Règles de base pour la physique. Concepts de base et lois de la physique

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Point matériel. Trajectoire Chemin et émouvant. Vitesse instantanée. Accélération Égalmouvement régulier et uniformément accéléré

Le mouvement mécanique est un changement de la position du corps (ou de ses parties) par rapport aux autres corps. Par exemple, une personne qui monte un escalator dans un métro est au repos par rapport à l'escalator lui-même et se déplace par rapport aux murs du tunnel; Le mont Elbrus est au repos par rapport à la Terre et se déplace avec la Terre par rapport au Soleil.

À partir de ces exemples, il est clair que vous devez toujours spécifier le corps par rapport auquel le mouvement est considéré, il s’appelle le corps de référence. Le système de coordonnées, le corps de référence auquel il est associé et la méthode de mesure du temps choisie forment un système de référence.

La position du corps est donnée par la coordonnée. Prenons deux exemples. Les dimensions de la station orbitale, qui est en orbite près de la Terre, peuvent être ignorées, et en calculant la trajectoire du vaisseau spatial amarré à la station, on ne peut pas se passer de prendre en compte sa taille. Ainsi, la taille du corps par rapport à sa distance peut parfois être négligée. Dans ce cas, le corps est considéré comme un point matériel. La ligne le long de laquelle le point matériel se déplace s'appelle la trajectoire. La longueur de la trajectoire s'appelle le chemin (l). L'unité du chemin est le mètre.

Le mouvement mécanique est caractérisé par trois quantités physiques: déplacement, vitesse et accélération.

Un segment directionnel d'une ligne droite tirée de la position initiale du point en mouvement à sa position finale est appelé déplacement (s). Le déplacement est une quantité vectorielle. L'unité de mouvement est le mètre.

La vitesse est une quantité physique vectorielle caractérisant la vitesse de déplacement du corps, numériquement égale au rapport du mouvement sur une courte période à la valeur de cet intervalle. L'intervalle de temps est considéré comme suffisamment petit si la vitesse lors d'un mouvement inégal pendant cette période n'a pas changé. La formule déterminante pour la vitesse est v = s / t. L'unité de vitesse - m / s. En pratique, l'unité utilisée pour mesurer la vitesse est le km / h (36 km / h = 10 m / s). Mesurer la vitesse de l'indicateur de vitesse.

L'accélération est une grandeur physique vectorielle caractérisant le taux de changement de vitesse, qui est numériquement égal au rapport du changement de vitesse à l'intervalle de temps au cours duquel ce changement s'est produit. Si la vitesse change également pendant tout le temps du mouvement, l'accélération peut être calculée à l'aide de la formule

Unité d'accélération -.

Les caractéristiques du mouvement mécanique sont interconnectées par les équations cinématiques de base:

Supposons que le corps se déplace sans accélération (l'avion est sur une route), que sa vitesse ne change pas longtemps, a = 0, alors les équations cinématiques ressembleront à ceci:

Un mouvement dans lequel la vitesse du corps ne change pas, c’est-à-dire que le corps se déplace d’un même montant pour des périodes de temps égales, est appelé mouvement rectiligne uniforme.

Au cours du lancement, la vitesse de la fusée augmente rapidement, c’est-à-dire que l’accélération a\u003e 0, a = const. Dans ce cas, les équations cinématiques ressemblent à ceci:

Avec ce mouvement, la vitesse et l'accélération vont dans le même sens et la vitesse change de manière égale à intervalles égaux. Ce genre de mouvement s'appelle équilatéral.

Lors du freinage de la voiture, la vitesse diminue de manière égale pour toutes les périodes de temps égales, l'accélération est dirigée dans le sens opposé au mouvement; à mesure que la vitesse diminue, les équations prennent la forme:

Un tel mouvement s'appelle à égale distance.

Toutes les grandeurs physiques caractérisant le mouvement du corps (vitesse, accélération, mouvement), ainsi que le type de trajectoire, peuvent changer lorsqu’on passe d’un système à un autre, c’est-à-dire que la nature du mouvement dépend du choix du système de référence, c’est là que le mouvement est relatif. Par exemple, dans les airs, un aéronef est ravitaillé en carburant. Dans le système de référence associé à l'aéronef, l'autre aéronef est au repos et dans le système de référence associé à la Terre, les deux aéronefs sont en mouvement. Lorsque le cycliste se déplace, la pointe de la roue dans le système de référence associé à l’essieu a une trajectoire présentée à la figure 1.

Dans le système de référence associé à la Terre, le type de trajectoire est différent (Fig. 2).

L'application de la loi de conservation du nombre de masse et de la charge électrique

Déterminer quelle particule est impliquée dans la réaction nucléaire.

En utilisant la propriété de préserver le nombre de protons et le nombre total de nucléons dans les réactions nucléaires, il est possible de déterminer que la particule inconnue x contient deux protons et consiste en quatre nucléons. Par conséquent, il s'agit du noyau de l'atome d'hélium He (particule a).

Interaction tel. Force. Deuxième loi Hnewton

De simples observations et expériences, par exemple avec des charrettes (Fig. 3), conduisent aux conclusions qualitatives suivantes: a) un corps sur lequel d'autres corps n'agissent pas maintient sa vitesse inchangée; b) l'accélération du corps se produit sous l'action d'autres corps, mais dépend du corps lui-même; c) les actions des corps les uns sur les autres sont toujours de nature à interagir. Ces conclusions sont confirmées par l'observation de phénomènes naturels, technologiques, spatiaux uniquement dans les systèmes de référence inertiels.

Les interactions diffèrent entre elles quantitativement et qualitativement. Par exemple, il est clair que plus le ressort est déformé, plus l'interaction de ses spires est grande. Ou plus les deux accusations semblables sont proches, plus elles seront attirées. Dans les cas les plus simples d’interaction, la caractéristique quantitative est la force. Force - la cause de l'accélération des corps (dans le système de référence inertiel). La force est une quantité physique vectorielle qui mesure l'accélération acquise par les corps au cours de l'interaction. La force est caractérisée par: a) un module; b) point d'application; c) direction.

L'unité de force est newton. 1 Newton est une force qui est transmise à un corps de 1 kg par accélération 1 dans la direction de cette force, si d'autres corps n'agissent pas dessus. La résultante de plusieurs forces est appelée une force, dont l'action est équivalente à l'action de ces forces qu'elle remplace. La résultante est la somme vectorielle de toutes les forces appliquées au corps.

Qualitativement dans leurs propriétés, les interactions sont également différentes. Par exemple, les interactions électriques et magnétiques sont associées à la présence de charges dans les particules ou au mouvement de particules chargées.

Sur la base de données expérimentales, les lois de Newton ont été formulées. Deuxième loi de Newton. L'accélération avec laquelle le corps se déplace est directement proportionnelle à la résultante de toutes les forces agissant sur le corps, inversement proportionnelle à sa masse et dirigée de la même manière que la force résultante

Pouls du corps La loi de la conservation de la quantité de mouvement. La manifestation de la loi de conservation de la quantité de mouvement dans la nature et son utilisation en technologie

De simples observations et expériences prouvent que le repos et le mouvement sont relatifs, la vitesse du corps dépend du choix du système de référence; selon la seconde loi de Newton, que le corps soit au repos ou en mouvement, une modification de la vitesse de son mouvement ne peut se produire que sous l'action d'une force, c'est-à-dire du fait d'une interaction avec d'autres corps. Cependant, il y a des quantités qui peuvent être enregistrées dans l'interaction des corps. Ces valeurs sont l'énergie et l'élan.

L'impulsion du corps est une quantité physique vectorielle, caractéristique quantitative du mouvement de translation des corps. Impulsion notée p. L'impulsion d'un corps est égale au produit de la masse du corps et de sa vitesse: p = mv. La direction du vecteur impulsion p coïncide avec la direction du vecteur vitesse du corps 0. L'unité de mesure de l'impulsion est kg * m / s.

Pour l'impulsion d'un système de corps, la loi de conservation est satisfaite, ce qui n'est valable que pour les systèmes physiques fermés. Dans le cas général, un système fermé est un système qui n'échange pas d'énergie et de masse avec des corps et des champs qui n'en font pas partie. En mécanique, un système fermé est un système qui n'est pas affecté par des forces externes ou l'action de ces forces est compensée. Dans ce cas, p1 = p2, où pl est l'impulsion initiale du système et p2 l'impulsion finale. Dans le cas de deux corps inclus dans le système, cette expression a la forme m1v1 + m2v2 = m1 "v1" + m2 "v2", où ml et m2 sont les masses de corps et v1 et v2 sont les vitesses avant l'interaction, v1 "et v2 "- vitesses après interaction (Fig. 5).

Cette formule est l'expression mathématique de la loi de conservation de la quantité de mouvement: l'impulsion d'un système physique fermé est préservée pour toutes les interactions se produisant dans ce système. En d'autres termes: dans un système physique fermé, la somme géométrique des impulsions des corps avant l'interaction est égale à la somme géométrique des impulsions de ces corps après l'interaction. Dans le cas d'un système ouvert, l'impulsion des corps du système n'est pas conservée. Cependant, s'il existe une direction dans le système dans laquelle les forces externes n'agissent pas ou si leur action est compensée, la projection impulsionnelle sur cette direction est conservée. De plus, si le temps d'interaction est court (tir, explosion, frappe), pendant ce temps, même dans le cas d'un système en boucle ouverte, des forces externes modifient légèrement les impulsions des corps en interaction. Par conséquent, pour les calculs pratiques dans ce cas, la loi de conservation de la quantité de mouvement peut également être appliquée.

Des études expérimentales sur les interactions de divers corps - des planètes et des étoiles aux atomes et aux particules élémentaires - ont montré que dans tout système de corps en interaction sans action d'autres corps non inclus dans le système, ou si la somme des forces en jeu est nulle, la somme géométrique des impulsions du corps est bien reste inchangé.

En mécanique, la loi de conservation de la quantité de mouvement et les lois de Newton sont liées. Si un corps ayant une masse t pendant un temps t est soumis à une force et que sa vitesse change de v0 à v, l'accélération du mouvement σ du corps est égale à Ha d'après la deuxième loi de Newton pour la force F peut donc être écrite, d'où la possibilité

FT est une grandeur physique vectorielle caractérisant l'effet d'une force sur un corps pendant un certain temps et égale au produit de la force pour le moment de son action, est appelée l'impulsion de force. L'unité des forces d'impulsion dans SI-N * s.

La loi de la conservation de la quantité de mouvement sous-tend la propulsion par réaction. Un mouvement réactif est un mouvement du corps qui se produit après la séparation d'une partie de celui-ci.

Laisser le corps de la masse t reposer. Une partie de celui-ci avec une masse m1 séparée du corps avec la vitesse vl. Ensuite, la partie restante se déplacera dans la direction opposée avec la vitesse D2, la masse de la partie restante t2. En effet, la somme des impulsions des deux parties du corps avant la séparation était nulle et après séparation elle sera nulle:

K. E. Tsiolkovsky a un grand mérite dans le développement de la théorie du mouvement réactif.

Il développa la théorie du vol d'un corps de masse variable (fusée) dans un champ d'agression uniforme et calcula les réserves de carburant nécessaires pour surmonter la force de gravité; principes de base de la théorie d'un moteur à jet liquide, ainsi que des éléments de sa conception; La théorie des fusées à plusieurs étages offrait deux options: parallèle (plusieurs réacteurs fonctionnent simultanément) et séquentielle (les réacteurs fonctionnent les uns après les autres). K.E. Tsiolkovsky a rigoureusement prouvé scientifiquement la possibilité de voler dans l'espace à l'aide de fusées à propulsion liquide, a suggéré des trajectoires spéciales d'atterrissage de l'engin spatial sur la Terre, a avancé l'idée de créer des stations orbitales interplanétaires et a examiné en détail les conditions de vie et de soutien à la vie pour ces stations. Les idées techniques de Tsiolkovsky sont utilisées dans la création de technologies spatiales et de fusées modernes. Le mouvement utilisant un jet-stream selon la loi de conservation de la quantité de mouvement est à la base du moteur à jet hydraulique. Le mouvement de nombreux mollusques marins (pieuvre, méduse, calmar, seiche) repose également sur le principe réactif.

La tâche de déterminer la période et la fréquence des oscillations libres dans le circuit oscillant

La loi du monde La gravité. Poids du corps Apesanteur

Isaac Newton a suggéré qu'entre tous les corps de la nature, il y a des forces d'attraction mutuelle. Ces forces sont appelées forces de gravité ou forces d'agression universelle. Le pouvoir de la largeur du monde se manifeste dans le cosmos, le système solaire et la Terre. Newton résume les lois du mouvement des corps célestes et découvre que la force F est égale à:

les masses des corps en interaction, R est la distance qui les sépare, G le coefficient de proportionnalité, appelé constante de gravitation. La valeur numérique de la constante de gravitation a été déterminée expérimentalement par Cavendish, en mesurant la force d'interaction entre les billes de plomb. En conséquence, la loi de la largeur du monde sonne comme ceci: entre tous les points matériels, il existe une force d'attraction mutuelle, directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare, agissant le long de la ligne reliant ces points.

La signification physique de la constante gravitationnelle découle de la loi du monde. Si m1 = m2 = 1 kg, R = 1 m, alors G = F, c’est-à-dire que la constante de gravitation est égale à la force avec laquelle deux corps attirent chacun 1 kg à une distance de 1 m Valeur numérique: les forces mondiales agissent entre tous les corps dans la nature, mais ils sont tangibles avec de grandes masses (ou si au moins la masse de l’un des corps est grande). La loi de la largeur du monde n'est remplie que pour les points matériels et les balles (dans ce cas, la distance entre les centres des balles est prise comme distance).

Un type privé de force d’élargissement du monde est la force d’attraction des corps sur la Terre (ou sur une autre planète). Cette force s'appelle la gravité. Sous l'influence de cette force, tous les corps acquièrent une accélération en chute libre. Conformément à la seconde loi de Newton, g = Ft * m, donc Ft = mg. La gravité est toujours dirigée vers le centre de la terre. En fonction de la hauteur h au-dessus de la surface de la Terre et de la latitude géographique de la position du corps, l’accélération de la gravité prend différentes valeurs. À la surface de la Terre et aux latitudes moyennes, l’accélération de la gravité est de 9 831 m / s2.

Le concept de poids corporel est largement utilisé dans la technologie et la vie quotidienne. Le poids du corps correspond à la force avec laquelle le corps exerce une pression sur le support ou la suspension en raison de l'attraction gravitationnelle exercée sur la planète (Fig. 6). Le poids du corps est indiqué par R. L'unité de poids est N. Puisque le poids est égal à la force avec laquelle le corps agit sur le support, conformément à la troisième loi de Newton en termes de grandeur, le poids du corps est égal à la force de réaction du support. Par conséquent, pour déterminer le poids du corps, il est nécessaire de déterminer à quoi correspond la force de réaction du support.

Prenons le cas où le corps ne bouge pas avec le support. Dans ce cas, la force de réaction du support et, par conséquent, le poids du corps est égal à la force de gravité (Fig. 7): P = N = mg.

Dans le cas d'un corps montant verticalement avec un support avec accélération selon la deuxième loi de Newton, on peut écrire mg + N = m (Fig. 8, a).

Dans la projection sur l'axe OX: -mg + N = m, donc N = m (g + a). mais, en se déplaçant verticalement vers le haut avec accélération, le poids du corps augmente et se trouve par la formule P = m (g + a).

L'augmentation du poids corporel causée par le mouvement accéléré du support ou de la suspension est appelée surcharge. Les cosmonautes subissent les effets de la surcharge lors du décollage d'une fusée spatiale ainsi que lors de la décélération d'un navire lors de son entrée dans les couches denses de l'atmosphère. Surcharge expérimentée et pilotes lors de la voltige, et conducteurs de voitures lors de freinages brusques.

Si le corps descend verticalement, alors on utilise un raisonnement similaire

c'est-à-dire que le poids lors d'un déplacement vertical avec accélération sera inférieur à la force de gravité (Fig. 8, b).

Si le corps tombe librement, dans ce cas, P = (g - g) m = 0.

Un état du corps dans lequel son poids est égal à zéro s'appelle l'apesanteur. L'état d'apesanteur est observé dans un avion ou un vaisseau spatial lors d'une accélération de chute libre, quelles que soient la direction et la valeur de leur vitesse de déplacement. En dehors de l'atmosphère terrestre, lorsqu'un moteur à réaction est éteint, seule la force du monde agit sur le vaisseau spatial. Sous l'influence de cette force, le vaisseau spatial et tous les corps qui s'y trouvent se déplacent avec la même accélération. Par conséquent, l'état d'apesanteur est observé sur le navire.

La tâche d'appliquer la première loi de la thermodynamique

La transformation de l'énergie lors des vibrations mécaniques. Vibrations libres et forcées. Résonance

Les oscillations mécaniques sont appelées mouvements du corps qui se répètent exactement ou approximativement à intervalles de temps égaux. Les principales caractéristiques des vibrations mécaniques sont les suivantes: déplacement, amplitude, fréquence, période. Le déplacement est la déviation du corps par rapport à sa position d'équilibre. L'amplitude est le module de l'écart maximal par rapport à la position d'équilibre. Fréquence - le nombre d'oscillations totales par unité de temps. La période est le temps d'une oscillation complète, c'est-à-dire la période minimale pendant laquelle le processus se répète. La période et la fréquence sont liées par: v = 1 / T.

La forme la plus simple de mouvement oscillatoire est l’oscillation harmonique, dans laquelle la quantité oscillante change avec le temps selon la loi du sinus ou du cosinus (Fig. 9).

Les oscillations libres sont celles qui se produisent du fait de l'énergie initialement transmise lors de l'absence ultérieure d'influences externes sur le système qui oscille. Par exemple, les fluctuations de la charge sur le fil (Fig. 10).

Considérons le processus de conversion d'énergie sur l'exemple des oscillations de la charge sur le fil (voir Fig. 10).

Lorsque le pendule s'écarte de la position d'équilibre, il s'élève à une hauteur h par rapport au niveau zéro. Par conséquent, au point A, le pendule a l'énergie potentielle mgh. Lorsque vous vous déplacez vers la position d'équilibre, jusqu'au point O, la hauteur diminue jusqu'à zéro et la vitesse de la charge augmente. Au point O, toute l'énergie potentielle mgh se transforme en énergie cinétique mv ^ 2/2. En position d'équilibre, l'énergie cinétique a une valeur maximale et l'énergie potentielle est minimale. Après avoir dépassé la position d'équilibre, l'énergie cinétique est convertie en énergie potentielle, la vitesse du pendule diminue et, avec un écart maximal par rapport à la position d'équilibre, devient nulle. Lors des mouvements oscillatoires, il se produit toujours des transformations périodiques de son énergie cinétique et potentielle.

Lorsque des vibrations mécaniques libres se produisent, il y a inévitablement une perte d'énergie pour vaincre les forces de résistance. Si des oscillations se produisent sous l'influence d'une force externe périodique, ces oscillations sont appelées forcées. Par exemple, les parents balancent un enfant sur une balançoire, le piston se déplace dans le cylindre d'un moteur de voiture, le couteau du rasoir électrique et l'aiguille d'une machine à coudre oscillent. La nature des oscillations forcées dépend de la nature de la force externe, de sa taille, de sa direction, de sa fréquence d'action et ne dépend pas de la taille et des propriétés du corps oscillant. Par exemple, la fondation du moteur sur laquelle il est fixé effectue des oscillations forcées avec une fréquence déterminée uniquement par le nombre de tours du moteur et ne dépend pas de la taille de la fondation.

Lorsque la fréquence de la force externe et la fréquence naturelle d'un corps coïncident, l'amplitude des oscillations forcées augmente fortement. Ce phénomène s'appelle la résonance mécanique. La figure 11 montre graphiquement la dépendance de l'amplitude des oscillations forcées sur la fréquence de la force externe. Le phénomène de résonance peut provoquer la destruction de machines, de bâtiments et de ponts si leurs fréquences propres coïncident avec la fréquence d'une force agissant périodiquement. Ainsi, par exemple, les moteurs des voitures sont installés sur des amortisseurs spéciaux et il est interdit aux unités militaires qui circulent sur un pont de monter "haut".

En l'absence de frottement, l'amplitude des oscillations forcées à la résonance devrait augmenter avec le temps indéfiniment. Dans les systèmes réels, l'amplitude de la résonance en régime permanent est déterminée par l'état de la perte d'énergie pendant la période et le fonctionnement de la force externe pendant la même période. Plus le frottement est faible, plus l'amplitude de résonance est grande.

Justification expérimentale des principales dispositions de la théorie de la cinétique moléculaire (MKT) de la structure de la matière. Masse et taille des molécules. Avogadro permanent

La théorie de la cinétique moléculaire est une branche de la physique qui étudie les propriétés de différents états de la matière, en se basant sur des idées concernant l’existence de molécules et d’atomes en tant que plus petites particules de matière. Les TIC reposent sur trois points principaux:

1. Toutes les substances sont constituées des plus petites particules: molécules, atomes ou ions.

2. Ces particules sont en mouvement chaotique continu, dont la vitesse détermine la température de la substance.

3. Entre les particules, il y a des forces d'attraction et de répulsion, dont le caractère dépend de la distance qui les sépare.

Les principales dispositions de la CIT sont confirmées par de nombreux faits expérimentaux. L’existence de molécules, d’atomes et d’ions a été prouvée de manière expérimentale, les molécules ont été suffisamment étudiées et même photographiées au microscope électronique. La capacité des gaz à se dilater indéfiniment et à occuper la totalité du volume qui leur est fourni est due au mouvement chaotique continu des molécules. L'élasticité des gaz, des solides et des liquides, la capacité des liquides à mouiller certains solides, les processus de coloration, de collage, de préservation de la forme des solides, et bien plus encore, indiquent l'existence de forces d'attraction et de répulsion entre les molécules. Le phénomène de diffusion - la capacité des molécules d’une substance à pénétrer dans les interstices séparant les molécules d’une autre - confirme également les principales dispositions de la DCI. Le phénomène de diffusion explique, par exemple, la propagation des odeurs, le mélange de liquides dissemblables, le processus de dissolution de solides dans des liquides, le soudage de métaux par fusion ou par pression. La confirmation du mouvement chaotique continu des molécules est également le mouvement brownien - le mouvement chaotique continu des particules microscopiques insolubles dans un liquide.

Le mouvement des particules browniennes s'explique par le mouvement chaotique des particules fluides qui entrent en collision avec des particules microscopiques et les mettent en mouvement. Il a été prouvé expérimentalement que la vitesse des particules browniennes dépend de la température du liquide. La théorie du mouvement brownien a été développée par A. Einstein. Les lois du mouvement des particules sont de nature statistique et probabiliste. Il n’ya qu’un moyen de réduire l’intensité du mouvement brownien: une diminution de la température. L'existence du mouvement brownien confirme de manière convaincante le mouvement des molécules.

Toute substance étant constituée de particules, la quantité de substance v est considérée comme proportionnelle au nombre de particules, c'est-à-dire aux éléments structurels contenus dans le corps.

L'unité de la substance est mol. Une mole est une quantité d'une substance contenant autant d'éléments structurels de la même substance qu'il y a d'atomes dans 12 g de carbone C12. Le rapport du nombre de molécules d'une substance à la quantité d'une substance s'appelle la constante d'Avogadro:

La constante d'Avogadro indique le nombre d'atomes et de molécules contenus dans une mole de substance. La masse molaire est la masse d'une mole d'une substance, égale au rapport de la masse d'une substance à la quantité d'une substance:

La masse molaire est exprimée en kg / mol. Connaissant la masse molaire, on peut calculer la masse d'une molécule:

La masse moyenne des molécules est généralement déterminée par des méthodes chimiques, la constante d'Avogadro avec une grande précision est déterminée par plusieurs méthodes physiques. Les masses de molécules et d'atomes avec un degré de précision significatif sont déterminées à l'aide d'un spectrographe de masse.

Les masses de molécules sont très petites. Par exemple, la masse d’une molécule d’eau:

La masse molaire est liée à la masse moléculaire relative Mg. Le poids moléculaire relatif est une valeur égale au rapport entre la masse d'une molécule d'une substance donnée et 1/12 de la masse d'un atome de carbone en C12. Si la formule chimique d'une substance est connue, sa masse relative peut être déterminée à l'aide de son tableau périodique, ce qui, exprimé en kilogrammes, indique la valeur de la masse molaire de cette substance.

La tâche de mouvement ou de balance est facturéee particules dans le champ électrique

Réponse: la masse de la particule de poussière chargée dans le champ du condensateur est de 10 ^ (- 7) kg.

Gaz parfait. Équation de base MKT gaz idéal. La température et sa mesuregagner Température absolue

1. Le concept d'un gaz idéal, ses propriétés. 2. Expliquer la pression du gaz. 3. La nécessité de mesurer la température. 4. La signification physique de la température. 5. Échelles de température. 6. température absolue.

Pour expliquer les propriétés d'une substance à l'état gazeux, un modèle de gaz idéal est utilisé. Un gaz est considéré comme idéal si: a) il n’existe aucune force d’attraction entre les molécules, c’est-à-dire que les molécules se comportent comme des corps absolument élastiques;

b) le gaz est très déchargé, c'est-à-dire la distance entre les molécules est beaucoup plus grande que la taille des molécules elles-mêmes;

c) l'équilibre thermique dans tout le volume est atteint instantanément. Les conditions nécessaires pour qu'un gaz réel acquière les propriétés d'un idéal sont réalisées avec une décharge correspondante du gaz réel. Certains gaz, même à la température ambiante et à la pression atmosphérique, sont légèrement différents de l’idéal. Les principaux paramètres d’un gaz idéal sont la pression, le volume et la température.

L’un des premiers et importants succès du MKT a été une explication qualitative et quantitative de la pression des gaz sur les parois du navire. L’explication qualitative est que, lors de collisions avec les parois des vaisseaux, les molécules de gaz interagissent avec elles conformément aux lois de la mécanique en tant que corps élastiques et transmettent leurs impulsions aux parois des vaisseaux.

En se basant sur l'utilisation des principes de base de la théorie de la cinétique moléculaire, on a obtenu l'équation de base du MKT d'un gaz idéal, qui ressemble à ceci: où p est la pression d'un gaz idéal, m0 est la masse de la molécule, la concentration moyenne en molécules, le carré de la vitesse des molécules.

En indiquant la valeur moyenne de l'énergie cinétique du mouvement de translation des molécules d'un gaz idéal, nous obtenons l'équation de base

MKT gaz idéal sous la forme:

Cependant, en mesurant uniquement la pression du gaz, il est impossible de connaître la valeur moyenne de l'énergie cinétique des molécules séparément, ou leur concentration. Par conséquent, pour trouver les paramètres microscopiques d'un gaz, il est nécessaire de mesurer une autre grandeur physique liée à l'énergie cinétique moyenne des molécules. Cette valeur est la température. La température est une grandeur physique scalaire décrivant l'état d'équilibre thermodynamique (état dans lequel il n'y a pas de changement de paramètres microscopiques). En tant que quantité thermodynamique, la température caractérise l’état thermique du système et se mesure par son degré de déviation par rapport à celui adopté comme zéro, en tant que quantité cinétique moléculaire. Elle caractérise l’intensité du mouvement chaotique des molécules et est mesurée par leur énergie cinétique moyenne. Ek = 3/2

La température de toutes les parties d'un système isolé en équilibre est la même. La température est mesurée par des thermomètres en degrés de différentes échelles de température. Il existe une échelle thermodynamique absolue (échelle Kelvin) et diverses échelles empiriques, qui diffèrent par leurs points de départ. Avant l'introduction de l'échelle de température absolue, l'échelle Celsius était largement utilisée dans la pratique (le point de congélation de l'eau était de О ° С, le point d'ébullition de l'eau à la pression atmosphérique normale était de 100 ° C).

L'unité de température sur une échelle absolue s'appelle Kelvin et est choisie pour être un degré sur l'échelle Celsius de 1 K = 1 ° C. Dans l’échelle Kelvin, le zéro absolu des températures est pris à zéro, c’est-à-dire à la température à laquelle la pression d’un gaz idéal à volume constant est nulle. Les calculs donnent comme résultat que le zéro absolu de la température est de -273 ° C. Ainsi, entre l’échelle de température absolue et l’échelle Celsius, il existe une relation T = t ° C + 273. La température du zéro absolu est inatteignable, car tout refroidissement est basé sur l’évaporation des molécules de la surface, et à l’approche du zéro absolu, le taux de translation des molécules ralentit tellement. l'évaporation s'arrête pratiquement. Théoriquement, au zéro absolu, le taux de mouvement de translation des molécules est égal à zéro, c'est-à-dire que le mouvement thermique des molécules cesse.

La tâche de déterminer l'induction de champ magnétique (selon la loi d'Ampère ou selon la formule de calcul de la force de Lorentz)

Une force de 10 ^ (- 3) N agit sur une section droite d'un conducteur, avec un courant de 2 cm entre les pôles d'un aimant permanent et un courant de 5 A. Déterminez l'induction magnétique si le vecteur d'induction est perpendiculaire au conducteur.

L'équation d'état d'un gaz idéal. (Equation de Mendeleev - Clapeyron.) Isoprocédés

L'état d'une masse donnée de gaz est entièrement déterminé si sa pression, sa température et son volume sont connus. Ces valeurs sont appelées paramètres d'état du gaz. L'équation relative aux paramètres d'état est appelée l'équation d'état.

Pour une masse de gaz arbitraire, l’état d’un gaz est décrit par l’équation de Mendeleev - Clapeyron: pV = mRT / M, où p est la pression, V est le volume, m est la masse, M est la masse molaire et R est la constante du gaz universel. La signification physique de la constante de gaz universelle est qu'elle indique le travail effectué par une mole de gaz idéal lors de la détente isobare lorsque chauffé à 1 K (R = 8,31 J Dmol * K)).

L'équation de Mendeleev - Clapeyron montre qu'il est possible de modifier simultanément trois paramètres caractérisant l'état d'un gaz idéal. Cependant, de nombreux processus dans les gaz, existant dans la nature et réalisés en ingénierie, peuvent être considérés approximativement comme des processus dans lesquels seuls deux paramètres changent. Trois processus jouent un rôle particulier en physique et en technologie: l'isothermique, l'isochore et l'isobare.

Isoprocess est le processus qui se produit avec une masse de gaz donnée à un paramètre constant - température, pression ou volume. Les lois pour les isoprocédés sont dérivées de l'équation d'état en tant que cas particuliers.

On appelle processus isothermique, en procédant à une température constante. T = const. Il est décrit par la loi de Boyle-Mariotte: pV = const.

Isohore est un processus qui se déroule à un volume constant. Pour lui, la loi de Charles est valide: V = const, p / T = const.

Isobaric est le processus qui se déroule à pression constante. L'équation de ce processus est V / T = const prir = const et est appelée loi de Gay-Lussac. Tous les processus peuvent être représentés graphiquement (Fig. 15).

Les gaz réels satisfont l'équation d'état d'un gaz idéal à des pressions pas trop élevées (tant que le volume de molécules est négligeable par rapport au volume du récipient dans lequel se trouve le gaz) et à des températures pas trop basses (alors que l'énergie potentielle d'interaction intermoléculaire peut être négligée par rapport à l'énergie cinétique de mouvements moléculaires), c’est-à-dire que pour un gaz réel, cette équation et ses conséquences sont une bonne approximation.

La tâche d'appliquer Eq.einstein pour l'effet photo

Évaporation et condensation. Couples saturés et non saturés. Humidité de l'air Mesure d'humidité de l'air

Évaporation - vaporisation qui se produit à n'importe quelle température à partir de la surface libre d'un liquide. La répartition inégale de l’énergie cinétique des molécules au cours du mouvement thermique conduit à ce que l’énergie cinétique de certaines molécules d’un liquide ou d’un solide puisse dépasser l’énergie potentielle de leurs liaisons avec d’autres molécules. Les molécules de plus grande vitesse ont une plus grande énergie cinétique et la température du corps dépend de la vitesse de déplacement de ses molécules. Par conséquent, l'évaporation s'accompagne d'un refroidissement du liquide. Le taux d'évaporation dépend: de la surface ouverte, de la température et de la concentration des molécules à proximité du liquide. Condensation - processus de passage d'une substance d'un état gazeux à un liquide.

L'évaporation d'un liquide dans un récipient fermé à une température constante entraîne une augmentation progressive de la concentration en molécules de la substance en évaporation à l'état gazeux. Quelque temps après le début de l'évaporation, la concentration de la substance à l'état gazeux atteindra une valeur telle que le nombre de molécules retournant dans le liquide deviendra égal au nombre de molécules quittant le liquide pendant le même temps. L'équilibre dynamique entre les processus d'évaporation et de condensation d'une substance est établi. Une substance à l'état gazeux en équilibre dynamique avec un liquide est appelée vapeur saturée. (La vapeur est l'ensemble des molécules qui ont quitté le liquide pendant le processus d'évaporation.) La vapeur à une pression inférieure à saturée est appelée insaturée.

En raison de l'évaporation constante de l'eau à la surface des réservoirs, du sol et de la végétation, ainsi que de la respiration des humains et des animaux, la vapeur d'eau est toujours présente dans l'atmosphère. Par conséquent, la pression atmosphérique est la somme de la pression de l'air sec et de la vapeur d'eau qu'il contient. La pression de vapeur d'eau sera maximale lorsque l'air est saturé de vapeur. La vapeur saturée, contrairement à la vapeur non saturée, n’obéit pas aux lois du gaz idéal. Ainsi, la pression de vapeur saturée ne dépend pas du volume mais de la température. Cette dépendance ne peut pas être exprimée par une formule simple. Par conséquent, sur la base d'une étude expérimentale de la dépendance de la pression de vapeur saturée en fonction de la température, des tableaux sont établis, permettant de déterminer sa pression à différentes températures.

La pression de la vapeur d'eau dans l'air à une température donnée est appelée humidité absolue ou élasticité de la vapeur d'eau. La pression de vapeur étant proportionnelle à la concentration en molécules, l'humidité absolue peut être définie comme la densité de vapeur d'eau dans l'air à une température donnée, exprimée en kilogrammes par mètre cube (p).

La plupart des phénomènes observés dans la nature, par exemple le taux d'évaporation, le séchage de diverses substances, le flétrissement des plantes, ne dépendent pas de la quantité de vapeur d'eau dans l'air, mais de la proximité entre cette quantité et la saturation, c'est-à-dire de l'humidité relative qui caractérise le degré de saturation. vapeur d'air À basse température et à forte humidité, le transfert de chaleur augmente et une personne est exposée à l'hypothermie. Lorsque la température et l'humidité sont élevées, le transfert de chaleur, au contraire, est fortement réduit, ce qui entraîne une surchauffe du corps. Le plus favorable pour l'homme sous les latitudes climatiques moyennes est une humidité relative de 40 à 60%. L'humidité relative est le rapport entre la densité de vapeur d'eau (ou pression) dans l'air à une température donnée et la densité (ou pression) de vapeur d'eau à la même température, exprimée en pourcentage, c'est-à-dire que l'humidité relative varie considérablement. De plus, l'évolution journalière de l'humidité relative est inversée par rapport à l'évolution journalière de la température. Pendant la journée, avec une augmentation de la température et donc avec une augmentation de la pression de saturation, l'humidité relative diminue et augmente la nuit. La même quantité de vapeur d'eau peut saturer ou ne pas saturer l'air. En abaissant la température de l'air, vous pouvez amener la vapeur à saturation. Le point de rosée est la température à laquelle la vapeur dans l'air devient saturée. La condensation de la vapeur d'eau commence à atteindre le point de rosée dans l'air ou sur des objets avec lesquels il entre en contact. Pour déterminer l'humidité de l'air, on utilise des instruments appelés hygromètres et psychromètres.

Corps cristallins et amorphes. Élastique et couchedéformations des solides

Tout le monde peut facilement séparer les corps en solides et liquides. Cependant, cette division ne sera que sur les signes externes. Afin de déterminer les propriétés des solides, nous les chaufferons. Certains corps vont commencer à brûler (bois, charbon) - c'est de la matière organique. D'autres vont se ramollir (résine) même à basses températures - c'est amorphe. D'autres encore changeront d'état lorsqu'ils seront chauffés comme indiqué sur le graphique (Fig. 17). Ce sont des corps cristallins. Un tel comportement des corps cristallins lorsqu'ils sont chauffés s'explique par leur structure interne. Les corps cristallins sont de tels corps, dont les atomes et les molécules sont disposés dans un certain ordre, et cet ordre est maintenu à une distance suffisamment grande. L'agencement périodique spatial d'atomes ou d'ions dans un cristal s'appelle un réseau cristallin. Les points du réseau cristallin, dans lesquels se trouvent des atomes ou des ions, sont appelés sites de réseau.

Les corps cristallins sont des monocristaux et des polycristaux. Le monocristal a un réseau monocristallin dans tout le volume.

L'anisotropie des monocristaux consiste dans la dépendance de leurs propriétés physiques vis-à-vis de la direction. Un polycristal est un composé de petits monocristaux (grains) orientés différemment et ne possède pas de propriétés anisotropes. La plupart des solides ont une structure polycristalline (minéraux, alliages, céramiques).

Les propriétés principales des corps cristallins sont les suivantes: certitude du point de fusion, élasticité, force, dépendance des propriétés à l'ordre des atomes, c'est-à-dire au type de réseau cristallin.

Les substances amorphes sont des substances qui n'ont pas d'ordre de disposition des atomes et des molécules sur tout le volume de cette substance. Contrairement aux substances cristallines, les substances amorphes sont isotropes. Cela signifie que les propriétés sont les mêmes dans toutes les directions. La transition de l'état amorphe à l'état liquide se fait progressivement, il n'y a pas de point de fusion défini. Les corps amorphes ne possèdent pas d'élasticité, ils sont en plastique. Diverses substances sont à l'état amorphe: verres, résines, plastiques, etc.

Élasticité - la propriété des corps de restaurer leur forme et leur volume après la fin de l’action de forces extérieures ou d’autres causes ayant entraîné la déformation des corps. Pour les déformations élastiques, la loi de Hooke est valable, selon laquelle les déformations élastiques sont directement proportionnelles aux influences externes qui les provoquent: a = E | s |, où a est la contrainte mécanique, e est l'élongation relative, E est le module de Young (module d'élasticité). Élasticité due à l'interaction et au mouvement thermique des particules qui composent la substance.

La plasticité est la propriété des solides de changer, sans détruire, leur forme et leur taille sous l'action de forces extérieures et de maintenir des déformations permanentes après la cessation de l'action de ces forces.

La tâche de déterminer l'indicateurje réfracte le milieu transparent

Travailler en thermodynamique. Energie interne La première loi de la thermodynamique. L'application de la première loi àaux processus. Processus adiabatique

Chaque corps a une structure bien définie, il est constitué de particules qui se déplacent et interagissent de manière aléatoire, de sorte que tout corps possède une énergie interne. L’énergie interne est une quantité qui caractérise l’état du corps, c’est-à-dire l’énergie du mouvement chaotique (thermique) des microparticules d’un système (molécules, atomes, électrons, noyaux, etc.) et l’énergie d’interaction de ces particules. L'énergie interne d'un gaz idéal monoatomique est déterminée par la formule U = 3/2 * t / M * RT.

L'énergie interne du corps ne peut changer que par suite de son interaction avec d'autres corps. Il existe deux manières de modifier l'énergie interne: le transfert de chaleur et l'exécution de travaux mécaniques (par exemple, chauffage pendant le frottement ou la compression, refroidissement pendant la détente).

Le transfert de chaleur est le changement d’énergie interne sans travail: l’énergie est transférée d’un corps plus chauffé à un corps moins chauffé. Le transfert de chaleur peut être de trois types: conductivité thermique (échange direct d’énergie entre des particules de corps en interaction et en mouvement aléatoire ou de parties du même corps); convection (transfert d'énergie par un courant de liquide ou de gaz) et rayonnement (transfert d'énergie par ondes électromagnétiques). La mesure de l'énergie transférée pendant le transfert de chaleur est la quantité de chaleur (Q).

Ces méthodes sont combinées quantitativement dans la loi de conservation de l'énergie, qui pour les processus thermiques se lit comme suit: la variation de l'énergie interne d'un système fermé est égale à la somme de la quantité de chaleur transférée au système et du travail des forces externes exercées sur le système. où est le changement d'énergie interne, Q est la quantité de chaleur transférée au système, A est le travail des forces externes. Si le système lui-même fait le travail, alors il est noté conditionnellement A *. Ensuite, la loi de conservation de l’énergie pour les processus thermiques, appelée la première loi de la thermodynamique, s’écrit comme suit:, c.-à-d. la quantité de chaleur transférée au système va à la commission du système et à la modification de son énergie interne.

Avec le chauffage isobare, le gaz travaille sur des forces externes, V1 et V2 correspondant aux volumes de gaz initial et final. Si le processus n’est pas isobare, l’ampleur du travail peut être déterminée par la surface du chiffre ABCD comprise entre la droite exprimant la dépendance p (V) et les volumes initial et final de gaz V

Considérons l'application de la première loi de la thermodynamique aux isoprocédés se produisant avec un gaz idéal.

Dans un processus isothermique, la température est constante, donc l’énergie interne ne change pas. Ensuite, l’équation de la première loi de la thermodynamique prendra la forme suivante: c’est-à-dire que la quantité de chaleur transférée au système s’exécute sous une expansion isothermique, raison pour laquelle la température ne change pas.

Dans le processus isobare, le gaz se dilate et la quantité de chaleur transférée au gaz augmente son énergie interne et la exploite:

Dans le cas du processus isochore, le gaz ne change pas de volume. Par conséquent, le travail n’est pas effectué par lui, c’est-à-dire A = 0, et l’équation de la première loi a la forme, c’est-à-dire que la quantité de chaleur transférée est utilisée pour augmenter l’énergie interne du gaz.

Un processus adiabatique est un processus qui se déroule sans échange de chaleur avec l'environnement. Q = 0, par conséquent, lors de l'expansion, le gaz effectue un travail en réduisant son énergie interne. Par conséquent, le gaz se refroidit, la courbe représentant le processus adiabatique est appelée adiabatique.

La tâche de postuler pourinduction électromagnétique Kona

L'interaction des corps chargés. La loi de Coulomb. La loi de conservation de la charge électrique

Les lois de l'interaction des atomes et des molécules peuvent être comprises et expliquées sur la base de connaissances sur la structure de l'atome, à l'aide d'un modèle planétaire de sa structure. Au centre de l'atome se trouve un noyau chargé positivement, autour duquel des particules chargées négativement tournent dans certaines orbites. L'interaction entre les particules chargées s'appelle électromagnétique. L'intensité de l'interaction électromagnétique est déterminée par la quantité physique - la charge électrique, désignée par q. L'unité de charge électrique est la suspension (C). 1 pendant est une charge électrique qui, traversant la section du conducteur en 1 s, crée un courant de 1 A. La capacité des charges électriques à attirer à la fois une attraction et une répulsion mutuelles est due à l'existence de deux types de charges. Un type de charge est appelé positif, le porteur d’une charge positive élémentaire est un proton. Un autre type de charge est appelé négatif, son porteur est un électron. La charge élémentaire est égale. La charge de particule est toujours représentée par un nombre qui est un multiple de la charge élémentaire.

La charge totale d'un système fermé (qui n'inclut pas les charges de l'extérieur), c'est-à-dire la somme algébrique des charges de tous les corps, reste constante: q1 + q2 + ... + qn = const. Une charge électrique n'est pas créée et ne disparaît pas, mais passe seulement d'un corps à un autre. Ce fait établi expérimentalement s'appelle la loi de conservation de la charge électrique. Jamais et nulle part dans la nature la charge électrique du même signe n'apparaît et ne disparaît. L'apparition et la disparition de charges électriques sur les corps s'expliquent dans la plupart des cas par les transitions de particules chargées élémentaires - des électrons - d'un corps à un autre.

L'électrification est un message au corps de la charge électrique. L'électrification peut avoir lieu par exemple lors du contact (frottement) de substances différentes et lors de l'irradiation. Lors de l'électrification dans le corps, il y a un excès ou un manque d'électrons.

Dans le cas d'un excès d'électrons, le corps acquiert une charge négative, dans le cas d'une pénurie - une charge positive.

Les lois de l'interaction des charges électriques fixes étudient l'électrostatique.

La loi fondamentale de l'électrostatique a été établie expérimentalement par le physicien français Charles Coulomb et se lit comme suit: le module de la force d'interaction de deux charges électriques inutiles dans le vide est directement proportionnel au produit des valeurs de ces charges et inversement proportionnel au carré de la distance qui les sépare.

g est la distance entre eux, k est le coefficient de proportionnalité, en fonction du choix du système d'unités, en SI

La valeur indiquant combien de fois la force d'interaction des charges dans le vide est supérieure à celle dans un milieu est appelée constante diélectrique du milieu E. Pour un milieu à constante diélectrique e, la loi de Coulomb est écrite comme suit:

En SI, le coefficient k s'écrit généralement comme suit: - la constante électrique, numériquement égale

en utilisant la constante électrique, la loi de Coulomb a la forme:

L'interaction des charges électriques fixes est appelée interaction électrostatique ou de Coulomb. Les forces de Coulomb peuvent être représentées graphiquement (Fig. 20, 21).

La tâche d'appliquer la loi de conservation de l'énergie

Condensateurs. Condensation électriqueator. Application de condensateur

Pour l’accumulation de quantités importantes de charges électriques opposées, des condensateurs utilisés. Un condensateur est un système de deux conducteurs (plaques) séparés par une couche diélectrique, dont l'épaisseur est petite comparée à la taille des conducteurs. Par exemple, deux plaques métalliques plates disposées en parallèle et séparées par un diélectrique forment un condensateur plat. Si les plaques d'un condensateur plat reçoivent des charges égales de signe opposé, la tension entre les plaques sera deux fois supérieure à l'intensité d'une plaque. En dehors des assiettes, la tension est nulle.

Désigné par les condensateurs sur les schémas comme suit:

La capacité électrique d'un condensateur est appelée une valeur égale au rapport de la charge d'une des plaques à la tension entre elles. L'intensité électrique est notée C. Par définition, C = q / U. L'unité de capacité électrique est le Farad (F). 1 farad est la capacité électrique d'un tel condensateur dont la tension entre les plaques est de 1 volt lorsque les plaques font face à des charges opposées sur 1 suspension.

où ЕО est la constante électrique, est la constante diélectrique du milieu, S est la surface

Selon le type de condensateur diélectrique, l'air, le papier, le mica.

Les condensateurs sont utilisés pour l'accumulation d'électricité et son utilisation en décharge rapide (flash), pour la séparation des circuits à courant continu et alternatif, dans les redresseurs, les circuits oscillants et d'autres dispositifs radioélectroniques.

La tâche d'appliquer l'équation d'état du gaz idéal

Travail et alimentation dans le circuit CC. Force électromotrice. Loi d'Ohm pour chaîne complète

Puissance par définition N = A / t, donc

Le scientifique russe X. Land et le scientifique anglais D. Joule ont établi empiriquement une loi indépendamment l'une de l'autre au milieu du siècle dernier, appelée loi de Joule-Lenz. Elle se lit comme suit: lorsque le courant passe dans un conducteur, la quantité de chaleur dégagée dans le conducteur est directement proportionnelle au carré intensité du courant, résistance du conducteur et temps de passage du courant. .

Un circuit fermé complet est un circuit électrique comprenant des résistances externes et une source de courant (Fig. 25). En tant que partie du circuit, la source de courant a une résistance, appelée interne, r.

Pour que le courant passe dans un circuit fermé, il est nécessaire que de l'énergie supplémentaire soit communiquée à la source de charge de courant, ce qui est dû au travail sur le mouvement des charges, qui est produit par des forces non électriques (forces externes) contre les forces du champ électrique. La source de courant est caractérisée par une caractéristique d'énergie appelée emf, la force électromotrice de la source. La force électromotrice est mesurée par le rapport entre le travail des forces externes dans le déplacement le long d'un circuit fermé d'une charge positive et la magnitude de cette charge.

La résistance d'une section de circuit s'appelle souvent chute de tension dans cette section. Ainsi, la FEM est égale à la somme des chutes de tension dans les sections interne et externe du circuit fermé. Habituellement, cette expression est écrite comme ceci: I = E / (R + g). Cette dépendance a été obtenue expérimentalement par Georg Ohm, elle est appelée loi d'Ohm pour le circuit complet et se lit comme suit: la force du courant dans le circuit complet est directement proportionnelle à la FEM de la source de courant et inversement proportionnelle à l'impédance du circuit. Avec un circuit ouvert, la force électromotrice est égale à la tension aux bornes de la source et peut donc être mesurée avec un voltmètre.

Champ magnétique, les conditions de son existence. L'effet d'un champ magnétique sur une charge électrique et des expériences confirmant cette action. Induction magnétique

En 1820, le physicien danois Oersted découvrit que l’aiguille magnétique tournait lorsqu’un courant électrique passait dans un conducteur situé à proximité (fig. 27). La même année, le physicien français Ampère a découvert que deux conducteurs parallèles étaient soumis à une attraction mutuelle si un courant les traversait dans la même direction et à une répulsion si les courants passaient dans des directions différentes (Fig. 28). Le phénomène de l'interaction des courants Ampère appelé interaction électrodynamique. L'interaction magnétique des charges électriques en mouvement, selon les concepts de la théorie de l'action à courte portée, s'explique comme suit: toute charge électrique en mouvement crée un champ magnétique dans l'espace environnant. Le champ magnétique est un type spécial de matière qui se produit dans l’espace autour de tout champ électrique variable.

Du point de vue moderne de la nature, il existe une combinaison de deux champs - électrique et magnétique - il s’agit d’un champ électromagnétique, c’est un type spécial de matière, c’est-à-dire qu’il existe objectivement, indépendamment de notre conscience. Le champ magnétique est toujours généré par une alternance électrique, et inversement, un champ magnétique alternatif génère toujours un champ électrique alternatif. Le champ électrique, en général, peut être considéré séparément du champ magnétique, car ses porteurs sont des particules - des électrons et des protons. Il n’existe pas de champ magnétique sans champ électrique, car il n’existe pas de porteurs de champ magnétique. Un champ magnétique est généré autour du conducteur par un champ électrique alternatif de particules chargées en mouvement dans le conducteur.

Le champ magnétique est un champ de force. La caractéristique de l'intensité du champ magnétique est l'induction magnétique (B). L'induction magnétique est une quantité physique vectorielle égale à la force maximale exercée par le champ magnétique sur un seul élément de courant. B = F / IL L'élément courant unitaire est un conducteur de 1 m de long avec un courant de 1 A. L'unité de mesure de l'induction magnétique est le tesla. 1 T = 1 N / A * m L'induction magnétique est toujours générée dans un plan incliné à 90 ° du champ électrique. Autour d'un conducteur avec un courant, un champ magnétique existe également dans un plan perpendiculaire au conducteur.

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Prenons ceci un peu. En disant que vous ne pouvez pas gagner, Snow voulait dire que puisque la matière et l'énergie sont économisées, vous ne pouvez pas en obtenir un sans perdre le second (c'est-à-dire, E = mc²). Cela signifie également que pour que le moteur fonctionne, vous devez fournir de la chaleur, mais en l'absence d'un système parfaitement fermé, de la chaleur sera inévitablement dissipée dans le monde ouvert, ce qui conduira à la deuxième loi.

La deuxième loi - les pertes sont inévitables - signifie qu'en raison d'une entropie croissante, vous ne pouvez pas revenir à l'état d'énergie précédent. L'énergie concentrée à un endroit aura toujours tendance à être moins concentrée.

Enfin, la troisième loi - vous ne pouvez pas quitter le jeu - fait référence à la température théoriquement la plus basse possible - moins 273,15 degrés Celsius. Lorsque le système atteint le zéro absolu, le mouvement des molécules s'arrête, ce qui signifie que l'entropie atteindra la valeur la plus basse et qu'il n'y aura même pas d'énergie cinétique. Mais dans le monde réel, il est impossible d’atteindre le zéro absolu, mais de très près.

Force d'Archimède

Après que l'ancien Grec Archimède ait découvert son principe de flottabilité, il aurait crié "Eureka!" (Trouvé!) Et aurait couru nu à Syracuse. Ainsi dit la légende. La découverte était si importante. La légende dit aussi qu'Archimède a découvert le principe en remarquant que l'eau de la salle de bain monte quand le corps est immergé dans celle-ci.

Selon le principe de la flottabilité d'Archimède, la force agissant sur un objet immergé ou partiellement immergé est égale à la masse de fluide déplacée par l'objet. Ce principe est essentiel pour le calcul de la densité, ainsi que pour la conception des sous-marins et autres navires océaniques.

Evolution et sélection naturelle

Maintenant que nous avons établi certains des concepts de base du début de l'univers et de l'impact des lois physiques sur notre vie quotidienne, tournons notre attention vers la forme humaine et voyons comment nous en sommes arrivés à cela. Selon la plupart des scientifiques, toute la vie sur Terre a un ancêtre commun. Mais pour former une telle différence entre tous les organismes vivants, certains d’entre eux ont dû se transformer en une espèce distincte.

De manière générale, cette différenciation s'est produite dans le processus d'évolution. Les populations d'organismes et leurs traits ont subi des mécanismes tels que des mutations. Ceux dont les traits étaient les plus bénéfiques pour la survie, tels que les grenouilles brunes parfaitement camouflées dans le marais, ont naturellement été choisis pour leur survie. C’est d’où le terme sélection naturelle.

Vous pouvez multiplier ces deux théories plusieurs fois, et vous l'avez fait à Darwin au 19ème siècle. L'évolution et la sélection naturelle expliquent la grande diversité de la vie sur Terre.

Théorie générale de la relativité

La théorie de la relativité générale d'Albert Einstein a été et reste la découverte la plus importante qui a changé pour toujours notre vision de l'univers. La principale avancée d'Einstein a été l'affirmation que l'espace et le temps ne sont pas absolus et que la gravité n'est pas simplement une force appliquée à un objet ou à une masse. La gravité est plutôt due au fait que la masse infléchit l'espace et le temps lui-même (espace-temps).

Pour donner un sens à cela, imaginons que vous traversez la Terre en ligne droite, par exemple à partir de l'hémisphère nord. Au bout d'un moment, si quelqu'un veut localiser votre position, vous serez beaucoup plus au sud et à l'est de votre position de départ. C'est parce que la Terre est courbe. Pour aller tout droit à l’est, vous devez tenir compte de la forme de la terre et prendre un angle un peu au nord. Comparez une balle ronde et une feuille de papier.

L'espace est à peu près la même chose. Par exemple, pour les passagers d'une fusée volant autour de la Terre, il sera évident qu'ils volent en ligne droite dans l'espace. Mais en réalité, l’espace-temps qui les entoure est plié sous l’effet de la gravité terrestre, les obligeant à avancer simultanément et à rester dans l’orbite terrestre.

La théorie d'Einstein a eu un impact énorme sur l'avenir de l'astrophysique et de la cosmologie. Elle a expliqué la petite et inattendue anomalie de l'orbite de Mercure, a montré comment la lumière des étoiles se pliait et a jeté les bases théoriques des trous noirs.

Principe d'incertitude de Heisenberg

L'expansion de la théorie de la relativité d'Einstein nous en dit plus sur le fonctionnement de l'univers et a contribué à jeter les bases de la physique quantique, ce qui a conduit à une confusion totalement inattendue de la science théorique. En 1927, la prise de conscience de la flexibilité de toutes les lois de l'univers dans un contexte donné a conduit à la découverte surprenante du scientifique allemand Werner Heisenberg.

En postulant son principe d'incertitude, Heisenberg s'est rendu compte qu'il était impossible de connaître simultanément deux propriétés d'une particule avec un niveau de précision élevé. Vous pouvez connaître la position d'un électron avec un degré élevé de précision, mais pas son élan et vice versa.

Plus tard, Niels Bohr a fait une découverte qui a aidé à expliquer le principe de Heisenberg. Bohr a découvert que l'électron possède les qualités d'une particule et d'une onde. Le concept est devenu connu sous le nom de dualité onde-particule et constitue la base de la physique quantique. Par conséquent, lorsque nous mesurons la position d'un électron, nous le définissons comme une particule à un certain point de l'espace avec une longueur d'onde indéterminée. Lorsque nous mesurons une impulsion, nous considérons l'électron comme une onde et nous pouvons donc connaître l'amplitude de sa longueur, mais pas sa position.

10 lois et théories scientifiques que tout le monde devrait connaître    Ilya Khel

Formules de base et lois de la physique

LOIS DE BASE ET FORMES DE PHYSIQUE

1. MÉCANIQUE

1.1 Déformations élastiques.

1.2. Expansion des corps lorsqu'il est chauffé.

2. THÉORIE CINÉTIQUE MOLÉCULAIRE

2.1. Les principales dispositions du BPI.

2.2. La température

2.4. Lois sur les gaz expérimentaux.

2.5. L'énergie interne d'un gaz idéal.

2.6 Chaleur et travail

2.7 La signification physique de la constante de gaz universelle

2.8. La première loi de la thermodynamique

2.9 Efficacité du moteur thermique.

3. ELECTROSTATIQUE

3.1. Charge électrique.

3.3. Condensateurs

4. COURANT ELECTRIQUE

4.1. Courant de travail et de puissance.

4.2. Résistivité

5.MAGNÉTISME

1. MÉCANIQUE

1.1 Déformations élastiques.

Loi de Hooke 0: 21 0) pour les petites déformations, la force élastique est proportionnelle à la déformation absolue et est opposée au déplacement.

F 4upr 0 = - k 7D 0l

[k] = H 7 / 0m, la rigidité d'un tel corps, lors de la déformation de laquelle sur 1 m, il existe une force d'élasticité égale à 1 N.

Le coefficient de rigidité est numériquement égal à la force d'élasticité générée dans le corps lors d'un seul déplacement.

Pour les petites déformations, la contrainte 7s 0 est directement proportionnelle à l'allongement relatif 7 e 0.

E - Module de Young, numériquement égal à la contrainte mécanique, lorsque l'allongement relatif est de 1 (longueur du corps augmentée de 2 fois)

[E] = H 7 / 0m 52 0 = Pa,

7s 0 = F 7 / 0S, contrainte mécanique

7e 0 = 7D 0l 7 / 0l, offset relatif.

1.2. Expansion des corps lorsqu'il est chauffé.

L = l 40 0 ​​(1+ 7b 0t),

7b 0 = 7 D 0l 7 / 0l 40 7D 0t, coefficient de température de dilatation linéaire; montre combien la longueur du corps change lorsque chauffée à 1 5O

[7b 0] = K 5-1 0,

L = l 40 0 ​​+ 7D 0l,

L 40 0 ​​- longueur du corps à 0 5O 0C.

2. THÉORIE CINÉTIQUE MOLÉCULAIRE

2.1. Les principales dispositions du BPI.

N 4A 0 7 ~ 0 6 * 10 523 0 mol 5-1

7n 0 = N 7 / 0N 4A

L'équation de base du MKT: p = F 7 / 0S = 17/03 * m 40 0n 7v 52 4 moyenne

P = 2 7/03 * nE 4 moyenne 0, E 4 moyenne 0 = m 40 7v 52 4 moyenne 7/02

2.2. La température

PV 7 / 0N = kT

K = 1,38 * 10 5-23 0 J 7 / 0K, constante de Boltzmann

E 4 moyenne 0 = 3 7/02 * kT

P = nkT

Vitesse quadratique moyenne: 7 v 4 moyenne 0 = 7? 0 3kT 7 / 0m 40

2.3. L'équation d'état d'un gaz idéal.

PV = m 7 / 0M * RT

R = 8,31 J 7/0 (mol * K), la constante de gaz universelle

Équation   Mendeleev-Clapeyron     : p 41 0V 41 7 / 0T 41 0 = p 42 0V 42 7 / 0T 42 0 = const

2.4. Lois sur les gaz expérimentaux.

1) Loi de Boyle-Mariotte (processus isothermique) 0:

pour un gaz idéal d'une masse donnée, le produit de la pression sur son

le volume est constant si la température du gaz ne change pas.

T = const, pV = const

2) La loi de Gay-Lussac (processus isobare) 0: pour un gaz idéal d'une masse donnée, le rapport volume / température absolue est constant si la pression du gaz ne change pas.

P = const, V 7 / 0T = const

3) loi de Charles (processus isochore) 0: pour un gaz idéal d'une masse donnée, le rapport pression / température absolue est constant si le volume de gaz ne change pas.

V = const, p 7 / 0T = const

2.5. L'énergie interne d'un gaz idéal.

U = N * E 4 moyenne complète

N = mN 4A 7 / 0M

E 4 moyenne complète 0 = ikT 7/02

U = mN 4A 7 / 0M * ikT 7/02 = imRT 7 / 02M

7D 0U = i 7/02 * m 7 / 0M * R 7D 0T

2.6 Chaleur et travail.

Le travail 0 est une mesure de la conversion d'énergie en mécanique.

A = Flcos 7a

Dans le processus isobare, A 4 isobare 0 = p 7D 0V

Q = 7D 0T cm

C - 1 capacité thermique spécifique 0 - la quantité de chaleur qui reçoit ou donne 1 kg d'une substance lorsque sa température change de 1 K

Q 4n 0 = rm

R - 1 chaleur corporelle de vaporisation 0 - la quantité de chaleur nécessaire pour convertir 1 kg de liquide en vapeur à une température constante

Q 4pl 0 = 7 l 0m

7l 0 - 1 chaleur de la chaleur 0 1 fusion 0 - la quantité de chaleur nécessaire pour convertir 1 kg d'une substance cristalline à la température de fusion en un liquide de la même température

2.7 La signification physique de la constante de gaz universelle.

P     7D 0V = m 7 / 0M * R 7D 0T

A 4 isobares 0 = m 7 / 0M * R 7D 0T

La constante de gaz universelle 0 est numériquement égale au travail effectué par 1 mole de gaz idéal avec chauffage isobare à 1 K.

2.8. La première loi de la thermodynamique.

La variation de l'énergie interne du système lors de sa transition d'un état à un autre est égale à la somme du travail des forces extérieures et de la quantité de chaleur transférée au système.

2.9 Efficacité du moteur thermique.

L'efficacité d'un moteur thermique 0 est le rapport entre le travail effectué par le moteur et la quantité de chaleur reçue de l'appareil de chauffage.

7h 0 = A 41 7 / 0Q 41 0 = (Q 41 0-Q 42 0) 7 / 0Q 41 0 = 1-Q 42 7 / 0Q 41

Q 41 0 - la quantité de chaleur reçue de l'appareil de chauffage,

Q 42 0 - la quantité de chaleur donnée au réfrigérateur.

7h 4max 0 = (T 41 0-T 42 0) 7 / 0T 41

T 41 0 - la température de l'appareil de chauffage,

T 42 0 - la température du réfrigérateur.

3. ELECTROSTATIQUE

3.1. Charge électrique.

La charge électrique 0 est une propriété des corps, qui se manifeste par leur capacité à interagir avec un champ électrique externe.

[q] = Cl =   Un    * avec

Le pendant 0 est la charge qui traverse la section du conducteur avec un courant de 1 A pendant 1 s.

Q 4e 0 = 1,6 * 10 5-19 0 C

Loi de Coulomb 0: la force d'interaction dans le vide de corps chargés immobiles à deux points est directement proportionnelle au produit des modules de charge, inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare et est dirigée le long de la droite reliant les centres de charges.

F = Kq 41 0q 42 7 / 0r 52

K = 9 * 10 59 0 N * m 52 7 / 0Kl 52

F = q 41 0q 42 7/04 7depart 40 0r 52

7e 0 = F 4 vide 7 / 0F 4 diélectrique 0, constante diélectrique relative,

7e 40 0 ​​= 8.8 * 10 5-12 0 Cl 52 7 / 0N * m 52 0, la constante électrique.

Le champ électrostatique 0 est un type de matière spécial, créé par des charges électriques fixes. Un trait caractéristique est la force agissant sur une charge fixe.

La force du champ électrostatique 0 est la caractéristique de puissance, la quantité vectorielle, en amplitude et en direction coïncidant avec la force agissant sur   seul positif    charge ponctuelle.

[E] = H 7 / 0Kl

E = kq 7 / 0r 52 0 = q 7/04 7pee 40 0r 52

2Différence de potentiels.

W 4p 0 = qEd, énergie de charge potentielle dans un champ électrostatique uniforme

Le potentiel du champ électrique 0 est le rapport entre l'énergie potentielle d'une charge dans un champ et cette charge.

7f 0 = W 4p 7 / 0q = Ed

U = A 7 / 0q

  [U] = J 7/0 Cl = B

1 Volt 0 est la tension entre deux de ces points du champ électrostatique, lors du déplacement entre eux, une charge de 1 C 1 est exécutée.

1Electron-volt 0 est l'énergie qu'un électron acquiert en passant une différence de potentiel de 1 V.

1e.V. = 1,6 * 10 5-19 0 J

3.3. Condensateurs.

L'énergie d'un condensateur chargé: W = q 41 0E 42 0d,

où q 41 0 est la charge de 1 plaque,

D est la distance (le long des lignes de force).

W = qEd = qU 7/02 = CU 52 7/02 = q 52 7 / 02C

1 La densité d'énergie 0 est l'énergie par unité de volume.

W = W 7 / 0V = 7 ee 40 0E 52 7/02

où 7e 40 0 ​​est la constante électrique.

4. COURANT ELECTRIQUE

Le courant électrique 0 est le mouvement dirigé des particules chargées.

I = q 7 / 0t

I = 7 D 0q 7 / D 0t = q `

L'intensité du courant 0 est déterminée par la charge traversant la section transversale du conducteur par unité de temps.

[R] = B 7 / 0A = Ohm

1 1 Ohm 0 - résistance d'un tel conducteur, dans laquelle à la tension

1 Un courant se produit dans 1 A.

4.1. Courant de travail et de puissance.

La loi    Joule-Lenz   : Q = I 52 0Rt

Si le fonctionnement en cours se transforme en chauffage uniquement: Q = IUt = U 52 0t 7 / 0R

A 4 courants plein 0 = IUt

4.2. Résistivité.

R = 7 r 0l 7 / 0S

7r 0 - résistivité,

numériquement égal à la résistance d'un conducteur ayant une longueur unitaire et une section unité; ne dépend que du matériau et de la température.

  [7r     0] = ohm * m

R-R 40 7 / 0R 40 0 ​​= 7 a 0t

7a 0 = R-R 40 7 / 0R 40 0t

7a 0 - coefficient de température de résistance, numériquement égal à la variation relative de la résistance du conducteur chauffé à 1 K.

R = R 40 0 ​​(1+ 7a 0t)

7r 0 = 7r 40 0 ​​(1+ 7a 0t), 7r 40 0 ​​- résistance spécifique à 0 5O 0C

5.MAGNÉTISME

Le champ magnétique 0 est un type de matière particulier, créé par le déplacement de charges électriques ou par un champ électrique variable. Un trait caractéristique est la force agissant sur une charge en mouvement.

L'induction de champ magnétique 0 est la caractéristique de puissance du champ magnétique dont le module est égal au rapport de la force maximale agissant du champ magnétique sur la section droite du conducteur avec le courant au produit du courant par la longueur du conducteur actif La puissance maximale de l'ampère.

B = F 4Amax 7 / 0Il = [H] 7/0 [A] [m] = [Tl]

1 Tesla 0 est l'induction d'un tel champ magnétique dans lequel un conducteur ayant un courant de 1 A et une longueur active de 1 m est sollicité par une force maximale de 1 N.

F 4A 0 =   Bielsin 7a 0, 7a 0 = B ^ l,

F 4 L 0 =   qB 7v 0sin 7a 0, 7 a 0 = 7v 0 ^ B

R = m 7v / 0qB

T = 2 7p 0m 7 / 0qB

M = qB 52 0R 52 7 / 02U

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La théorie de l'élasticité est présentée dans le cadre de la physique théorique. Outre les questions traditionnelles, la théorie macroscopique de la conduction thermique et de la viscosité des solides, un certain nombre de problèmes liés à la théorie des oscillations élastiques et des ondes et les dislocations du thorium sont examinés. Dans la quatrième édition, un chapitre spécial sur la mécanique des cristaux liquides a été ajouté, combinant les caractéristiques propres aux fluides liquides et élastiques.

Pour les étudiants universitaires, les étudiants des spécialités physiques des universités, ainsi que les étudiants diplômés.

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Le livre de référence contient les définitions des concepts physiques de base, résume les lois physiques et l’essence des phénomènes qu’elles décrivent, et donne les concepts mathématiques nécessaires à l’utilisation du livre de référence.
  Cette publication a été substantiellement révisée pour refléter les nouvelles avancées en sciences physiques et le programme universitaire d'un cours de physique.

Le manuel s'adresse aux travailleurs techniques et aux ingénieurs, aux étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs des universités et des collèges techniques, aux enseignants des écoles supérieures et secondaires. Cela peut être utile à quiconque s'intéresse à la physique.

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Le livre est écrit sur la base d'un cours donné par l'auteur pendant de nombreuses années au département de physique de l'Université d'État de Moscou. En raison de la généralisation des faits expérimentaux, les lois fondamentales de l'électrodynamique sont formulées sous une forme concise mais claire et leur signification physique est clarifiée. La présentation est basée sur le SI.
  5ème éd. - 1985

Pour les étudiants des facultés physiques et physico-mathématiques des universités, des instituts de physique-technique et d'ingénierie physique, ainsi que pour toutes les universités où la physique est la principale discipline; Le livre peut également être utile pour les professeurs de physique au lycée.

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Le cours de physique générale en cinq volumes, créé par I.V. Saveliev à partir des conférences qu'il a données à l'Institut de physique et de génie de Moscou, introduit les étudiants aux bases de la physique.
  Le second volume contient des informations sur l'électricité et le magnétisme.

Le manuel est destiné aux étudiants universitaires inscrits dans des domaines techniques et des spécialités.

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Cette publication est une description cohérente fondamentale des fondements physiques de la recherche et du développement dans le domaine de la base de composants et de l’équipement des systèmes radiophotoniques. Les chapitres suivants couvrent de manière professionnelle les sujets suivants: comparaison avec les lignes à fibres optiques numériques, base du composant principal, indicateurs techniques clés, sources de bruit et de distorsion, effet du chemin de transmission du signal par fibre optique, méthodes de modulation et de démodulation, application aux fibres de télécommunication systèmes optiques et systèmes de localisation par radar à micro-ondes. Un chapitre distinct est consacré aux questions du développement de puissants photodétecteurs à haute linéarité encore mal étudiées. En plus des chapitres principaux, le livre comprend six applications qui facilitent la compréhension de l'appareil mathématique utilisé. Une caractéristique méthodique importante du livre est une présentation cohérente des méthodes, principes et approches étudiés au cours du siècle dernier et introduits au cours des 2-3 dernières années. Le livre s'adresse principalement aux lycéens et aux étudiants de troisième cycle inscrits à la direction de la "photonique", mais peut également être utile au personnel enseignant, aux développeurs de matériel informatique dans cette nouvelle direction du développement scientifique et technologique en Russie, ainsi qu'aux spécialistes scientifiques et techniques de la Russie. zones adjacentes. L'atome d'hydrogène est le plus simple des atomes. La suite de la théorie de Niels Bohr. Partie 4. Les moments angulaires de l'électron

Pour le plus simple et le plus répandu des atomes - l'atome d'hydrogène, les moments angulaires sont considérés: orbital, complet et spin.
  La particularité de la considération réside dans l'utilisation des moyens de la physique classique.
  La connexion des moments angulaires avec le moment angulaire de l'électron de la théorie de Bohr-Sommerfeld est montrée.
  On suppose que le moment cinétique de l'électron est la même caractéristique physique lorsque l'électron est mis en circulation autour du noyau de l'atome d'hydrogène, qui sont les moments angulaires: orbital, complet et spin.
  Nous avons utilisé des mathématiques presque élémentaires.
  En raison de la nouveauté de l'approche proposée, les résultats obtenus sont évalués en première approximation.

Pour les chercheurs, les enseignants, les étudiants, les lecteurs intéressés ....

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Le lecteur est invité au célèbre cours de physique générale, lu par un physicien américain renommé, le prix Nobel Richard Feynman, au California Institute of Technology. Les conférences de Feynman, enregistrées au début sur un magnétophone, puis "traduites" en "anglais écrit" par les professeurs M.Sands et R.Lighton, ne ressemblent à aucun cours connu. Ils se distinguent par une méthode de présentation originale, reflétant la brillante individualité scientifique de l’auteur, son point de vue sur la manière d’enseigner la physique aux étudiants, sa capacité à infecter les lecteurs ayant un intérêt pour la science. La séquence de présentation et le choix du matériel diffèrent également de ceux traditionnels. Les conférences ne perdent pas de temps à expliquer dans une "langue apprise" ce que le lecteur moderne sait ou a déjà entendu. Mais ils sont fascinants sur la façon dont une personne étudie sa nature environnante, quelle place occupe la physique dans de nombreuses autres sciences, quels problèmes la science résout aujourd'hui et sera résolue demain. L’histoire de Feynman reflète clairement les raisons qui poussent le physicien à faire le dur travail du chercheur, ainsi que les doutes qui surgissent lorsqu’il rencontre des difficultés qui semblent insurmontables. Ces conférences aident non seulement à comprendre pourquoi il est intéressant de faire de la science, mais aussi à comprendre combien les victoires sont coûteuses et combien les chemins qui les mènent sont parfois difficiles. Le cours sera utile aux enseignants, les obligeant à jeter un regard neuf sur le processus d’enseignement de la physique; les étudiants qui trouveront beaucoup de choses nouvelles en plus de ce qu’ils apprendront lors de conférences; des écoliers, avec qui il va s'intéresser à la physique et aider à entrer dans la science moderne; ainsi que tous ceux intéressés par la physique.

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  [Mécanique | Thermodynamique | Électricité | Optique | Physique atomique]

ÉNERGIE DE CONSERVATION ET DE TRANSFORMATION DE LA LOI - loi générale de la nature: l'énergie de tout système fermé durant tous les processus intervenant dans le système reste constante (reste). L'énergie ne peut être transformée que d'une forme à une autre et redistribuée entre les différentes parties du système. Pour un système en boucle ouverte, une augmentation (diminution) de son énergie est égale à une diminution (augmentation) de l'énergie des corps en interaction avec lui et des champs physiques.

1. MÉCANIQUE

LOI ARCHIMEDA - la loi de l'hydro- et de l'aérostatique: sur un corps immergé dans un liquide ou un gaz, une force d'éjection agit verticalement vers le haut, numériquement égale au poids du liquide ou du gaz déplacé par le corps et appliqué au centre de gravité de la partie immergée du corps. FA = gV, où r est la densité du liquide ou du gaz, V le volume de la partie immergée du corps. Sinon, il peut être formulé de la manière suivante: un corps immergé dans un liquide ou un gaz perd autant de poids que le liquide (ou le gaz) qu’il déplace. Alors P = mg - FA. scientifique Archimède en 212g. BC C'est la base de la théorie des corps nageurs.

LOI MONDIALE - loi de Newton: tous les corps sont attirés les uns aux autres par une force directement proportionnelle au produit des masses de ces corps et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare :, où M et m sont les masses des corps en interaction, R la distance entre ces corps, G la gravitation. constante (en SI G = 6.67.10-11 N. m2 / kg2.

GALILEA RELATIVITY PRINCIPLE, le principe mécanique de la relativité est le principe de la mécanique classique: dans tout référentiel inertiel, tous les phénomènes mécaniques se déroulent de manière égale dans les mêmes conditions. Mer principe de relativité.

LOI DE HUKA - la loi selon laquelle la déformation élastique est directement proportionnelle à leurs influences externes.

L'IMPULSION DE CONSERVATION DE LA LOI est la loi de la mécanique: l'impulsion de tout système fermé dans tous les processus qui surviennent dans le système reste constante (persiste) et ne peut être redistribuée entre des parties du système à la suite de leur interaction.

NEWTON LAWS - les trois lois qui sous-tendent la mécanique classique newtonienne. 1ère loi (loi de l'inertie): le point matériel est dans un état de mouvement ou de repos rectiligne et uniforme, si aucun autre corps n'agit ou si l'action de ces corps est compensée. La 2ème loi (loi fondamentale de la dynamique): l'accélération reçue par le corps, en proportion directe avec la résultante de toutes les forces agissant sur le corps, et inversement à la masse du corps (). Troisième loi: deux points matériels interagissent par des forces de même nature de magnitude égale et de direction opposée le long de la droite reliant ces points ().

Le principe de la relativité est l’un des postulats de la théorie de la relativité, selon lequel, dans tout système de référence inertiel, tous les phénomènes physiques (mécaniques, électromagnétiques, etc.) se déroulent de la même manière dans les mêmes conditions. Galileo est une généralisation du principe de relativité à tous les phénomènes physiques (à l’exception de l’agression).

2. PHYSIQUE MOLÉCULAIRE ET THERMODYNAMIQUE

AVOGADRO LAW est l’une des lois fondamentales des gaz parfaits: des volumes égaux de gaz différents à la même température et à la même pression contiennent le même nombre de molécules. Ouvert en 1811 ital. le physicien A. Avogadro (1776-1856).

La loi de Boyle-Mariotta est l'une des lois d'un gaz idéal: pour une masse donnée d'un gaz donné à une température constante, le produit de la pression et du volume est une valeur constante. Formule: pV = const. Décrit un processus isothermique.

LA SECONDE LOI SUR LA TERMODYNAMIQUE est l’une des lois fondamentales de la thermodynamique, selon laquelle un processus périodique est impossible, dont le seul résultat est de faire un travail équivalent à la quantité de chaleur reçue par le radiateur. Autre formulation: un processus est impossible, dont le seul résultat est le transfert d'énergie sous forme de chaleur d'un corps moins chauffé à un corps plus chauffé. V.d.t. exprime le désir d'un système constitué d'un grand nombre de particules en mouvement aléatoire, vers une transition spontanée d'états moins probables vers des états plus probables. Interdit la création d'une machine à mouvement perpétuel du second type.

LOI DE GAY-LUSSAKA - loi des gaz: pour une masse donnée d'un gaz donné à pression constante, le rapport volume / température absolue est une valeur constante, où = 1/273 K-1 est le coefficient de température de l'expansion en volume.

DALTON LAW est l’une des lois fondamentales des gaz: la pression d’un mélange de gaz parfaits chimiquement non-interagissants est égale à la somme des pressions partielles de ces gaz.

LOI PASCALE - loi fondamentale de l'hydrostatique: la pression exercée par des forces extérieures à la surface d'un liquide ou d'un gaz est transmise de manière égale dans toutes les directions.

La PREMIÈRE LOI DE LA THERMODYNAMIQUE est l’une des lois fondamentales de la thermodynamique, qui est la loi de la conservation de l’énergie pour un système thermodynamique: la quantité de chaleur Q fournie au système est utilisée pour modifier l’énergie interne du système U et faire fonctionner le système A contre les forces externes. Formule: Q = U + A. Sous-tend le travail des moteurs thermiques.

CHARLEL LAW est l’une des lois fondamentales du gaz: la pression d’une masse donnée d’un gaz idéal à volume constant est directement proportionnelle à la température: où p0 est la pression à 00 ° C, = 1 / 273,15 K-1 est le coefficient de température de la pression.

3. ELECTRICITE ET MAGNETISME

AMPERA LAW - loi d'interaction de deux conducteurs avec des courants; les conducteurs parallèles avec des courants d'une direction s'attirent, et avec des courants de la direction opposée ils se repoussent. A.z. également appelée loi qui détermine la force agissant dans un champ magnétique sur un petit segment d'un conducteur avec un courant. Ouvert en 1820 A.-M. Ampère.

LOI JOULE-LENZA - loi décrivant l'effet thermique du courant électrique. Selon D. - L.Z. la quantité de chaleur dégagée dans un conducteur lorsqu'un courant continu le traverse est directement proportionnelle au carré de l'intensité du courant, de la résistance du conducteur et du temps de transit.

LA CHARGE DE LA CONSERVATION DE LA LOI est l’une des lois fondamentales de la nature: la somme algébrique des charges électriques de tout système isolé électriquement reste inchangée. Dans le système électriquement isolé, Zs. permet l’apparition de nouvelles particules chargées (par exemple, lors de la dissociation électrolytique, de l’ionisation de gaz, de paires particule-antiparticule, etc.), mais la charge électrique totale des particules qui apparaissent doit toujours être nulle.

La loi pendante est la loi fondamentale de l'électrostatique, exprimant la dépendance de la force d'interaction de deux charges ponctuelles fixes sur la distance qui les sépare: deux charges ponctuelles fixes interagissent avec une force directement proportionnelle au produit des valeurs de ces charges et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. En SI, il ressemble à: La valeur est numériquement égale à la force agissant entre deux charges ponctuelles fixes de 1 C chacune, situées dans le vide à une distance de 1 m l'une de l'autre. K.z. est l'une des raisons expérimentales de l'électrodynamique.

RÈGLE DES MAINS GAUCHES - une règle qui détermine la direction de la force qui agit sur un conducteur avec un courant dans un champ magnétique (ou une particule chargée en mouvement). Il dit: si la main gauche est positionnée de telle sorte que les doigts allongés indiquent la direction du courant (vitesse des particules) et que les lignes de champ magnétique (lignes d'induction magnétique) pénètrent dans la paume de la main, le pouce rétracté indique la direction de la force agissant sur le conducteur (particule positive; dans le cas d'une particule négative, la direction de la force est opposée).

RÈGLE DE LENTS (LOW) - règle qui détermine la direction des courants d’induction qui se produisent pendant l’induction électromagnétique. D'après L. p. Le courant d'induction a toujours une direction telle que son propre flux magnétique compense les modifications du flux magnétique externe à l'origine de ce courant. Lp - une conséquence de la loi de conservation de l'énergie.

OMA LAW est l'une des lois fondamentales du courant électrique: l'intensité du courant électrique continu sur une section de circuit est directement proportionnelle à la tension aux extrémités de cette section et inversement proportionnelle à sa résistance. Il est valable pour les conducteurs métalliques et les électrolytes dont la température est maintenue constante. Dans le cas d'un circuit complet, il est formulé comme suit: l'intensité d'un courant électrique continu dans un circuit est directement proportionnelle à la tension de la source de courant et inversement proportionnelle à l'impédance du circuit électrique.

RÈGLE MAINS DROITES - la règle qui détermine 1) la direction du courant d'induction dans un conducteur se déplaçant dans un champ magnétique: si la paume de la main droite est positionnée de manière à inclure des lignes d'induction magnétique, et inclinée par le pouce pour diriger le mouvement

Un conducteur, puis quatre doigts étendus indiqueront la direction du courant d’induction; 2) la direction des lignes d'induction magnétique d'un conducteur rectiligne avec du courant: si le pouce de la main droite est positionné dans la direction du courant, la direction de la pince à quatre doigts du conducteur indiquera la direction des lignes d'induction magnétique.

LOIS DE FARADEY - les lois fondamentales de l'électrolyse. Première loi de Faraday: la masse d'une substance libérée sur une électrode lors du passage d'un courant électrique est directement proportionnelle à la quantité d'électricité (charge) passée dans l'électrolyte (m = kq = kIt). Le deuxième FZ: le rapport des masses des différentes substances subissant des transformations chimiques sur les électrodes lors du passage de la même charge électrique à travers l'électrolyte est égal au rapport des équivalents chimiques. Fondée en 1833-34 par M. Faraday. La loi généralisée de l'électrolyse a la forme:, où M est la masse molaire (atomique), z est la valence, F est la constante de Faraday. F.p. égal au produit de la charge électrique élémentaire à la constante d'Avogadro. F = e.NA. Détermine la charge dont le passage à travers l'électrolyte entraîne la libération sur l'électrode de 1 mole de substance monovalente. F = (96484,56 0,27) Cal / mol. Nommé en l'honneur de M. Faraday.

INDUCTION ELECTROMAGNETIQUE LA LOI est une loi qui décrit le phénomène de l'apparition d'un champ électrique lorsque le champ magnétique change (le phénomène de l'induction électromagnétique): la force électromotrice de l'induction est directement proportionnelle à la vitesse de changement du flux magnétique. Le coefficient de proportionnalité est déterminé par le système d'unités, la règle du signe - Lenz. La formule dans SI :, où F est le changement du flux magnétique et t est l’intervalle de temps pendant lequel ce changement s’est produit. Découvert par M. Faraday.

4. OPTIQUE

Principe de Huygens - une méthode pour déterminer la position du front d'onde à tout moment. Selon p. Tous les points traversés par le front d'onde au moment t sont des sources d'ondes sphériques secondaires et la position souhaitée du front d'ondes au moment t coïncide avec la surface qui enveloppe toutes les ondes secondaires. Permet d'expliquer les lois de la réflexion et de la réfraction de la lumière.

HUYGENS - FRENEL - PRINCIPLE - une méthode approximative pour résoudre les problèmes de propagation d’ondes. G.-F. La clause se lit comme suit: en tout point en dehors d'une surface fermée arbitraire englobant une source de lumière ponctuelle, une onde lumineuse excitée par cette source peut être représentée comme le résultat d'une interférence d'ondes secondaires émises par tous les points de la surface fermée spécifiée. Permet de résoudre des problèmes simples de diffraction de la lumière.

RÉFLEXIONS DE LA LOI SUR LES ONDES - le faisceau incident, le faisceau réfléchi et la perpendiculaire, restitués au point de chute du faisceau, sont situés dans le même plan, l'angle d'incidence étant égal à l'angle de réfraction. La loi est juste pour refléter.

RÉFLEXION DE LA LUMIÈRE - modification du sens de propagation de la lumière (onde électromagnétique) lors du passage d’un milieu à un autre, ce qui diffère du premier indice de réfraction. Pour la réfraction, la loi est remplie: le faisceau incident, le rayon réfracté et la perpendiculaire, restitués au point de l'incidence du rayon, sont situés dans un plan, et pour ces deux milieux, le rapport sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction est une constante appelée indice de réfraction relatif du deuxième milieu par rapport au premier.

La propagation directe de la lumière est la loi de l'optique géométrique, qui consiste dans le fait que dans un milieu homogène, la lumière se propage en ligne droite. Explique, par exemple, la formation d'ombre et de pénombre.

6. PHYSIQUE NUCLÉAIRE ET NUCLÉAIRE.

POSTULATS DE BORA - hypothèses de base introduites sans preuve par N. Bor et basées sur la théorie de BORA: 1) Le système atomique n'est stable que dans des états stationnaires correspondant à une séquence discrète de valeurs d'énergie atomique. Chaque changement de cette énergie est associé à la transition complète d'un atome d'un état stationnaire à un autre. 2) L'absorption et le rayonnement d'énergie par l'atome se produisent conformément à la loi, selon laquelle le rayonnement associé à la transition est monochromatique et a une fréquence: h = Ei-Ek, où h est la constante de la planche et Ei et Ek sont les énergies atomiques en régime permanent

10.2 LOIS PHYSIQUES FONDAMENTALES

Les lois physiques fondamentales sont les plus complètes à ce jour, mais reflètent approximativement les processus objectifs de la nature. Les différentes formes de mouvement de la matière sont décrites par diverses théories fondamentales. Chacune de ces théories décrit des phénomènes bien définis: mouvement mécanique ou thermique, phénomènes électromagnétiques.
  Il existe des lois plus générales dans la structure des théories physiques fondamentales, couvrant toutes les formes de mouvement de la matière et tous les processus. Ce sont les lois de symétrie ou invariance et les lois associées de conservation des quantités physiques.

10.2.1. Les lois de la conservation des quantités physiques
10.2.1.1. Loi de conservation de masse
10.2.1.2. Loi de conservation du momentum
10.2.1.3. Loi de conservation de charge
10.2.1.4. La loi de conservation de l'énergie dans les processus mécaniques

10.2.1. Les lois de la conservation des quantités physiques

Les lois de la conservation des grandeurs physiques sont des énoncés selon lesquels les valeurs numériques de ces grandeurs ne changent pas avec le temps dans aucun processus ou classe de processus. En fait, dans de nombreux cas, les lois de la conservation découlent simplement des principes de symétrie.
  L'idée de la conservation est apparue pour la première fois comme une conjecture purement philosophique sur la présence de l'inaltérable (stable) dans un monde en constante évolution. Même les anciens philosophes matérialistes sont venus au concept de la matière en tant que fondement indestructible et indispensable de toutes choses. D'autre part, l'observation de changements constants dans la nature a conduit à l'idée du mouvement éternel de la matière en tant que propriété importante de celle-ci. Avec l’avènement de la formulation mathématique de la mécanique sur cette base, des lois de conservation sont apparues.
Les lois de conservation sont étroitement liées aux propriétés de symétrie des systèmes physiques. Dans ce cas, la symétrie est comprise comme l'invariance des lois physiques vis-à-vis d'un certain groupe de transformations des quantités qui y entrent. La présence de symétrie conduit à ce que pour ce système il existe une quantité physique conservée. Si les propriétés de symétrie du système sont connues, on peut en règle générale trouver une loi de conservation et inversement.
  Ainsi, les lois de la conservation:
  1. Représenter la forme de déterminisme la plus courante.
  2. Confirmer l'unité structurelle du monde matériel.
  3. Permettre de conclure sur la nature du comportement du système.
  4. Découvrir l'existence d'un lien profond entre différentes formes de mouvement de la matière.
  Les lois de conservation les plus importantes applicables à tout système isolé sont les suivantes:
  - la loi de conservation et de transformation de l'énergie;
  - la loi de conservation de la quantité de mouvement;
  - la loi de conservation de la charge électrique;
  - La loi de conservation de masse.
  En plus des règles générales, il existe des lois de conservation qui ne sont valables que pour une classe limitée de systèmes et de phénomènes. Ainsi, par exemple, il existe des lois de conservation qui n’agissent que dans le micro-monde. C'est:
  - la loi de conservation du baryon ou de la charge nucléaire;
  - la loi de conservation de la charge lepton;
  - la loi de conservation du spin isotopique;
  - La loi de conservation de l'étrangeté.
  En physique moderne, une certaine hiérarchie de lois de conservation et de principes de symétrie a été découverte. Certains de ces principes sont remplis pour toutes les interactions, d'autres uniquement pour les fortes. Cette hiérarchie se manifeste clairement dans les principes internes de symétrie, qui opèrent dans le microcosme.
  Considérez les lois de conservation les plus importantes.

10.2.1.1. Loi de conservation de masse

Les transformations, les changements de substance dans la nature sont infiniment variés. Les chercheurs s'inquiétaient de la question: la substance est-elle conservée pendant ces changements? Chacun de nous a dû observer comment, avec le temps, l'usure de tout objet, même de l'acier, diminue. Mais cela signifie-t-il que les plus petites particules de métal disparaissent sans laisser de traces? Non, ils sont seulement perdus, dispersés dans différentes directions, jetés avec une litière, s'envolent, créant de la poussière.
D'autres transformations se produisent dans la nature. Par exemple, vous fumez une cigarette. Cela prend plusieurs minutes et il ne reste plus que du tabac, à l'exception d'un petit tas de cendres et d'une légère fumée bleuâtre dispersés dans l'air. Ou, par exemple, une bougie brûle. Progressivement, cela devient de moins en moins. Il n'y a même pas de cendres. La bougie et ses composants sont soumis à une transformation chimique de la combustion sans laisser de résidus. Les particules de tabac et une bougie ne volent pas en éclats, ne se perdent pas progressivement dans des endroits différents. Ils brûlent et disparaissent extérieurement sans laisser de trace.
  En observant la nature, les gens ont longtemps prêté attention à d'autres phénomènes, lorsque la substance semble sortir de rien. Par exemple, à partir d’une petite graine, une grande plante pousse dans un pot de fleurs et le poids de la terre incluse dans le pot reste presque le même. Quelque chose existant dans le monde peut-il réellement disparaître ou, au contraire, sortir de rien? En d'autres termes, la matière est-elle détruite ou indestructible à partir de laquelle toute la diversité de notre monde est construite?
  Plus de 2400 ans avant notre ère. e. Le célèbre philosophe de la Grèce antique, Démocrite, a écrit: "Rien ne peut arriver de rien, rien d'existant ne peut être détruit".
  Beaucoup plus tard, aux XVI - XVII siècles. cette idée a été reprise et déjà exprimée par de nombreux scientifiques. Cependant, de telles déclarations n'étaient qu'une conjecture et non une théorie scientifique, confirmée par des expériences. Pour la première fois, le grand scientifique russe M.V. a prouvé et confirmé cette position avec expérience. Lomonosov.
  Lomonosov était fermement convaincu de l'indestructibilité de la matière, que rien au monde ne pouvait disparaître sans laisser de trace. En cas de changement dans les substances, les interactions chimiques - qu’il s’agisse de corps simples se combinant pour former des corps complexes ou, au contraire, de corps complexes se décomposant en éléments chimiques distincts - la quantité totale de la substance reste inchangée. En d'autres termes, pour tous les changements, le poids total de la substance devrait rester inchangé. Supposons que, à la suite d'une réaction quelconque, deux substances en interaction disparaissent et qu'un tiers inconnu soit obtenu - le poids du composé nouvellement formé doit être égal au poids des deux premières.
  Comprenant parfaitement l’importance des lois de la conservation, l’indestructibilité de la matière pour la science, Lomonosov cherchait la confirmation de ses pensées. Il décida de répéter les expériences d'un scientifique anglais du 17ème siècle. R. Boyle.
  Boyle était intéressé à changer le poids du métal lorsqu'il était chauffé. Il a mis l'expérience suivante: il a mis un morceau de métal dans une cornue en verre et l'a pesé.
Puis, soudant le col étroit du vaisseau, le chauffa au feu. Deux heures plus tard, Boyle retirait le vaisseau de la flamme, rompait le col de la cornue et, après l'avoir refroidie, la pesait. Le métal a augmenté de poids.
  Cause Boyle a vu que, à travers le verre, les plus petites particules de «matière de feu» pénètrent dans le vaisseau et sont connectées au métal. À l'époque de Boyle et de Lomonosov, les scientifiques ont expliqué les phénomènes incompréhensibles de la nature à l'aide de diverses «matières» insaisissables, mais ils ne pouvaient pas dire ce qu'ils étaient. Lomonosov n'a pas reconnu l'existence d'une "matière" mystérieuse. Il était persuadé que la raison de l'augmentation de poids se trouvait ailleurs et a décidé de prouver qu'il n'existait pas de "matière de feu omniprésente", et que lors des transformations chimiques, le poids total de la substance des éléments impliqués dans la réaction reste inchangé.
  Lomonosov a répété l'expérience de Boyle et obtenu le même résultat: le poids du métal a augmenté. Il modifia ensuite l'expérience: après avoir chauffé la cornue et l'avoir refroidie, le bateau est pesé sans se rompre le cou. Il a donc prouvé que «sans l’air extérieur supposé, le poids du métal brûlé restera dans une mesure, peu importe que le feu pénètre dans la chambre».
  Le gain de poids dans le cas où la cornue était ouverte avant la pesée, explique Lomonosov par sa dépendance à l'absorption d'air par le métal. Nous savons maintenant que, lorsqu'ils sont chauffés, les métaux s'oxydent et se combinent à l'oxygène. Dans l'expérience de Boyle, le métal extrait l'oxygène de l'air dans une cornue fermée. Dans le même temps, son poids augmente tout autant que le poids de l'air dans la cornue diminue. De ce fait, le poids total de la cornue fermée et du corps qui y est placé ne change pas. Bien que l'oxydation se produise ici, la quantité totale de substance ne diminue pas et n'arrive pas - le poids des substances participant à la réaction ne change pas. Mais lorsqu’on ouvre la cornue à la place de l’oxygène de l’air qui a été absorbé par le métal, l’air extérieur va éclater à l’intérieur du ballon, ce qui augmentera le poids de la cornue.
  Alors M.V. Lomonosov a découvert la loi de conservation de la matière, ou, comme on l'appelle, la loi de conservation de la masse. 17 ans après Lomonossov, cette loi a été confirmée par de nombreuses expériences du chimiste français A. Lavoisier. À l'avenir, la loi de la conservation de masse a été maintes fois confirmée par de nombreuses et diverses expériences. Actuellement, c'est l'une des lois fondamentales qui sous-tendent les sciences naturelles.

10.2.1.2. Loi de conservation du momentum

Les mouvements du repos et du corps sont relatifs, la vitesse de déplacement dépend du choix du système de référence. Selon la seconde loi de Newton, que le corps soit au repos ou en mouvement uniforme et droit, le changement de vitesse de son mouvement ne peut se produire que sous l’action d’une force, c.-à-d. à la suite d'une interaction avec d'autres organismes.
  Il y a une quantité physique qui change de manière égale dans tous les corps sous l'action des mêmes forces, si la durée de l'action de la force est la même, égale au produit de la masse par sa vitesse et appelée impulsion du corps. Le changement de moment est égal au moment de la force appliquée. L’impulsion corporelle est une caractéristique quantitative du mouvement de translation des corps.
  Des études expérimentales sur les interactions de divers corps - des planètes et des étoiles aux atomes et aux électrons, en passant par les particules élémentaires - ont montré que, dans tout système de corps interagissant les uns avec les autres, en l'absence de forces d'autres corps non inclus dans le système, ou si la somme des forces en jeu est nulle, la somme géométrique les impulsions corporelles restent constantes.
  Le système des corps qui n'interagissent pas avec d'autres corps qui ne sont pas inclus dans ce système est appelé fermé. Ainsi, dans un système fermé, la somme géométrique des impulsions corporelles reste constante pour toutes les interactions des corps de ce système les uns avec les autres. Cette loi fondamentale de la nature s'appelle la loi de la conservation de la quantité de mouvement.
  L'utilisation d'un système de référence inertiel est une condition nécessaire pour l'applicabilité de la loi de conservation de la quantité de mouvement au système des corps en interaction. Le mouvement des jets est basé sur la loi de conservation de la quantité de mouvement, il est utilisé dans le calcul des explosions directionnelles, par exemple lors de la pose de tunnels dans les montagnes. Les vols spatiaux ont été rendus possibles par l’utilisation de fusées à plusieurs étages.

10.2.1.3. Loi de conservation de charge

Tous les phénomènes naturels ne peuvent pas être compris et expliqués en utilisant les concepts et les lois de la mécanique, de la théorie de la cinétique moléculaire de la structure de la matière et de la thermodynamique. Ces sciences ne disent rien sur la nature des forces qui lient les atomes et les molécules, maintiennent les atomes et les molécules de la matière dans un état solide à une certaine distance les uns des autres. Les lois de l'interaction des atomes et des molécules peuvent être comprises et expliquées à partir de l'idée qu'il existe des charges électriques dans la nature.
Le phénomène le plus simple et le plus quotidien dans lequel on découvre l'existence de charges électriques dans la nature est l'électrification des corps au contact. L'interaction des corps, détectée par électrification, s'appelle l'interaction électromagnétique et la quantité physique qui détermine l'interaction électromagnétique s'appelle la charge électrique. La capacité des charges électriques à être attirées et repoussées indique la présence de deux types de charges différents: positif et négatif.
  Les charges électriques peuvent apparaître non seulement à la suite de l'électrification lorsque des corps sont en contact, mais également lors d'autres interactions, par exemple sous l'influence d'une force (effet piézoélectrique). Mais toujours dans un système fermé, qui n'inclut pas de charges, pour toute interaction de corps, la somme algébrique (c'est-à-dire tenant compte du signe) des charges électriques de tous les corps reste constante. Ce fait établi expérimentalement s'appelle la loi de conservation de la charge électrique.
  Nulle part et jamais dans la nature des charges électriques du même signe n'apparaissent et ne disparaissent. L'apparition d'une charge positive est toujours accompagnée de l'apparition d'une valeur négative égale en valeur absolue mais opposée en signe. Ni les charges positives ni les charges négatives ne peuvent disparaître séparément si elles sont égales en valeur absolue.
  L'apparition et la disparition de charges électriques sur les corps s'expliquent dans la plupart des cas par les transitions de particules chargées élémentaires - des électrons - d'un corps à un autre. Comme on le sait, la composition de tout atome comprend un noyau chargé positivement et des électrons chargés négativement. Dans un atome neutre, la charge totale des électrons est exactement égale à la charge du noyau de l'atome. Le corps, composé d'atomes et de molécules neutres, a une charge électrique totale égale à zéro.
  Si, à la suite d'une interaction quelconque, une partie des électrons passe d'un corps à un autre, un corps reçoit une charge électrique négative et le second, une charge positive de même importance. Lorsque deux corps de charge opposée se touchent, les charges électriques ne disparaissent généralement pas sans laisser de trace, et le nombre excessif d'électrons passe d'un corps chargé négativement à un corps dont la partie des atomes avait un jeu incomplet d'électrons sur leur coquille.
Un cas particulier est la réunion d’antiparticules chargées élémentaires, par exemple un électron et un positron. Dans ce cas, les charges électriques positives et négatives disparaissent vraiment, annihilent, mais en pleine conformité avec la loi de conservation de la charge électrique, puisque la somme algébrique des charges d’un électron et d’un positron est nulle.

10.2.1.4. La loi de conservation de l'énergie dans les processus mécaniques

L'énergie mécanique est divisée en deux types: potentiel et cinétique. L'énergie potentielle caractérise les corps en interaction et le mouvement cinétique. Les énergies potentielles et cinétiques ne changent que par suite d'une telle interaction de corps, dans laquelle les forces agissant sur les corps effectuent un travail non nul.
  Nous examinons maintenant la question du changement d'énergie lors de l'interaction de corps qui forment un système fermé. Si plusieurs corps n'interagissent que par des forces d'élasticité et qu'aucune force externe n'agit, alors pour toutes les interactions de corps, la somme des énergies cinétique et potentielle des corps reste constante. Cette déclaration s'appelle la loi de conservation de l'énergie dans les processus mécaniques.
  La somme des énergies cinétiques et potentielles des corps est appelée énergie mécanique totale. Par conséquent, la loi de conservation de l'énergie peut être formulée de la manière suivante: l'énergie mécanique totale d'un système fermé de corps en interaction avec les forces de force et d'élasticité reste constante.
  Le contenu principal de la loi de conservation de l’énergie n’est pas seulement d’établir le fait de conserver l’énergie mécanique totale, mais aussi d’établir la possibilité de transformations mutuelles des énergies cinétiques et potentielles dans une mesure quantitative égale lors de l’interaction des corps.
  La loi de conservation de l'énergie mécanique totale dans les processus impliquant des forces élastiques et des forces de gravitation est l'une des lois fondamentales de la mécanique. La connaissance de cette loi simplifie la résolution de nombreux problèmes d'une grande importance dans la vie pratique.
  Par exemple, l’énergie des rivières est largement utilisée pour produire de l’électricité. Pour ce faire, construisez des barrages en bloquant la rivière. Sous l'effet de la gravité, l'eau du réservoir situé derrière le barrage descend rapidement dans le puits et acquiert de l'énergie cinétique. Lorsqu'un courant d'eau en mouvement rapide entre en collision avec les pales d'une turbine hydraulique, l'énergie cinétique du mouvement de translation de l'eau est convertie en énergie cinétique du mouvement de rotation des rotors de la turbine, puis à l'aide d'un générateur électrique en énergie électrique.
L'énergie mécanique n'est pas conservée si des forces de friction agissent entre les corps. Une voiture se déplaçant sur une portion de route horizontale après avoir éteint le moteur suit un certain chemin et s’arrête sous l’effet des forces de friction. Pendant le freinage de la voiture, les plaquettes de frein, les pneus de la voiture et l'asphalte ont été chauffés. Sous l'effet des forces de friction, l'énergie cinétique de la voiture n'a pas disparu mais s'est transformée en énergie interne du mouvement thermique des molécules.
  Ainsi, dans toutes les interactions physiques, l’énergie ne naît pas, mais se transforme seulement d’une forme à l’autre. Ce fait expérimentalement établi s'appelle la loi de la conservation et de la transformation de l'énergie.
  Les sources d'énergie sur la terre sont nombreuses et variées. Autrefois, les hommes ne connaissaient qu'une source d'énergie: la force musculaire et le pouvoir des animaux domestiques. L'énergie a été renouvelée au détriment de la nourriture. À présent, la majeure partie du travail est effectuée par les voitures: divers types de combustibles fossiles leur servent de source d’énergie: charbon, tourbe, pétrole, ainsi que l’énergie éolienne et hydraulique.
  Si vous tracez la «généalogie» de tous ces types d’énergie, il s’avère que tous sont l’énergie des rayons du soleil. L'énergie de l'espace qui nous entoure est accumulée par le Soleil sous la forme de l'énergie des noyaux atomiques, des éléments chimiques, des champs électromagnétiques et gravitationnels. Le Soleil, à son tour, fournit à la Terre de l’énergie, qui se manifeste sous forme d’énergie éolienne et houlomotrice, des marées et des reflux, sous forme de géomagnétisme, de divers types de radiations (y compris la radioactivité du sous-sol, etc.), l’énergie musculaire du monde animal.
  L’énergie géophysique est libérée sous forme de phénomènes naturels naturels (volcanisme, tremblements de terre, orages, tsunamis, etc.), de métabolisme dans les organismes vivants (constituant la base de la vie), de travaux utiles sur les corps en mouvement, de modification de leur structure, de qualité, de transfert d’informations, de stockage et de stockage. énergie dans divers types de batteries, condensateurs, dans la déformation élastique de ressorts, membranes.
Toute forme d'énergie se transformant en mouvement mécanique, réactions chimiques et rayonnement électromagnétique finit par se transformer en chaleur et se dissiper dans l'espace environnant. Ce phénomène se manifeste sous la forme de processus explosifs, combustion, décomposition, fusion, évaporation, déformation, décroissance radioactive. Il existe une circulation de l'énergie dans la nature, caractérisée par le fait que non seulement le chaos se matérialise dans l'espace, mais aussi le processus inverse - la mise en ordre de la structure, qui se voit clairement dans la formation, la transformation et l'apparition de nouveaux champs électromagnétiques et gravitationnels, qui transmettent à nouveau leur énergie. nouveaux «systèmes solaires». Et tout retourne à la normale.
  La loi de conservation de l'énergie mécanique a été formulée par le scientifique allemand A. Leibniz. Ensuite, le scientifique allemand Yu.R. Meyer, le physicien anglais J. Joule et le scientifique allemand G. Helmholtz ont expérimenté les lois de la conservation de l'énergie dans des phénomènes non mécaniques.
  Ainsi, au milieu du XIXe siècle. les lois de la conservation de la masse et de l'énergie se sont formées, lesquelles ont été interprétées comme les lois de la conservation de la matière et du mouvement. Au début du XX siècle. Ces deux lois de conservation ont été fondamentalement révisées en relation avec l'avènement de la théorie de la relativité restreinte: lors de la description de mouvements à vitesses proches de la vitesse de la lumière, la mécanique newtonienne classique a été remplacée par la mécanique relativiste. Il s'est avéré que la masse, déterminée par les propriétés d'inertie du corps, dépend de sa vitesse et, par conséquent, caractérise non seulement la quantité de matière, mais également son mouvement. Le concept d'énergie a également subi un changement: l'énergie totale était proportionnelle à la masse (E = mc2). Ainsi, la loi de conservation de l'énergie dans la théorie spéciale de la relativité réunissait naturellement les lois de conservation de la masse et de l'énergie qui existaient dans la mécanique classique. Individuellement, ces lois ne sont pas appliquées, c'est-à-dire Il est impossible de caractériser la quantité de matière sans tenir compte de son mouvement et de ses interactions.
  L’évolution de la loi de conservation de l’énergie montre que les lois de conservation, tirées de l’expérience, ont besoin de vérifications et de raffinements expérimentaux. On ne peut pas être sûr qu'avec l'élargissement des limites de la connaissance humaine, cette loi ou sa formulation spécifique resteront justes. La loi de conservation de l'énergie, de plus en plus raffinée, est progressivement transformée d'une déclaration abstraite et indéfinie en une forme quantitative exacte.

10.2.1.5. Les lois de la conservation dans le micro-monde

Les lois de conservation dans la théorie quantique, en particulier dans la physique des particules, jouent un rôle important. Les lois de la conservation définissent les règles de sélection dont la violation violerait les lois de la conservation. En plus des lois de conservation énumérées qui ont lieu dans la physique des corps macroscopiques, de nombreuses lois de conservation spécifiques sont apparues dans la théorie des particules élémentaires, ce qui nous permet d’interpréter les règles de sélection observées dans la pratique. Telle est, par exemple, la loi de conservation du baryon ou charge nucléaire, qui s’applique dans tous les types d’interactions. Selon lui, la substance nucléaire est préservée: la différence entre le nombre de particules lourdes (baryons) et le nombre de leurs antiparticules ne change pas dans aucun processus. Les particules élémentaires légères - les leptons (électrons, neutrinos, etc.) sont également sauvegardées.
  Il existe également des lois de conservation approximatives qui sont exécutées dans certains processus et violées dans d'autres. De telles lois de conservation ont un sens si vous pouvez spécifier la classe de processus dans laquelle elles sont exécutées. Par exemple, les lois de conservation de l'étrangeté, du spin isotopique et de la parité sont strictement respectées dans les processus en cours en raison d'une interaction forte, mais sont violées dans les processus en interaction faible. L'interaction électromagnétique viole la loi de la conservation du spin isotopique. Ainsi, la recherche sur les particules élémentaires a de nouveau rappelé la nécessité de vérifier les lois de conservation existantes dans chaque domaine de phénomènes. Des expériences complexes sont en cours dans le but de détecter d'éventuelles violations mineures des lois de conservation dans le micro-monde.
  La vérification des lois de conservation mécanique est la vérification des propriétés fondamentales correspondantes de l'espace-temps. Pendant longtemps, on a considéré qu'outre les éléments de symétrie énumérés (la conservation de l'énergie est associée à l'uniformité du temps, la conservation de la quantité de mouvement - à l'homogénéité de l'espace), l'espace-temps présente une symétrie miroir. invariance vis-à-vis de l'inversion spatiale. Il faudrait alors préserver la parité. Cependant, en 1857, la non-conservation de la parité dans les interactions faibles est expérimentalement découverte, ce qui pose la question de la révision des vues sur la symétrie de l’espace-temps et les lois fondamentales de la conservation (en particulier sur les lois de la conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement).