantă poate fi considerat izoterm.

Într-un proces izoterm, produsul dintre presiunea unei mase date de gaz și volumul acestuia este o valoare constantă. Această lege, numită legea Boyle-Mariotte, a fost descoperită de savantul englez R. Boyle și de fizicianul francez E. Mariotte și este scrisă în următoarea formă:

Găsiți exemple!

59. Procesul izobaric.

Un proces izobaric este o modificare a stării unui gaz care are loc la presiune constantă.

Într-un proces izobaric, raportul dintre volumul unei mase date de gaz și temperatura acestuia este constant. Această concluzie, care se numește legea Gay-Lussac în onoarea savantului francez J. Gay-Lussac, poate fi scrisă astfel:

Un exemplu de proces izobaric este expansiunea bulelor mici de aer și dioxid de carbon conținute în aluat atunci când este introdus în cuptor. Presiunea aerului din interiorul și din exteriorul cuptorului este aceeași, iar temperatura din interior este cu aproximativ 50% mai mare decât cea din exterior. Conform legii lui Gay-Lussac, volumul bulelor de gaz din aluat crește și el cu 50%, ceea ce face ca tortul să fie aerisit.

60. Procesul izocor.

Un proces în care starea unui gaz se modifică în timp ce volumul său rămâne neschimbat se numește izocor. Din ecuația Mendeleev-Clapeyron rezultă că, pentru un gaz care ocupă un volum constant, raportul dintre presiunea sa și temperatura trebuie să fie, de asemenea, constant:

Găsiți exemple!

61. Evaporare și condensare.

Vaporii sunt un gaz format din molecule care au suficientă energie cinetică pentru a părăsi lichidul.

Suntem obișnuiți cu faptul că apa și vaporii ei pot trece una în alta. Bălțile de pe trotuar se usucă după ploaie, iar vaporii de apă din aer dimineața se transformă adesea în picături minuscule de ceață. Toate lichidele au capacitatea de a se transforma în vapori - trec în stare gazoasă. Procesul de transformare a lichidului în vapori se numește evaporare. Formarea unui lichid din vaporii acestuia se numește condensare.

Teoria cinetică moleculară explică procesul de evaporare după cum urmează. Este cunoscut (vezi § 21) că între moleculele unui lichid acţionează o forţă de atracţie, care nu le permite să se îndepărteze unele de altele, iar energia cinetică medie a moleculelor lichidului nu este suficientă pentru a depăşi coeziunea. forte dintre ele. Cu toate acestea, în orice moment dat, diferite molecule ale unui lichid au energii cinetice diferite, iar energia unor molecule poate fi de câteva ori mai mare decât valoarea sa medie. Aceste molecule de înaltă energie au o viteză de mișcare mult mai mare și, prin urmare, pot depăși forțele atractive ale moleculelor învecinate și pot zbura din lichid, formând astfel vapori deasupra suprafeței sale (vezi Fig. 26a).

Moleculele care alcătuiesc vaporii care au părăsit lichidul se mișcă aleatoriu, ciocnindu-se unele cu altele în același mod în care o fac moleculele de gaz în timpul mișcării termice. În acest caz, mișcarea haotică a unor molecule de vapori le poate duce atât de departe de suprafața lichidului încât nu se mai întorc niciodată acolo. Contribuie la asta, desigur, și vântul. Dimpotrivă, mișcarea aleatorie a altor molecule le poate readuce în lichid, ceea ce explică procesul de condensare a vaporilor.

Doar moleculele cu o energie cinetică mult mai mare decât media pot zbura din lichid, ceea ce înseamnă că în timpul evaporării, energia medie a moleculelor lichide rămase scade. Și întrucât energia cinetică medie a moleculelor unui lichid, ca și cea a unui gaz (vezi 23.6), este proporțională cu temperatura, temperatura lichidului scade în timpul evaporării. Prin urmare, ne răcim imediat ce părăsim apa, acoperită cu o peliculă subțire de lichid, care începe imediat să se evapore și să se răcească.

62. Abur saturat. Presiunea aburului saturat.

Ce se întâmplă dacă un vas cu un anumit volum de lichid este închis cu un capac (Fig. 26b)? În fiecare secundă, cele mai rapide molecule vor părăsi în continuare suprafața lichidului, masa acestuia va scădea, iar concentrația de molecule de vapori va crește. În același timp, o parte din moleculele de vapori se vor întoarce în lichid din vapori, iar cu cât concentrația de vapori este mai mare, cu atât acest proces de condensare va fi mai intens. În cele din urmă, concentrația de vapori peste lichid va deveni atât de mare încât numărul de molecule care se întorc în lichid pe unitatea de timp va deveni egal cu numărul de molecule care îl părăsesc. Această stare se numește echilibru dinamic, iar aburul corespunzător se numește abur saturat. Concentrația moleculelor de vapori deasupra lichidului nu poate fi mai mare decât concentrația lor în vapori saturați. Dacă concentrația de molecule de vapori este mai mică decât cea a uneia saturate, atunci un astfel de vapor se numește nesaturat.

Moleculele de vapori în mișcare creează presiune, a cărei valoare, ca și pentru un gaz, este proporțională cu produsul dintre concentrația acestor molecule și temperatură. Prin urmare, la o anumită temperatură, cu cât concentrația de abur este mai mare, cu atât presiunea pe care o exercită este mai mare. Presiunea vaporilor saturați depinde de tipul de lichid și de temperatură. Cu cât este mai greu să rupeți moleculele unui lichid, cu atât presiunea vaporilor saturați va fi mai mică. Astfel, presiunea vaporilor saturați de apă la o temperatură de 20 ° C este de aproximativ 2 kPa, iar presiunea vaporilor saturați de mercur la 20 ° C este de numai 0,2 Pa.

Viața omului, animalelor și plantelor depinde de concentrația de vapori de apă (umiditate) din atmosferă, care variază foarte mult în funcție de loc și anotimp. De regulă, vaporii de apă din jurul nostru sunt nesaturați. Umiditatea relativă este raportul dintre presiunea vaporilor de apă și presiunea vaporilor saturați la aceeași temperatură, exprimat ca procent. Unul dintre dispozitivele de măsurare a umidității aerului este un psicrometru, format din două termometre identice, dintre care unul este învelit într-o cârpă umedă.

63. Dependenţa presiunii aburului saturat de temperatură.

Aburul este un gaz format din molecule lichide evaporate și, prin urmare, pentru acesta este valabilă ecuația (23.7), relaționând presiunea vaporilor, p, concentrația de molecule în el, n, și temperatura absolută, T:

Din (27.1) rezultă că presiunea vaporilor saturați trebuie să crească liniar odată cu creșterea temperaturii, așa cum este cazul gazelor ideale în procesele izocorice (vezi §25). Cu toate acestea, măsurătorile au arătat că presiunea vaporilor saturați crește cu temperatura mult mai repede decât presiunea unui gaz ideal (vezi Fig. 27a). Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că odată cu creșterea temperaturii și, prin urmare, a energiei cinetice medii, din ce în ce mai multe molecule ale lichidului părăsesc acesta, crescând concentrația, n a vaporilor deasupra acestuia. Și de când conform (27.1), presiunea este proporțională cu n, atunci această creștere a concentrației de vapori explică creșterea mai rapidă a presiunii vaporilor saturați cu temperatura, comparativ cu un gaz ideal. Creșterea presiunii vaporilor saturați cu temperatura explică faptul binecunoscut - atunci când sunt încălzite, lichidele se evaporă mai repede. Rețineți că, de îndată ce creșterea temperaturii duce la evaporarea completă a lichidului, vaporii vor deveni nesaturați.

Când lichidul din fiecare dintre bule este încălzit, procesul de evaporare este accelerat, iar presiunea vaporilor saturați crește. Bulele se extind și, sub acțiunea forței de plutire a lui Arhimede, se desprind de fund, plutesc în sus și izbucnesc la suprafață. În acest caz, vaporii care au umplut bulele sunt duși în atmosferă.

Cu cât presiunea atmosferică este mai mică, cu atât temperatura la care fierbe acest lichid este mai mică (vezi Fig. 27c). Deci, pe vârful Muntelui Elbrus, unde presiunea aerului este pe jumătate normală, apa obișnuită fierbe nu la 100 o C, ci la 82 o C. Dimpotrivă, dacă este necesară creșterea punctului de fierbere al lichidului, atunci se încălzește la presiune ridicată. Aceasta, de exemplu, stă la baza muncii oalelor sub presiune, în care alimentele care conțin apă pot fi gătite la o temperatură mai mare de 100 ° C fără fierbere.

64. Fierberea.

Fierberea este un proces intens de evaporare care are loc pe tot volumul unui lichid și pe suprafața acestuia. Un lichid începe să fiarbă atunci când presiunea sa de vapori saturați se apropie de presiunea din interiorul lichidului.

Fierberea este formarea unui număr mare de bule de vapori care ies și izbucnesc la suprafața unui lichid atunci când este încălzit. De fapt, aceste bule sunt întotdeauna prezente în lichid, dar dimensiunea lor crește și devin vizibile doar la fierbere. Unul dintre motivele pentru care lichidele conțin întotdeauna microbule este următorul. Lichidul, când este turnat într-un vas, deplasează aerul de acolo, dar nu poate face acest lucru complet, iar bulele sale mici rămân în microfisuri și neregularități pe suprafața interioară a vasului. În plus, lichidele conțin de obicei micro-bule de vapori și aer care aderă la cele mai mici particule de praf.

Când lichidul din fiecare dintre bule este încălzit, procesul de evaporare este accelerat, iar presiunea vaporilor saturați crește. Bulele se extind și, sub acțiunea forței de plutire a lui Arhimede, se desprind de fund, plutesc în sus și izbucnesc la suprafață. În acest caz, vaporii care au umplut bulele sunt duși în atmosferă. Prin urmare, fierberea se numește evaporare, care are loc în întregul volum al lichidului. Fierberea începe la temperatura când bulele de gaz au posibilitatea de a se extinde, iar acest lucru se întâmplă dacă presiunea vaporilor de saturație depășește presiunea atmosferică. Astfel, punctul de fierbere este temperatura la care presiunea vaporilor de saturație a unui lichid dat este egală cu presiunea atmosferică. Atâta timp cât un lichid fierbe, temperatura acestuia rămâne constantă.

Procesul de fierbere este imposibil fără participarea forței de plutire a Arhimedei. Prin urmare, nu există fierbere la stațiile spațiale în condiții de lipsă de greutate, iar încălzirea apei duce doar la creșterea dimensiunii bulelor de vapori și la combinarea acestora într-o singură bulă mare de vapori în interiorul unui vas cu apă.

65. Temperatura critică.

Există, de asemenea, o temperatură critică, dacă gazul este la o temperatură peste temperatura critică (individual pentru fiecare gaz, de exemplu, pentru dioxid de carbon de aproximativ 304 K), atunci nu mai poate fi transformat într-un lichid, indiferent de ce presiune i se aplică. Acest fenomen se produce datorită faptului că la temperatura critică forțele de tensiune superficială ale lichidului sunt egale cu zero.

Tabelul 23. Temperatura critică și presiunea critică a unor substanțe

Ce indică existența unei temperaturi critice? Ce se întâmplă la temperaturi și mai mari?

Experiența arată că la temperaturi mai mari decât cele critice, o substanță poate exista doar în stare gazoasă.

Existența unei temperaturi critice a fost subliniată pentru prima dată în 1860 de Dmitri Ivanovici Mendeleev.

După descoperirea temperaturii critice, a devenit clar de ce pentru o lungă perioadă de timp nu a fost posibilă transformarea gazelor precum oxigenul sau hidrogenul în lichid. Temperatura lor critică este foarte scăzută (Tabelul 23). Pentru a transforma aceste gaze într-un lichid, ele trebuie să fie răcite sub o temperatură critică. Fără aceasta, toate încercările de a le lichefia sunt sortite eșecului.

66. Presiune parțială. umiditate relativă. 67. Instrumente pentru măsurarea umidității relative a aerului.

Viața omului, animalelor și plantelor depinde de concentrația de vapori de apă (umiditate) din atmosferă, care variază foarte mult în funcție de loc și anotimp. De regulă, vaporii de apă din jurul nostru sunt nesaturați. Umiditatea relativă este raportul dintre presiunea vaporilor de apă și presiunea vaporilor saturați la aceeași temperatură, exprimat ca procent. Unul dintre dispozitivele de măsurare a umidității aerului este un psicrometru, format din două termometre identice, dintre care unul este învelit într-o cârpă umedă.Când umiditatea aerului este mai mică de 100%, apa din cârpă se va evapora, iar termometrul B se va evapora. rece, arătând o temperatură mai mică decât A. Și cu cât umiditatea aerului este mai mică, cu atât diferența, Dt, este mai mare între citirile termometrelor A și B. Folosind un tabel psicrometric special, această diferență de temperatură poate fi utilizată pentru a determina umiditatea aer.

Presiunea parțială este presiunea unui anumit gaz care face parte din amestecul de gaze, pe care acest gaz l-ar exercita pe pereții recipientului care îl conține, dacă singur ar ocupa întregul volum al amestecului la temperatura amestecului.

Presiunea parțială nu este măsurată direct, ci este estimată din presiunea totală și compoziția amestecului.

Gazele dizolvate în apă sau în țesuturile corpului exercită, de asemenea, presiune, deoarece moleculele de gaz dizolvate sunt în mișcare aleatorie și au energie cinetică. Dacă un gaz dizolvat într-un lichid lovește o suprafață, cum ar fi o membrană celulară, acesta exercită o presiune parțială în același mod ca un gaz dintr-un amestec de gaze.

P. D. nu poate fi măsurat direct, se calculează pe baza presiunii totale și a compoziției amestecului.

Factori care determină valoarea presiunii parțiale a unui gaz dizolvat într-un lichid. Presiunea parțială a unui gaz într-o soluție este determinată nu numai de concentrația sa, ci și de coeficientul său de solubilitate, adică unele tipuri de molecule, cum ar fi dioxidul de carbon, sunt atașate fizic sau chimic de moleculele de apă, în timp ce altele sunt respinse. Această relație se numește legea lui Henry și se exprimă prin următoarea formulă: Presiunea parțială = Concentrația gazului dizolvat / Coeficientul de solubilitate.

68. Tensiune superficială.

Cea mai interesantă caracteristică a lichidelor este prezența unei suprafețe libere. Lichidul, spre deosebire de gaze, nu umple întregul volum al vasului în care este turnat. Se formează o interfață între lichid și gaz (sau vapori), care se află în condiții speciale față de restul masei lichidului. Moleculele din stratul limită al unui lichid, spre deosebire de moleculele din adâncimea acestuia, nu sunt înconjurate de alte molecule ale aceluiași lichid din toate părțile. Forțele de interacțiune intermoleculară care acționează asupra uneia dintre moleculele din interiorul lichidului de la moleculele învecinate sunt, în medie, compensate reciproc. Orice moleculă din stratul limită este atrasă de moleculele din interiorul lichidului (forțele care acționează asupra unei anumite molecule de lichid din moleculele de gaz (sau vapori) pot fi neglijate). Ca rezultat, apare o forță rezultantă, îndreptată adânc în lichid. Moleculele de suprafață sunt atrase în lichid de forțele de atracție intermoleculară. Dar toate moleculele, inclusiv cele ale stratului limită, trebuie să fie într-o stare de echilibru. Acest echilibru se realizează datorită unei scăderi a distanței dintre moleculele stratului de suprafață și vecinii lor cei mai apropiați din interiorul lichidului. După cum se poate observa din fig. 3.1.2, când distanța dintre molecule scade, apar forțe de respingere. Dacă distanța medie dintre moleculele din interiorul lichidului este egală cu r0, atunci moleculele stratului de suprafață sunt împachetate ceva mai dens și, prin urmare, au o rezervă suplimentară de energie potențială față de moleculele interne (vezi Fig. 3.1.2) . Trebuie avut în vedere faptul că, datorită compresibilității extrem de scăzute, prezența unui strat de suprafață mai dens împachetat nu duce la nicio modificare vizibilă a volumului lichidului. Dacă molecula se mișcă de la suprafață în lichid, forțele interacțiunii intermoleculare vor face o activitate pozitivă. Dimpotrivă, pentru a trage un anumit număr de molecule de la adâncimea lichidului la suprafață (adică, pentru a crește suprafața lichidului), forțele externe trebuie să efectueze un lucru pozitiv ΔAext, proporțional cu modificarea ΔS a suprafeței: ΔAext = σΔS.

Coeficientul σ se numește coeficient de tensiune superficială (σ > 0). Astfel, coeficientul de tensiune superficială este egal cu munca necesară pentru a crește suprafața unui lichid la o temperatură constantă cu o unitate.

În SI, coeficientul de tensiune superficială se măsoară în jouli pe metru pătrat (J/m2) sau în newtoni pe metru (1 N/m = 1 J/m2).

Din mecanică se știe că stările de echilibru ale unui sistem corespund valorii minime a energiei sale potențiale. Rezultă că suprafața liberă a lichidului tinde să-și reducă aria. Din acest motiv, o picătură liberă de lichid capătă o formă sferică. Fluidul se comportă ca și cum forțele ar acționa tangențial la suprafața sa, reducând (contractând) această suprafață. Aceste forțe se numesc forțe de tensiune superficială.

Prezența forțelor de tensiune superficială face ca suprafața lichidului să arate ca o peliculă elastică întinsă, cu singura diferență că forțele elastice din film depind de suprafața sa (adică, de modul în care filmul este deformat), iar forțele de tensiune superficială nu nu depind de suprafața lichidelor.

Unele lichide, cum ar fi apa cu săpun, au capacitatea de a forma pelicule subțiri. Toate bulele de săpun binecunoscute au forma sferică corectă - aceasta manifestă și acțiunea forțelor de tensiune superficială. Dacă un cadru de sârmă este coborât în ​​soluția de săpun, una dintre părțile căreia este mobilă, atunci întregul va fi acoperit cu o peliculă de lichid.

69. Udare.

Toată lumea știe că, dacă așezi o picătură de lichid pe o suprafață plană, aceasta fie se va răspândi peste ea, fie va lua o formă rotunjită. Mai mult, dimensiunea și convexitatea (valoarea așa-numitului unghi de contact) unei picături sesile este determinată de cât de bine udă suprafața dată. Fenomenul de umezire poate fi explicat astfel. Dacă moleculele unui lichid sunt atrase unele de altele mai puternic decât de moleculele unui corp solid, lichidul tinde să se colecteze într-o picătură.

Un unghi de contact acut apare pe o suprafață umedă (liofilă), în timp ce unul obtuz apare pe o suprafață neumezibilă (liofobă).

Așa se comportă mercurul pe sticlă, apa pe parafină sau pe o suprafață „grasă”. Dacă, dimpotrivă, moleculele unui lichid sunt atrase unele de altele mai slab decât de moleculele unui corp solid, lichidul este „presat” la suprafață și se răspândește peste el. Acest lucru se întâmplă cu o picătură de mercur pe o placă de zinc sau cu o picătură de apă pe sticlă curată. În primul caz, se spune că lichidul nu udă suprafața (unghiul de contact este mai mare de 90°), iar în al doilea caz, o umezește (unghiul de contact este mai mic de 90°).

Este un lubrifiant hidrofug care ajută multe animale să scape de umezirea excesivă. De exemplu, studiile asupra animalelor și păsărilor marine - foci de blană, foci, pinguini, păsări - au arătat că părul și penele lor pufos au proprietăți hidrofobe, în timp ce firele de păr de pază ale animalelor și partea superioară a penelor de contur ale păsărilor sunt bine umezite. cu apă. Ca urmare, se creează un strat de aer între corpul animalului și apă, care joacă un rol semnificativ în termoreglare și izolație termică.

Dar lubrifierea nu este totul. Structura suprafeței joacă, de asemenea, un rol semnificativ în fenomenul de umezire. Terenul accidentat, accidentat sau poros poate îmbunătăți umezirea. Amintiți-vă, de exemplu, de bureții și prosoape de spongios care absorb perfect apa. Dar dacă suprafața este inițial „frică” de apă, atunci relieful dezvoltat nu va face decât să agraveze situația: picăturile de apă se vor aduna pe margini și se vor rostogoli.

70. Fenomene capilare.

Fenomenele capilare se numesc ridicarea sau scăderea lichidului în tuburi cu diametru mic - capilare. Lichidele umede se ridică prin capilare, lichidele care nu se umezesc coboară.

Pe fig. 3.5.6 prezintă un tub capilar de o anumită rază r, coborât de capătul său inferior într-un lichid de umectare cu densitatea ρ. Capătul superior al capilarului este deschis. Creșterea lichidului în capilar continuă până când forța gravitațională care acționează asupra coloanei de lichid din capilar devine egală ca modul cu Fn rezultat al forțelor de tensiune superficială care acționează de-a lungul limitei de contact dintre lichid și suprafața capilară: Ft = Fn, unde Ft = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.

Asta implică:

Figura 3.5.6.

Creșterea lichidului de umectare în capilar.

Cu umezire completă θ = 0, cos θ = 1. În acest caz

Cu neumezire completă, θ = 180°, cos θ = –1 și, prin urmare, h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Apa udă aproape complet suprafața curată de sticlă. În schimb, mercurul nu umezește complet suprafața sticlei. Prin urmare, nivelul de mercur din capilarul de sticlă scade sub nivelul din vas.

71. Corpurile cristaline și proprietățile lor.

Spre deosebire de lichide, un corp solid își păstrează nu numai volumul, ci și forma și are o rezistență semnificativă.

Diferitele solide întâlnite pot fi împărțite în două grupe care diferă semnificativ în proprietățile lor: cristaline și amorfe.

Proprietățile de bază ale corpurilor cristaline

1. Corpurile cristaline au un anumit punct de topire de topire, care nu se modifică în timpul topirii la presiune constantă (Fig. 1, curba 1).

2. Corpurile cristaline se caracterizează prin prezența unei rețele cristaline spațiale, care este un aranjament ordonat de molecule, atomi sau ioni, care se repetă pe întregul volum al corpului (ordine pe distanță lungă). Pentru orice rețea cristalină este caracteristică existența unui astfel de element al structurii sale, prin repetarea repetată a căruia în spațiu se poate obține întregul cristal. Acesta este un singur cristal. Un policristal constă din multe cristale unice foarte mici, intercrescute, care sunt orientate aleatoriu în spațiu.

Circulaţie. Căldura Kitaigorodsky Alexander Isaakovich

Mișcare rectilinie cu accelerație constantă

O astfel de mișcare are loc, conform legii lui Newton, atunci când o forță constantă acționează asupra corpului în totalitate, antrenând sau încetinind corpul.

Deși nu sunt complet precise, astfel de condiții apar destul de des: o mașină care se mișcă cu motorul oprit este frânată sub acțiunea unei forțe de frecare aproximativ constante, un obiect greu cade de la înălțime sub acțiunea unei forțe constante a gravitației.

Cunoscând magnitudinea forței rezultate, precum și masa corpului, vom găsi prin formula A = F/m cantitatea de accelerație. Deoarece

Unde t- timp de calatorie v- finală, și v 0 este viteza inițială, apoi cu ajutorul acestei formule se poate răspunde la o serie de întrebări de o astfel de natură, de exemplu: după cât timp se va opri trenul dacă forța de frânare, masa trenului și inițial viteza sunt cunoscute? Cu ce ​​viteză va accelera mașina dacă se cunosc forța motorului, forța de rezistență, masa mașinii și timpul de accelerație?

Adesea suntem interesați să cunoaștem lungimea drumului parcurs de corp în mișcare uniform accelerată. Dacă mișcarea este uniformă, atunci distanța parcursă se găsește prin înmulțirea vitezei de mișcare cu timpul de mișcare. Dacă mișcarea este accelerată uniform, atunci distanța parcursă este calculată ca și cum corpul s-ar fi mișcat în același timp t uniform la o viteză egală cu jumătate din suma vitezelor inițiale și finale:

Deci, cu o mișcare uniform accelerată (sau încetinită), calea parcursă de corp este egală cu produsul dintre jumătate din suma vitezelor inițiale și finale și timpul de mișcare. Aceeași distanță ar fi parcursă în același timp cu o mișcare uniformă la o viteză de (1/2)( v 0 + v). În acest sens, aproximativ (1/2)( v 0 + v) putem spune că aceasta este viteza medie a mișcării uniform accelerate.

Este util să se întocmească o formulă care să arate dependența distanței parcurse de accelerație. Înlocuind v = v 0 + laîn ultima formulă găsim:

sau, dacă mișcarea are loc fără viteza inițială,

Dacă într-o secundă corpul a trecut de 5 m, atunci în două secunde va trece (4? 5) m, în trei secunde - (9? 5) m etc. Distanța parcursă crește odată cu pătratul timpului.

Conform acestei legi, un corp greu cade de la înălțime. Accelerația în cădere liberă este g, iar formula arată astfel:

Dacă tînlocuiți în câteva secunde.

Dacă corpul ar fi putut cădea fără interferențe timp de aproximativ 100 de secunde, atunci ar fi parcurs o distanță uriașă de la începutul căderii - aproximativ 50 km. În acest caz, în primele 10 secunde, se va parcurge doar (1/2) km - asta înseamnă mișcare accelerată.

Dar ce viteză va dezvolta corpul când va cădea de la o înălțime dată? Pentru a răspunde la această întrebare, avem nevoie de formule care să relaționeze distanța parcursă cu accelerația și viteza. Înlocuind în S = (1/2)(v 0 + v)t valoarea timpului de călătorie t = (v ? v 0)/A, primim:

sau, dacă viteza inițială este zero,

Zece metri este înălțimea unei case mici cu două sau trei etaje. De ce este periculos să sari pe Pământ de pe acoperișul unei astfel de case? Un calcul simplu arată că viteza de cădere liberă va atinge valoarea v= sqrt(2 9,8 10) m/s = 14 m/s? 50 km/h, dar aceasta este viteza în oraș a unei mașini.

Rezistența aerului nu va reduce prea mult această viteză.

Formulele pe care le-am derivat sunt folosite pentru o varietate de calcule. Să le aplicăm pentru a vedea cum are loc mișcarea pe Lună.

Romanul lui Wells Primii oameni pe lună povestește despre surprizele trăite de călători în plimbările lor fantastice. Pe Lună, accelerația gravitației este de aproximativ 6 ori mai mică decât pe Pământ. Dacă pe Pământ un corp care căde trece 5 m în prima secundă, atunci pe Lună va „pluti” în jos doar 80 cm (accelerația este de aproximativ 1,6 m / s 2).

Săritură mare h timpul durează t= sqrt(2 h/g). Deoarece accelerația lunară este de 6 ori mai mică decât cea terestră, pe Lună veți avea nevoie de sqrt(6) pentru a sări? de 2,45 ori mai mult timp. De câte ori scade viteza finală a săriturii ( v= sqrt(2 gh))?

Pe lună, poți sări în siguranță de pe acoperișul unei clădiri cu trei etaje. Înălțimea unui salt efectuat cu aceeași viteză inițială crește de șase ori (formula h = v 2 /(2g)). Un salt care depășește recordul pământului va fi în puterea unui copil.

Din cartea Fizica: mecanică paradoxală în întrebări și răspunsuri autor Gulia Nurbey Vladimirovici

4. Mișcare și forță

Din cartea Cea mai nouă carte a faptelor. Volumul 3 [Fizica, chimie si tehnologie. Istorie și arheologie. Diverse] autor Kondrașov Anatoli Pavlovici

Din cartea Teoria Universului autorul Eternus

Din cartea Interesant despre astronomie autor Tomilin Anatoly Nikolaevici

9. Mișcarea Lunii Luna se învârte în jurul Pământului cu o perioadă de 27 de zile 7 ore 43 minute și 11,5 secunde. Această perioadă se numește luna siderală sau siderală. Luna se rotește în jurul propriei axe cu exact aceeași perioadă. Prin urmare, este clar că ni se adresează în mod constant

Din cartea Evoluția fizicii autor Einstein Albert

Eterul și mișcarea Principiul relativității lui Galileo este valabil pentru fenomenele mecanice. În toate sistemele inerțiale care se mișcă unul față de celălalt, se aplică aceleași legi ale mecanicii. Este valabil acest principiu și pentru fenomenele nemecanice, în special cele pentru

Din cartea Fizica la fiecare pas autor Perelman Yakov Isidorovici

Mișcarea în cerc Deschideți umbrela, lăsați-o cu capătul pe podea, învârtiți-o și aruncați o minge, hârtie mototolită, o batistă - în general, ceva ușor și nu fragil. Ți se va întâmpla ceva neașteptat. Umbrela nu pare să vrea să accepte un cadou: o minge sau un bulgăre de hârtie.

Din cartea Mișcarea. Căldură autor Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

Mișcarea în raport cu legea inerției ne conduce la concluzia despre multiplicitatea sistemelor inerțiale. Nu unul, ci multe cadre de referință exclud mișcările „fără cauza”. Dacă se găsește un astfel de sistem, atunci va fi găsit imediat altul, mergând înainte (fără

Din cartea Systems of the World (de la antici la Newton) autor Gurev Grigori Abramovici

Mișcarea de-a lungul unui cerc Dacă un punct se mișcă de-a lungul unui cerc, atunci mișcarea este accelerată, fie și doar pentru că în fiecare moment viteza își schimbă direcția. În mărime, viteza poate rămâne neschimbată și ne vom concentra doar pe așa ceva

Din cartea 1. Știința modernă a naturii, legile mecanicii autor Feynman Richard Phillips

Propulsie cu reacție Omul se mișcă împingând de la sol; barca plutește pentru că vâslele împing apa cu vâslele; corabia este și ea respinsă din apă, dar nu cu vâsle, ci cu elice. De asemenea, un tren care circulă pe șine și o mașină sunt respinse de la sol, -

Din cartea lui Faraday. Inducție electromagnetică [știință de înaltă tensiune] autor Castillo Sergio Rarra

VI. Mișcarea corpurilor rigide Moment de forță Încercați să rotiți cu mâna un volant greu. Trageți de acul. Îți va fi dificil dacă îți apuci mâna prea aproape de axă. Mișcă-ți mâna pe margine și lucrurile vor merge mai ușor. Ce s-a schimbat? La urma urmei, forța în ambele cazuri

Din cartea autorului

Cum arată mișcarea termică Interacțiunea dintre molecule poate avea o importanță mai mare sau mai mică în „viața” moleculelor. Cele trei stări ale materiei - gazoasă, lichidă și solidă - diferă una de alta prin rolul pe care interacțiunea îl joacă în ele

Din cartea autorului

TRANSFORMĂ ELECTRICITATEA ÎN MIȘCARE Faraday a observat un mic detaliu în experimentele lui Oersted care părea să dețină cheia înțelegerii problemei.El a ghicit că magnetismul curentului electric deviază întotdeauna acul busolei într-o direcție. De exemplu, dacă

Obiectivele lecției:

Educational:

În curs de dezvoltare:

Vos hrănitoare

Tipul de lecție : Lecție combinată.

Vizualizați conținutul documentului
Subiectul lecției: „Accelerație. Mișcare rectilinie cu accelerație constantă.

Pregătit de - profesor de fizică MBOU „Școala secundară nr. 4” Pogrebnyak Marina Nikolaevna

Clasa -11

Lecția 5/4 Subiectul lecției: „Accelerație. Mișcare rectilinie cu accelerație constantă».

Obiectivele lecției:

Educational: Pentru a familiariza elevii cu trăsăturile caracteristice ale mișcării rectilinie uniform accelerate. Dați conceptul de accelerație ca mărime fizică principală care caracterizează mișcarea neuniformă. Introduceți formula pentru determinarea vitezei instantanee a unui corp în orice moment, calculați viteza instantanee a unui corp în orice moment,

pentru a îmbunătăți capacitatea elevilor de a rezolva probleme în moduri analitice și grafice.

În curs de dezvoltare: dezvoltarea gândirii teoretice, creative în rândul școlarilor, formarea gândirii operaționale care vizează alegerea soluțiilor optime

Voshrănitoare : să cultive o atitudine conștientă față de învățare și interes pentru studiul fizicii.

Tipul de lecție : Lecție combinată.

Demonstrații:

1. Mișcarea uniform accelerată a unei mingi pe un plan înclinat.

2. Aplicație multimedia „Fundamentals of cinematism”: fragment „Mișcare uniform accelerată”.

Progres.

1. Moment organizatoric.

2. Verificarea cunoștințelor: Muncă independentă („Mișcarea.” „Grafice ale mișcării uniforme rectilinie”) - 12 min.

3. Învățarea de material nou.

Plan de prezentare a noului material:

1. Viteza instantanee.

2. Accelerație.

3. Viteza în mișcare rectilinie uniform accelerată.

1. Viteza instantanee. Dacă viteza corpului se modifică în timp, pentru a descrie mișcarea, trebuie să știți care este viteza corpului la un moment dat (sau într-un anumit punct al traiectoriei). Această viteză se numește viteză instantanee.

De asemenea, puteți spune că viteza instantanee este viteza medie pe un interval de timp foarte mic. Când conduceți cu o viteză variabilă, viteza medie măsurată pe diferite intervale de timp va fi diferită.

Cu toate acestea, dacă se iau intervale de timp din ce în ce mai mici la măsurarea vitezei medii, valoarea vitezei medii va tinde către o anumită valoare. Aceasta este viteza instantanee la un moment dat. Pe viitor, vorbind despre viteza unui corp, ne vom referi la viteza lui instantanee.

2. Accelerație. Cu o mișcare neuniformă, viteza instantanee a corpului este o variabilă; este diferit în modul și (sau) în direcție în momente diferite de timp și în puncte diferite ale traiectoriei. Toate vitezometrele pentru mașini și motociclete ne arată doar modulul de viteză instantanee.

Dacă viteza instantanee a mișcării neuniforme se modifică inegal pe aceleași intervale de timp, atunci este foarte dificil de calculat.

Astfel de mișcări inegale complexe nu sunt studiate la școală. Prin urmare, vom lua în considerare doar cea mai simplă mișcare neuniformă - mișcarea rectilinie uniform accelerată.

Mișcarea rectilinie, în care viteza instantanee se modifică în același mod pentru orice intervale de timp egale, se numește mișcare rectilinie uniform accelerată.

Dacă viteza unui corp se modifică pe măsură ce se mișcă, apare întrebarea: care este „rata de schimbare a vitezei”? Această mărime, numită accelerație, joacă cel mai important rol în toată mecanica: vom vedea în curând că accelerația unui corp este determinată de forțele care acționează asupra acestui corp.

Accelerația este raportul dintre o modificare a vitezei unui corp și intervalul de timp în care a avut loc această schimbare.

Unitatea de măsură a accelerației în SI: m/s 2 .

Dacă un corp se mișcă într-o direcție cu o accelerație de 1 m/s 2, viteza lui se modifică în fiecare secundă cu 1 m/s.

Termenul de „accelerație” este folosit în fizică atunci când este vorba de orice modificare a vitezei, inclusiv atunci când modulul de viteză scade sau când modulul de viteză rămâne neschimbat și viteza se schimbă doar în direcție.

3. Viteza în mișcare rectilinie uniform accelerată.

Din definiția accelerației rezultă că v = v 0 + at.

Dacă direcționăm axa x de-a lungul liniei drepte de-a lungul căreia se mișcă corpul, atunci în proiecții pe axa x obținem v x \u003d v 0 x + a x t.

Astfel, într-o mișcare rectilinie uniform accelerată, proiecția vitezei depinde liniar de timp. Aceasta înseamnă că graficul lui v x (t) este un segment de linie dreaptă.

Formula de miscare:

Graficul vitezei de accelerare a mașinii:

Graficul vitezei de decelerare a mașinii

4. Consolidarea materialului nou.

Care este viteza instantanee a unei pietre aruncate vertical în sus în vârful traiectoriei?

Despre ce viteză - medie sau instantanee - vorbim în următoarele cazuri:

a) trenul a circulat între stații cu viteza de 70 km/h;

b) viteza ciocanului la impact este de 5 m/s;

c) vitezometrul de pe locomotiva electrică arată 60 km/h;

d) un glonț zboară dintr-o pușcă cu o viteză de 600 m/s.

SARCINI REZOLVATE ÎN LECȚIE

Axa OX este îndreptată de-a lungul traiectoriei mișcării rectilinie a corpului. Ce puteți spune despre mișcare, în care: a) v x 0, și x 0; b) v x 0, a x v x x 0;

d) v x x v x x = 0?

1. Jucătorul de hochei lovește ușor pucul cu un băț, dându-i o viteză de 2 m/s. Care va fi viteza pucului la 4 s după impact dacă, ca urmare a frecării cu gheața, acesta se mișcă cu o accelerație de 0,25 m/s 2?

2. Trenul, la 10 secunde de la începerea deplasării, capătă o viteză de 0,6 m/s. Cât timp va dura până când viteza trenului va ajunge la 3 m/s?

5.TEMA: §5,6, ex. 5 nr. 2, ex. 6 #2.

Accelerată uniform este o mișcare cu accelerație constantă. Cel mai simplu exemplu de astfel de mișcare este căderea liberă a corpurilor, studiată de Galileo Galilei. În acest caz, viteza de deplasare nu rămâne constantă: în cazul general, se modifică atât în ​​valoare absolută, cât și în direcție. Descrierea acestei mișcări este mult mai complicată decât cea a unei mișcări rectilinie uniforme. Acțiunile cu numere aici sunt înlocuite cu acțiuni cu vectori, deoarece vectorii conțin informații despre direcțiile cantităților care caracterizează mișcarea (despre viteză, accelerații, deplasări).
Accelerația în timpul mișcărilor accelerate uniform arată cât de mult se schimbă viteza corpului pentru fiecare secundă de mișcare:

Unde V 0 este viteza inițială a corpului și V este viteza aceluiași corp după un timp t.
Accelerația arată modificarea vitezei pe unitatea de timp.
Din definiția accelerației rezultă că viteza instantanee a unui corp în timpul mișcării accelerate uniform se modifică în timp conform unei legi liniare:

(2)

Această formulă vă permite să calculați viteza sa în orice moment t de la viteza și accelerația inițială a corpului. Între timp, sarcina principală a mecanicii este de a determina unde va fi corpul după un anumit timp. Pentru a o rezolva, trebuie să cunoașteți mișcarea făcută de organism în acest timp. Deplasarea poate fi găsită prin înmulțirea vitezei medii cu timpul de călătorie:

s=v cp t

Cu o mișcare accelerată uniform, viteza medie este egală cu jumătate din suma vitezelor inițiale și finale de mișcare:

De aceea:

Înlocuind aici expresiile (2) se obține:

s=v 0 t +at 2 /2(3)

Această ecuație este o generalizare a formulei: s=vt pentru cazul mișcării cu accelerație constantă.
Ecuațiile (1), (2), (3) sunt vectoriale. Acțiunile cu vectori sunt diferite de acțiunile cu numere, deci nu pot fi înlocuite valori numerice ale deplasării, vitezei și accelerației în astfel de ecuații. Între timp, orice calcul necesită operații cu numere. Pentru a face acest lucru posibil, este necesar să trecem de la modul vectorial de descriere a mișcării la cel de coordonate. Pentru descrierile de coordonate ale mișcării, proiecțiile pe axele de coordonate sunt utilizate în locul vectorilor. Deoarece orice vector este caracterizat de trei proiecții pe axele X, Y și Z, prin urmare, fiecare ecuație vectorială în cazul general va corespunde la trei ecuații sub formă de coordonate. Pentru mișcarea plană (bidimensională) există doar două astfel de ecuații. Dacă mișcarea este rectilinie, atunci o ecuație în proiecții pe axa X este suficientă pentru a o descrie (cu condiția ca această axă să fie îndreptată paralel cu vectorul viteză a particulei). Atunci ecuațiile (2) și (3), de exemplu, pot fi scrise după cum urmează:

v x = v 0x + a x t

s x \u003d v 0x t + a x t 2 /2 (4)

Cu descrierile de coordonate ale mișcării, coordonatele corpului va fi egală cu:

x=x 0 +v 0x t+a x t 2 /2(5)

În concluzie, am dori să vă aducem la cunoștință o fișă de cheat: