mexanik harakat. Harakatning nisbiyligi. Bir tekis va bir xil tezlashtirilgan to'g'ri chiziqli harakat
Mexanik harakat - tananing (yoki uning qismlarining) boshqa jismlarga nisbatan holatining o'zgarishi. Masalan, metroda eskalatorda ketayotgan odam eskalatorning o'ziga nisbatan dam oladi va tunnel devorlariga nisbatan harakatlanadi; Elbrus tog'i Yerga nisbatan tinch holatda va Quyoshga nisbatan Yer bilan birga harakat qiladi.
Ushbu misollardan ko'rinib turibdiki, har doim harakat ko'rib chiqiladigan jismni ko'rsatish kerak, u deyiladi. ma'lumot organi. Koordinatalar tizimi, u bog'langan ma'lumot organi va vaqtni o'lchashning tanlangan usuli mos yozuvlar tizimi.
Tana holati o'rnatiladi muvofiqlashtirish. Keling, ikkita misolni ko'rib chiqaylik. Yer yaqinidagi orbitadagi orbital stantsiyaning o'lchamlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin va stansiya bilan bog'langanda kosmik kemaning traektoriyasini hisoblashda uning o'lchamlarini hisobga olmasdan turib bo'lmaydi. Shunday qilib, ba'zida tananing o'lchamlari unga bo'lgan masofaga nisbatan e'tibordan chetda qolishi mumkin, bu hollarda tana hisobga olinadi. moddiy nuqta. Moddiy nuqta harakatlanadigan chiziq deyiladi traektoriya. Traektoriya uzunligi yo'l (t) deb ataladi. Yo'lning birligi metr (m).
Mexanik harakat uchta fizik kattalik bilan tavsiflanadi: siljish, tezlik va tezlanish.
Harakatlanuvchi nuqtaning boshlang'ich holatidan yakuniy holatiga chizilgan yo'naltirilgan chiziq segmenti deyiladi harakatlanuvchi(lar). Siqish vektor kattalikdir. Harakat birligi - metr (m).
Tezlik- tananing harakat tezligini tavsiflovchi vektor jismoniy miqdor, son jihatdan kichik vaqt oralig'idagi harakatning ushbu davr qiymatiga nisbatiga teng. Agar bu vaqt oralig'ida notekis harakatlanish tezligi o'zgarmasa, vaqt oralig'i etarlicha kichik hisoblanadi. Tezlikning aniqlovchi formulasi v = s/t. Tezlik birligi m/s. Amalda tezlik birligi km/soat (36 km/soat = 10 m/s) dan foydalaniladi. Tezlikni spidometr bilan o'lchang.
Tezlashtirish- tezlikning o'zgarish tezligini tavsiflovchi vektor jismoniy miqdor, bu tezlik o'zgarishining ushbu o'zgarish sodir bo'lgan vaqt davriga nisbatiga son jihatdan teng. Agar tezlik butun harakat vaqti davomida bir xil o'zgarsa, tezlashuvni a \u003d (v - v 0) / t formulasi bo'yicha hisoblash mumkin. Tezlanishning birligi m/s 2 ga teng.
Xususiyatlari mexanik harakat asosiy kinematik tenglamalar bilan o'zaro bog'langan:
Tasavvur qilaylik, jism tezlanishsiz harakatlanmoqda (samolyot marshrutda), uning tezligi uzoq vaqt davomida o'zgarmaydi, a = 0, u holda kinematik tenglamalar quyidagicha ko'rinadi:
Jismning tezligi o'zgarmaydigan, ya'ni tana har qanday teng vaqt oralig'ida bir xil miqdorda harakatlanadigan harakat deyiladi. bir tekis to'g'ri chiziqli harakat.
Uchirish vaqtida raketaning tezligi tez ortadi, ya'ni tezlashuv a > O, a = const.
Bunday holda, kinematik tenglamalar quyidagicha ko'rinadi:
Bunday harakatda tezlik va tezlanish bir xil yo'nalishga ega va tezlik har qanday teng vaqt oralig'ida bir xil tarzda o'zgaradi. Ushbu turdagi harakat deyiladi bir xilda tezlashtirilgan.
Avtomobil tormozlanganda tezlik har qanday teng vaqt oralig'ida teng ravishda kamayadi, tezlashuv harakatga qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltiriladi; tezlik pasayganda, tenglamalar quyidagi shaklni oladi:
Bunday harakat deyiladi bir xil darajada sekin.
Jismning harakatini tavsiflovchi barcha jismoniy miqdorlar (tezlik, tezlanish, siljish), shuningdek, traektoriya turi bir tizimdan ikkinchisiga o'tishda o'zgarishi mumkin, ya'ni harakatning tabiati ramka tanlashga bog'liq. Malumot uchun, bu erda harakatning nisbiyligi o'zini namoyon qiladi. Masalan, samolyot havoda yoqilg'i bilan to'ldirilmoqda. Samolyot bilan bog'langan mos yozuvlar tizimida boshqa samolyot dam oladi, Yer bilan bog'langan mos yozuvlar tizimida esa ikkala samolyot harakatda. Velosipedchi harakatlanayotganda, aks bilan bog'langan mos yozuvlar tizimidagi g'ildirak nuqtasi 1-rasmda ko'rsatilgan traektoriyaga ega.
Yer bilan bog'langan mos yozuvlar tizimida traektoriyaning turi boshqacha tarzda yoziladi
mexanik harakat. Harakatning nisbiyligi. Bir tekis va bir xil tezlashtirilgan to'g'ri chiziqli harakat.
Jismning boshqa jismlarga nisbatan holatini o'zgartirish mexanik harakat deyiladi. Ta'rifdan ko'rinib turibdiki, mexanik harakat asosan nisbiydir, shuning uchun jismning holatining o'zgarishi boshqa jismlarga nisbatan aniqlanadi, bu esa o'z navbatida uchinchi jismlarga nisbatan harakatlanishi mumkin va hokazo. Quyidagi misolni ko'rib chiqing: a. shisha harakatlanuvchi poezd stolida. Ko'rinib turibdiki, stakan poezdda ketayotgan kuzatuvchi nuqtai nazaridan va platformada turgan kuzatuvchi nuqtai nazaridan harakatlanayotganda harakatsiz.
Fizikaning asosiy vazifasi - bu jismning harakatini tasvirlash, ya'ni biz har qanday vaqtda tananing o'rnini topishimiz mumkin bo'lgan qonunni topishimiz kerak. Jismning fizikadagi o'rnini aniqlash mos yozuvlar tizimi. IN fizika ba'zi bir nuqtani (ba'zi tanani) oladi, unga nisbatan biz tananing holatini aniqlaymiz. Bunday nuqta (tana) deyiladi ortga hisoblashning boshlanishi.
Shuningdek mos yozuvlar nuqtasida nol koordinatalarga ega bo'lgan koordinata o'qlarini kiriting. Umuman olganda, bizning makonimiz uch o'lchovli va shuning uchun biz undamiz umumiy holat 3 ta koordinata o'qi kerak, lekin ko'pincha harakatni tasvirlash uchun bunday koordinatalar kerak emas. Futbolchining maydon bo'ylab harakatini tasvirlash uchun ikkita koordinata, lapellari bo'lmagan avtomobil yo'li bo'ylab harakatlanishini tasvirlash uchun bitta koordinata kifoya qiladi.
Shunday qilib, kelib chiqishiga, tananing holatini aniqlash uchun qo'shishimiz kerak koordinata o'qlarining yo'nalishlari, busiz koordinatalar tizimini qurish mumkin emas.
Bundan tashqari, allaqachon tuzilgan koordinatalar tizimiga, biz harakatni to'liq tavsiflash uchun vaqt ma'lumotnoma tizimini to'ldirishimiz kerak. Vaqt yagona mumkin bo'lgan yo'nalishga ega bo'lganligi sababli, vaqt ma'lumotnomasining faqat boshlanishini ko'rsatish kifoya. Boshlanish, koordinata o'qlarining yo'nalishi va vaqtning kelib chiqishi mos yozuvlar tizimini aniqlaydi.
O'zgartirish - bu moddiy nuqtaning boshlang'ich holatidan oxirgi nuqtagacha chizilgan vektor. Ko'chish moddiy nuqtaning radius vektorining o'zgarishini tavsiflaydi. Ko'chish tananing ma'lum vaqt ichida boshlang'ich holatidan qanchalik uzoq va qaysi yo'nalishda siljishini ko'rsatadi.
Mexanik harakat o'rtacha er tezligi bilan tavsiflanadi, bu yo'lning uning o'tishiga sarflangan vaqt oralig'iga nisbatiga teng skalyar qiymatdir.
Harakat bir lahzali tezlik bilan tavsiflanadi - cheksiz kichik vaqt oralig'idagi o'rtacha tezlik. Tezlik - bu tananing harakatining ushbu harakat sodir bo'lgan vaqt oralig'iga nisbati chegarasiga teng vektor jismoniy miqdor:
Umuman olganda, harakat paytida tezlik vaqtga bog'liq, ya'ni.gif "width="230" height="20"> - bir tekis harakat bilan koordinata tenglamasi.Quyida bir xildagi tezlik va vaqt koordinatalarining grafiklari keltirilgan. harakat.
Biroq, aksariyat hollarda jismlarning harakatlari bir xil emas.
Yo‘lni Vx(t) grafigi ostidagi maydon sifatida topish mumkinligidan foydalanib, kerakli maydon balandligi t, asoslari V va Vo bo‘lgan trapetsiya ekanligini ko‘rish mumkin.
|
|
Telefon aloqasi. Kuch. Nyutonning dinamika qonunlari.
Jismning harakatini tasvirlash uchun mos yozuvlar tizimi kerak. Biroq, hamma mos yozuvlar tizimlari bir xil emas. Xususiyatlariga ko'ra, mos yozuvlar tizimlari ikki guruhga bo'linadi: inertial va inertial emas. Inertial sanoq sistemasi - tashqi ta'sirlardan xoli jism unda bir tekis va to'g'ri chiziqli harakatlanadigan sanoq sistemasi. Biroq ideal inertial sanoq sistemasini topish mumkin emas. Bunday tizimni yaratish uchun mos yozuvlar nuqtasi sifatida foydalanish mumkin bo'lgan ideal erkin jismni topish kerakligini ko'rish oson, ammo bu mumkin emas. Nyutonning birinchi qonunida aytilishicha, inertial sanoq sistemalari mavjud bo'lib, ularda jism o'z tezligini doimiy ravishda ushlab turadi, agar unga boshqa jismlar ta'sir qilmasa yoki boshqa jismlarning harakatlari bekor bo'lmasa. Bu qonun postulat. Biroq, umuman olganda, inertial sanoq sistemasidagi jismning tezligi unga boshqa jismlar ta'sir qilishiga qarab o'zgaradi. Bu qonun va Galiley o'zgarishlaridan kelib chiqadiki, cheksiz ko'p inertial sanoq sistemalari mavjud. Darhaqiqat, kelib chiqishi inertialga nisbatan doimiy tezlik bilan harakatlanadigan har qanday sanoq sistemasining o'zi inertial ekanligi aniq.
Oddiylik uchun ikkita jismdan tashkil topgan tizimni ko'rib chiqaylik, ulardan biri ta'sir qiladi, ikkinchisi esa harakat qiladi va shuning uchun tezlashuvga ega va o'z impulsini o'zgartiradi. Biroq, tajriba shuni ko'rsatadiki, harakatga va harakatga tobe bo'lish juda noto'g'ri, chunki ikkala jism ham tezlashuvga ega va shunga mos ravishda bir-biridan ta'sirlanadi. Jismlarning bir-biriga yoki o'zaro ta'siri mavjud telefon aloqasi.
Fizikadagi asosiy qonunlar saqlanish qonunlaridir. Shuning uchun mexanika taraqqiyotining kelib chiqishida ham ular mexanik harakat uchun qandaydir invariantni, ya'ni har qanday tizimda doimo saqlanib qoladigan qandaydir miqdorni topishga harakat qildilar, agar bu tizimda tashqi ta'sirlar bo'lmasa. Biz bunday tizimni yopiq deb ataymiz. Jismlarning yopiq tizimi - bu bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi, lekin boshqa jismlar bilan o'zaro ta'sir qilmaydigan jismlar yig'indisidir. Bunday tizim uchun ular tarixan deb nomlangan doimiy qiymatni topishga harakat qilishdi harakat miqdori yoki keyingi nomi, puls. Har qanday postulat singari, impulsning saqlanish qonunini faqat tajriba yo'li bilan olish mumkin. To'g'ri, bu holatda, tarixan shunday bo'ldiki, biror narsa yopiq tizimda saqlanishi kerak, deb taxmin qilishdi fiziklar, ammo aniq nima aniq emas edi. Impulsning saqlanish qonuni birinchi marta Rene Dekart tomonidan ishlab chiqilgan bo'lib, u koinotda o'smaydigan yoki kamaymaydigan ma'lum miqdordagi harakat mavjudligini taklif qildi.
Dekart, biz harakat miqdori haqida gapirayotganimiz sababli va harakat ko'rsatkichi tezlik bo'lganligi sababli, bu qiymat (bundan keyin biz uni zamonaviy impulsga ko'ra deb ataymiz va uni quyidagicha belgilaymiz) taklif qildi. p) tezlikka proportsional: p ~ V va tezlikdan tashqari, faqat bog'liq harakatni to'plash uchun tananing o'zi xususiyatlaridan. Dekart tananing bu qobiliyatini inertial massa deb atagan. Keyin, Dekartning so'zlariga ko'ra, p = mV. Dekart taxmin qilmagan yagona narsa shundaki, impuls, tezlik kabi, vektor miqdori va impulsning ta'rifi quyidagicha bo'ladi: http://pandia.ru/text/78/124/images/image010.jpg" width= "120 "height="18">, bunda yig'ish yopiq tizimga kiritilgan barcha jismlar bo'yicha amalga oshiriladi va m i- inertial massa.
Fizikada bir jismning boshqasiga ta'siri kuch deyiladi. Keling, qanday xususiyatlarga ega ekanligini ko'rib chiqaylik.
1. Kuch - bu fizik miqdor, ya'ni bu shunchaki tushuncha, atama emas, balki kuch birligi sifatida qabul qilingan qandaydir standart bilan taqqoslash yordamida raqamlar bilan ifodalanishi mumkin bo'lgan fizik miqdordir.
2. Inertial sanoq sistemasida tinch holatda bo‘lgan jismni ko‘rib chiqaylik, unga prujinani ulab, tortamiz. Tana harakat qiladi va biz uni tortadigan yo'nalishda harakatlana boshlaydi. Kuchning mavjudligi bahorning kengayishi bilan ko'rsatiladi. E'tibor bering, tana aynan biz uni tortadigan yo'nalishda harakat qiladi, bu esa kuch borligini ko'rsatadi yo'nalish, ya'ni vektor kattalikdir. Keling, tajriba shartlarini o'zgartiramiz: biz yana bir buloqni biriktiramiz va buloqlarni qarama-qarshi yo'nalishda tortamiz. Bunday holda, buloqlarning cho'zilishi kuchlarning mavjudligini ko'rsatsa ham, tananing harakatsiz bo'lishiga erishish mumkin. Bu kuchlarni qo'shish mumkinligini ko'rsatadi va ularning vektor tabiatini tasdiqlaydi.
Shunday qilib, biz kuch vektor jismoniy miqdor ekanligini aniqladik. Uni boshqa jismoniy miqdorlar bilan bog'lash va o'lchov birligini kiritish kerak.
Tajribadan ma'lumki, tashqaridan o'zaro ta'sir bo'lmaganda, jismlar tizimining impulsi saqlanib qoladi. Shunday qilib, tananing impulsining o'zgarishi tanaga kuch ta'sir qilishining ko'rsatkichidir. Bahor bilan bog'liq tajribamizni ko'rib chiqing. Shubhasiz, prujina qancha ko'p cho'zilgan bo'lsa, ya'ni kuch qanchalik katta bo'lsa, tezlanish shunchalik katta bo'ladi va shuning uchun impuls tezroq o'zgaradi, ya'ni.gif" width="212" height="47"> Kuch massa ko'paytmasiga teng. va tezlashtirish Tarixiy jihatdan bu formula katta mashhurlikka erishdi.
Tanaga bir emas, balki bir nechta kuchlar ta'sir qiladigan vaziyatni ko'rib chiqing. Kuch vektor kattalik bo'lgani uchun va vektor kattaliklari qo'shilishi mumkin bo'lganligi sababli biz tanaga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarni qo'shamiz: http://pandia.ru/text/78/124/images/image014.jpg" width="74" balandligi = "22" > .
tana tezligi. Impulsning saqlanish qonuni. Impulsning saqlanish qonunining tabiatda namoyon bo`lishi va texnikada qo`llanilishi.
Moddiy nuqta X o'qi bo'ylab harakat qilganda, unga ta'sir qiluvchi F ham x jismning koordinatasiga bog'liq. shuningdek, vaqti-vaqti bilan. Bu shuni anglatadiki, kuch koordinata va vaqtning funktsiyasidir: F = F(x, t).
Keling, kuch ta'sirining davomiyligi jismning harakatiga qanday ta'sir qilishini ko'rib chiqaylik. Matematik hisob-kitoblarni soddalashtirish uchun biz buni taxmin qilamiz
Kuch moduli x koordinatasiga bog'liq emas
0 ga teng vaqt momentida harakat qila boshlagan kuch butun vaqt davomida doimiy bo'lib qoladi
Kuch ta'sirining vaqt xarakteristikasi kuchning impulsi hisoblanadi. Kuch impulsi kuch va uning ta'sir qilish davomiyligi mahsulotidir:
Kuchning impulsi - bu kuch ta'sirining vaqtinchalik xususiyati. Kuch impulsining birligi Nyuton/s
Kuch impulsi son jihatdan F va t tomonlari boʻlgan toʻrtburchakning maydoniga teng.
Jismning impulsi - bu tananing massasi va uning tezligi mahsulotiga teng bo'lgan va tezlik yo'nalishiga ega bo'lgan vektor jismoniy miqdor. Impulsning birligi sekundiga kilogramm-metr (kg m/s).
Jismning impulsining o'zgarishi unga ta'sir qiluvchi kuchning impulsi bilan aniqlanadi; kuchning impulsi kuchning mahsuloti va uning ta'sir qilish vaqti bilan tavsiflanadi. Shuning uchun tanaga o'xshash ta'sir sezilarli vaqt davomida harakat qiladigan juda kichik kuch va qisqa vaqt davomida ta'sir qiluvchi katta kuch bo'lishi mumkin. Bu ta'sir xokkeychilarga yaxshi ma'lum. Kuchli otish paytida, tayoqning shayba bilan aloqa qilish vaqti sekundga teng bo'lsa, kuchli, ammo qisqa muddatli bosish bilan uning tezligiga to'g'ri keladi. Agar shaybani uloqtirish paytidagi kuch impulsi chertish paytidagi kuch impulsiga teng bo'lsa, u holda soyali to'rtburchaklar maydonlari teng bo'ladi.
Yopiq tizim - bu tashqi kuchlarning natijasi nolga teng bo'lgan jismlar tizimi. Tizim jismlari orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari ichki kuchlar deyiladi. To'plarning to'qnashuvida Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra ikkinchidan birinchi to'pga ta'sir etuvchi kuch mutlaq qiymati bo'yicha teng va yo'nalishi bo'yicha birinchidan ikkinchi sharga ta'sir etuvchi kuchga qarama-qarshi bo'ladi.
Keling, bu kuchlar uchun ifodalarni yozamiz. (formulaning kelib chiqishi)
Tenglikning o'ng tomonida vaqtning boshlang'ich momentidagi tizimning umumiy impulslari, chap tomoni esa o'zaro ta'sir (to'qnashuv) natijasida olingan ixtiyoriy vaqt momentidagi jismlarning impulslarining yig'indisini o'z ichiga oladi.
Bu shuni anglatadiki, to'qnashuv paytida tizimning umumiy impulsi saqlanib qoladi. Yopiq jismlar tizimining umumiy impulsi tizim jismlarining bir-biri bilan har qanday o'zaro ta'siri uchun doimiy bo'lib qoladi. Impulsning saqlanish qonuni namoyon boʻlishiga asosiy misollardan biri reaktiv harakat – maʼlum tezlikda jismdan (uning istalgan qismidan) ajralganda sodir boʻladigan harakatdir. Masalan, yadroni qurolning barrelidan ajratish. O't o'chiruvchilar suv oqimini yonayotgan ob'ektga yo'naltirish orqali orqaga qaytishni boshdan kechirishadi.Suv transporti impulsning saqlanish qonuni tufayli harakat qiladi. Tabiatda meduza kabi reaktiv orqaga qaytish tufayli harakatlanadigan tirik organizmlar mavjud.
Umumjahon tortishish qonuni. Gravitatsiya. Tana vazni. Og'irliksizlik.
Umumjahon tortishish qonuni Nyuton tomonidan Galiley va Kepler ishlari asosida hamda Nyutonning uchinchi va ikkinchi qonunlaridan foydalangan holda shakllantirilgan. Keling, Nyutonning fikrini takrorlaylik.
Massalari m 1 va m 2 bo'lgan ikkita jismni ko'rib chiqaylik. Kepler ishlaridan barcha kosmik jismlar o'rtasida tortishish kuchlari borligi kelib chiqdi. Bunday kuchlar massaga ega bo'lgan barcha jismlar o'rtasida harakat qiladi deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri. Galiley yer yuzasiga yaqin joylashgan har qanday jismning tezlanishi bir xil g =9,8 m/s 2 ekanligini aniqladi. Agar biz bu kuchni tortishish kuchi deb hisoblasak (bizning zamonamizda buni bir ma'noda aytishimiz mumkin, chunki jami 4 turdagi o'zaro ta'sir mavjud va u qolgan 3 tadan birortasi bo'lishi mumkin emas), u holda Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, bu kuch http://pandia.ru /text/78/124/images/image016_2.gif" width="75" height="20">. Shu bilan birga, tortishish kuchi ular orasidagi masofaga bog'liqligi aniq. bu bog'liqlikni aniqlang, tortishish tezlanishining Yerdan balandlikka bog'liqligini aniqlashning o'zi kifoya.Nyuton Oyning Yer atrofidagi harakatidan foydalangan.Oyning markazga yo'naltirilgan tezlashuvi tezlanishiga teng bo'lishi kerakligini hisobga olsak. Nyuton o'z orbitasining balandligida erkin tushishini va Oyning Yer atrofida aylanish davrini va unga bo'lgan masofani bilgan holda, Nyuton Oyning balandligidagi erkin tushish tezlashishi sirtdagiga qaraganda necha marta kamligini hisoblab chiqdi. yerdan . 1/ ga kamayishi ma'lum bo'ldi.r2 Nyuton butun dunyo tortishish qonunini http://pandia.ru/text/78/124/images/image018_2.gif" width="75" height="41 src="> shaklida nashr etdi.
Gravitatsiya doimiysi tajriba asosida aniqlandi va teng bo'lib chiqdi G \u003d 6,67 * 10 -11 N * m 2 / kg 2.
Yerda barcha jismlarga ta'sir qiluvchi va Yerga tortishish kuchi tufayli yuzaga keladigan kuchni ko'rib chiqing. Bu kuch tortishish deb ataladi. Ushbu kuch ta'sirida Yerdagi barcha jismlar, boshqa kuchlar bo'lmaganda, tortishish sohasida quyidagilarga teng tezlanishga ega bo'ladi: 
.
Bu yerda M – Yerning massasi, R – Yerning radiusi, h – jismning Yer yuzasidan balandligi.
Bu tezlanish erkin tushish tezlanishi deyiladi, g harfi bilan belgilanadi va keyin tortishish kuchini quyidagicha yozish mumkin > Bu tenglamalar orasidagi farq shundaki, birinchisi muvozanat holatidan (t=0 x( da) boshlanadigan tebranishlarga mos keladi. 0)=Asin0=0), ikkinchisi - maksimal og'ish holatidan (t=0 da x(0)=Acos0 =A) s - garmonik chastota, 1 / s bilan o'lchanadi va p = sifatida davr bilan bog'liq. 2p / T. Tebranish tizimining parametrlaridan garmonik chastota aniqlanadi Bu erdan, davr
Erkin tebranishlar bilan mexanik energiyaning saqlanish qonuni bajariladi, ya'ni. kinetik energiya potentsialga aylanadi va aksincha. Umumiy energiya saqlanadi. Demak, tezlik muvozanat holatida maksimal (potentsial energiya 0) va /x/ = A da 0 ga teng.
U holda tebranishlarning umumiy energiyasi x=A da siqilgan prujinaning energiyasidir
Kinetik energiyaning maksimal qiymati Wkin, max = mVmax/2
Keyin 
Shunday qilib, garmonik tebranishlar paytida kinetik va potentsial energiyalar doimiy ravishda bir-biriga o'tadi.
Shu paytgacha aytganlarimiz faqat elastik kuch ta’siridagi tebranishlar uchun emas, balki qayta tiklovchi kuch F = - kx bo‘lgan har qanday tebranishlar uchun ham to‘g‘ri.
Bunday holat uzunligi L va massasi m bo'lgan matematik mayatnikning kichik tebranishlari uchun sodir bo'ladi. Matematik mayatnik mayatnik bo'lib, uni moddiy nuqta deb hisoblash mumkin. . . Matematik mayatnikning tebranish davri uning massasiga bog'liq emas va unga teng
Moddalar tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasining asosiy qoidalarini eksperimental asoslash. Molekulalarning massasi va hajmi.
Molekulyar kinetik nazariya uchta fikrga asoslanadi:
Materiya molekulalar deb ataladigan mayda zarralardan iborat.
Molekulalar doimo harakatda
Zarrachalar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi
Ushbu bayonotlar tajribadan olingan va isbotlangan. Dastlab, molekulalarning o'lchamlari juda noaniq va ikkilamchi tajribalar bilan baholandi. Hozirgi vaqtda metallarning kristall panjarasining molekulalarini (atomlarini) dala-ion va dala-elektron mikroskoplari yordamida tekshirish mumkin. Atomlarning kattaligi taxminan 1 A (Angstrom) = 10-10 m.Lekin shuni esda tutish kerakki, molekulalar orasidagi masofa ularning o'lchamidan ancha katta.
Avtoion yoki avtoelektron mikroskop yordamida moddaning hajmi birligiga to'g'ri keladigan molekulalar sonini va bu ma'lumotlardan foydalanib, bitta molekulaning massasini aniqlash mumkin. Molekulalarning massasi kg ga teng bo'lib chiqdi va shuning uchun qulaylik uchun 1 nuklon massasiga yoki (tarixiy ta'rif) uglerod atomining 1/12 massasiga teng atom massasi birligi ishlatiladi. Shu bilan birga, haqiqiy vaziyatda uchraydigan molekulalar soni juda katta va shuning uchun qulaylik uchun biz mollarda o'lchanadigan "modda miqdori" qiymatini kiritdik. Bir mol - 12 g uglerod bilan bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga olgan moddaning miqdori. Shubhasiz 0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Jozibador va itaruvchi kuchlar oʻrtasidagi muvozanat tufayli molekulalar maʼlum muvozanat pozitsiyalari atrofida tebranadi. Harakat vaqtlari va harakatsiz holat tst>>tmove bilan bog'liq
Qattiq jismlar singari, molekulalar ham muvozanat pozitsiyalari yaqinida tebranadi, lekin vaqti-vaqti bilan o'z o'rnini o'zgartiradi. Harakat vaqtlari va statsionar holat tst»tmove bilan bog'liq
Molekulalar orasidagi masofa VdW kuchlarining masofa xarakteristikasidan ko'p marta kattaroqdir va molekulalar xaotik harakatda, to'qnashuvlarda o'zaro ta'sir qiladi.
Atomlar ionlashgan, ya'ni ular ionlar va elektronlarga bo'lingan moddaning maxsus shakli.
Moddalarning tuzilishiga asoslanib, moddalarning asosiy xossalari:
* Qattiq jismlar - shakli va hajmini saqlab qoladi
* Suyuqliklar - hajmni saqlaydi, shaklni saqlamaydi
* Gazlar - butun taqdim etilgan hajmni to'ldirish
* Plazma - elektromagnit maydonlarning konfiguratsiyasi bilan aniqlanadi.
Zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'siri. Coulomb qonuni. Elektr zaryadining saqlanish qonuni.
Jismlarning elektr zaryadi bilan o'zaro ta'siri qadimgi Yunonistonda kashf etilgan, ammo noto'g'ri talqin qilingan. Hatto yunonlar ham, agar siz bir parcha amberni junga surtsangiz, u turli jismlarni o'ziga jalb qila olishini aniqladilar. Biroq, bu hodisa amberning xususiyatlari bilan bog'liq edi (shuning uchun "elektr" nomi). Biroq fundamental tadqiqotlar Charlz Kulon birinchi bo'lib elektr tokini o'tkazdi.Kulon ebonit tayoq va jun parchasini elektroliz qilish orqali zaryad oldi. Bundan tashqari, Pendantda zaryad bo'linishi uchun o'zaro ta'sir qiladigan to'plarga o'xshash to'plar bor edi. Coulomb o'rnatilishi to'plar orasidagi o'zaro ta'sir kuchini o'lchash, ular orasidagi masofani belgilash imkonini berdi. O'z tajribalari natijasida Kulon quyidagi takliflarni ishlab chiqdi:
Ikki xil zaryad bor va bir xil zaryadlar bir-birini qaytaradi va har xil zaryadlar tortadi.
Zaryadlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchi F ~ q1q2 zaryadlarning ko'paytmasiga proporsionaldir
Zaryadlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchi ular orasidagi masofaga teskari proportsionaldir.
U holda q1 zaryad tomonidan q2 zaryadga ta'sir etuvchi kuchni quyidagicha yozish mumkin. Bu formula Kulon qonuni deb ataladi. Bu erda birinchi omil kuchning mutlaq qiymatini, ikkinchisi (uning moduli 1 ga teng) kuchning yo'nalishini belgilaydi. Konstant k - birlik tizimining doimiysi..gif" alt="Model" align="left" width="146" height="146">Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных принадлежит Дж. Томсону (1903 г.). Он считал, что атом представляет собой электронейтральную систему шарообразной формы радиусом примерно равным 10–10 м. Положительный заряд атома равномерно распределен по всему объему шара, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри него. Для объяснения линейчатых спектров испускания атомов Томсон пытался определить расположение электронов в атоме и рассчитать частоты их колебаний около положений равновесия. Однако эти попытки не увенчались успехом. Через несколько лет в опытах великого английского физика Э. Резерфорда было доказано, что модель Томсона неверна.!}
Atomlarning ichki tuzilishini oʻrganish boʻyicha birinchi toʻgʻridan-toʻgʻri tajribalar 1909–1911 yillarda E. Rezerford va uning hamkorlari E. Marsden va X. Geyger tomonidan oʻtkazilgan. Ruterford radiy va boshqa ba'zi elementlarning radioaktiv parchalanishi paytida paydo bo'ladigan a-zarralar yordamida atomni tekshirishni taklif qildi. a-zarrachalarning massasi elektron massasidan taxminan 7300 marta va musbat zaryad elementar zaryadning ikki barobariga teng. Rezerford o'z tajribalarida kinetik energiyasi taxminan 5 MeV bo'lgan a-zarralardan foydalangan (bunday zarralarning tezligi juda yuqori - taxminan 107 m / s, lekin u hali ham yorug'lik tezligidan ancha past). a-zarralar to'liq ionlangan geliy atomlaridir. Ular 1899 yilda Rezerford tomonidan radioaktivlik hodisasini o'rganayotganda kashf etilgan. Ushbu zarralar bilan Rezerford og'ir elementlarning (oltin, kumush, mis va boshqalar) atomlarini bombardimon qildi. Atomlarni tashkil etuvchi elektronlar, ularning kichik massalari tufayli, a-zarrachaning traektoriyasini sezilarli darajada o'zgartira olmaydi. Tarqalish, ya'ni a-zarrachalarning harakat yo'nalishining o'zgarishi faqat atomning og'ir musbat zaryadlangan qismi tufayli yuzaga kelishi mumkin.
Qo'rg'oshin konteyneriga o'ralgan radioaktiv manbadan a-zarralar yupqa metall plyonkaga yo'naltirildi. Tarqalgan zarralar tez zaryadlangan zarrachalar ta'sirida porlashi mumkin bo'lgan sink sulfid kristallari qatlami bilan qoplangan ekranga urildi. Mikroskop yordamida ko'z bilan ekrandagi sintilatsiyalar (miltillashlar) kuzatildi. Rezerford tajribasidagi tarqoq a-zarralarni kuzatish nurning boshlangʻich yoʻnalishiga ph turli burchaklarida olib borilishi mumkin edi. Aksariyat alfa zarralari metallning yupqa qatlamidan kam yoki hech qanday burilishsiz o'tishi aniqlandi. Shu bilan birga, zarrachalarning kichik bir qismi 30 ° dan oshadigan muhim burchaklarda buriladi. Juda kam uchraydigan alfa zarralari (taxminan o'n mingdan biri) 180 ° ga yaqin burchaklar orqali burilib ketgan.
Bu natija hatto Ruterford uchun ham mutlaqo kutilmagan edi. U Tomsonning atom modeli bilan keskin ziddiyatli edi, unga ko'ra musbat zaryad atomning butun hajmiga taqsimlanadi. Bunday taqsimot bilan musbat zaryad kuchli hosil qila olmaydi elektr maydoni, a-zarralarni orqaga tashlashga qodir. Bir xil zaryadlangan to'pning elektr maydoni uning yuzasida maksimal bo'ladi va to'pning markaziga yaqinlashganda nolga kamayadi. Agar atomning butun musbat zaryadi to`plangan sharning radiusi n marta kamaygan bo`lsa, Kulon qonuni bo`yicha a-zarrachaga ta`sir etuvchi maksimal itaruvchi kuch n2 marta ortadi. Binobarin, n ning etarlicha katta qiymati uchun a-zarralar 180° gacha bo'lgan katta burchaklar orqali tarqalishi mumkin edi. Bu mulohazalar Rezerfordni atom deyarli bo'sh va uning barcha ijobiy zaryadlari kichik hajmda to'plangan degan xulosaga olib keldi. Rezerford atomning bu qismini yadro deb atadi. Atomning yadro modeli shunday paydo bo'ldi.
Shunday qilib, Rezerford va uning hamkasblarining tajribalari atom markazida zich musbat zaryadlangan yadro bor, uning diametri 10–14–10–15 m dan oshmaydi, degan xulosaga keldi.Bu yadro bor-yoʻgʻi 10– ni egallaydi. Atomning umumiy hajmining 12 ga teng, lekin butun musbat zaryadni va uning massasining kamida 99,95% ni o'z ichiga oladi. Atom yadrosini tashkil etuvchi moddaga r ≈ 1015 g/sm3 ga teng ulkan zichlik berilishi kerak edi. Yadroning zaryadi atomni tashkil etuvchi barcha elektronlarning umumiy zaryadiga teng bo'lishi kerak. Keyinchalik, agar elektronning zaryadi birlik sifatida qabul qilinsa, yadro zaryadi davriy jadvaldagi ushbu elementning soniga to'liq teng ekanligi aniqlandi.
Ruterford tajribalaridan kelib chiqqan atom tuzilishi haqidagi radikal xulosalar ko'plab olimlarda ularning haqiqiyligiga shubha tug'dirdi. Ruterfordning o'zi ham bundan mustasno emas edi, tadqiqot natijalarini faqat ikki yil o'tgach (1911 yilda) birinchi tajribalar o'tkazilgandan keyin nashr etdi. Mikrozarrachalar harakati haqidagi klassik g'oyalarga asoslanib, Rezerford atomning sayyoraviy modelini taklif qildi. Ushbu modelga ko'ra, musbat zaryadlangan yadro atomning markazida joylashgan bo'lib, unda atomning deyarli butun massasi to'plangan. Atom umuman neytraldir. Yadro atrofida, xuddi sayyoralar kabi, yadrodan kelgan Kulon kuchlari ta'sirida elektronlar aylanadi (9.1.4-rasm). Elektronlar tinch holatda bo'lolmaydi, chunki ular yadroga tushadi.
Rezerford tomonidan taklif qilingan atomning sayyoraviy modeli, shubhasiz, atomning tuzilishi haqidagi bilimlarni rivojlantirishda katta qadam bo'ldi. Bu a-zarrachalarning tarqalishi bo'yicha tajribalarni tushuntirish uchun mutlaqo zarur edi. Biroq, atomning uzoq vaqt mavjudligi, ya'ni barqarorligi haqiqatini tushuntirib bera olmaganligi ma'lum bo'ldi. Klassik elektrodinamika qonunlariga ko'ra, tezlashtiruvchi zaryad energiyani olib ketadigan elektromagnit to'lqinlarni chiqarishi kerak. Qisqa vaqt ichida (10-8 soniyada) Rezerford atomidagi barcha elektronlar butun energiyasini sarflab, yadroga tushishi kerak. Atomning turg'un holatlarida bunday bo'lmasligi atomdagi ichki jarayonlar klassik qonuniyatlarga bo'ysunmasligini ko'rsatadi.
Rezerford tomonidan taklif qilingan atomning sayyoraviy modeli jismlarning harakati haqidagi klassik fikrlarni atom miqyosidagi hodisalarga tatbiq etishga urinishdir. Bu urinish muvaffaqiyatsiz chiqdi. Klassik atom beqaror. Orbitada tezlanish bilan harakatlanayotgan elektronlar muqarrar ravishda yadroga tushib, barcha energiyani elektromagnit to'lqinlarning nurlanishiga sarflashi kerak.
Atom tuzilishi haqidagi g'oyalarni rivojlantirishdagi navbatdagi qadamni 1913 yilda taniqli daniyalik fizigi N. Bor qo'ydi. Eksperimental faktlarning butun to'plamini tahlil qilib, Bor atom tizimlarining xatti-harakatlarini tavsiflashda klassik fizikaning ko'plab g'oyalaridan voz kechish kerak degan xulosaga keldi. U atomlar tuzilishining yangi nazariyasini qondirishi kerak bo'lgan postulatlarni shakllantirdi.
Borning birinchi postulati (statsionar holat postulati) atom tizimi faqat maxsus statsionar yoki kvant holatlarda bo'lishi mumkinligini aytadi, ularning har biri ma'lum energiya Enga mos keladi. Statsionar holatlarda atom nurlanmaydi.
Ushbu postulat klassik mexanikaga aniq ziddir, unga ko'ra harakatlanuvchi elektronning energiyasi har qanday bo'lishi mumkin. U elektrodinamika bilan ham ziddir, chunki u elektromagnit to'lqinlar nurlanishisiz elektronlarning tezlashtirilgan harakatlanishiga imkon beradi. Borning birinchi postulatiga ko'ra, atom tizim bilan tavsiflanadi energiya darajalari, ularning har biri ma'lum bir statsionar holatga mos keladi. Bo'ylab harakatlanadigan elektronning mexanik energiyasi yopiq traektoriya musbat zaryadlangan yadro atrofida manfiy. Shuning uchun barcha statsionar holatlar En energiya qiymatlariga mos keladi< 0. При En ≥ 0 электрон удаляется от ядра (ионизация). Величина |E1| называется ionlanish energiyasi. E1 energiyaga ega bo'lgan holat deyiladi asosiy davlat atom.
Borning ikkinchi postulati (chastota qoidasi) quyidagicha tuzilgan: atom En energiyali bir turg‘un holatdan boshqa Em energiyali statsionar holatga o‘tganda, energiyasi energiyalar orasidagi farqga teng bo‘lgan kvant chiqariladi yoki yutiladi. statsionar holatlar: hnm = En – Em bu yerda h doimiy Plank. Bu yerdan nurlanish chastotasini ifodalashimiz mumkin: Borning ikkinchi postulati ham Maksvell elektrodinamikasiga zid keladi, chunki nurlanish chastotasi faqat atom energiyasining o‘zgarishi bilan belgilanadi va elektron harakatining tabiatiga bog‘liq emas.
Bor nazariyasi atom tizimlarining xatti-harakatlarini tavsiflashda klassik fizika qonunlarini butunlay rad etmadi. U yadroning Kulon maydonidagi elektronlarning orbital harakati haqidagi g'oyalarni saqlab qoldi. Rezerfordning atomning klassik yadro modeli Bor nazariyasida elektron orbitalarni kvantlash g'oyasi bilan to'ldirildi. Shuning uchun, Bor nazariyasi ba'zan deyiladi yarim klassik.
1-chipta. Savol 1. Mexanik harakat. Harakatning nisbiyligi. Malumot tizimi. Moddiy nuqta. Traektoriya. Yo'l va harakat. Tezlik. Tezlashtirish. Bir xil va bir xil tezlashtirilgan harakat.
Mexanik harakat - tananing (yoki uning qismlarining) boshqa jismlarga nisbatan holatining o'zgarishi. Masalan, metroda eskalatorda ketayotgan odam eskalatorning o'ziga nisbatan dam oladi va tunnel devorlariga nisbatan harakatlanadi; Elbrus tog'i Yerga nisbatan tinch holatda va Quyoshga nisbatan Yer bilan birga harakat qiladi. Ushbu misollardan ko'rinib turibdiki, har doim harakat ko'rib chiqiladigan jismni ko'rsatish kerak, u deyiladi. ma'lumot organi. Koordinatalar tizimi, u bog'langan ma'lumot organi va vaqtni o'lchashning tanlangan usuli mos yozuvlar tizimi. Keling, ikkita misolni ko'rib chiqaylik. Yer yaqinidagi orbitadagi orbital stantsiyaning o'lchamlarini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi va stansiya bilan bog'lanishda kosmik kemaning traektoriyasini hisoblashda uning o'lchamlarini hisobga olmasdan turib bo'lmaydi. Shunday qilib, ba'zida tananing o'lchamlari unga bo'lgan masofaga nisbatan e'tiborsiz qolishi mumkin, bu hollarda tana moddiy nuqta hisoblanadi. Moddiy nuqta harakatlanadigan chiziq deyiladi traektoriya. Nuqtaning boshlangich va oxirgi holati orasidagi traektoriya qismining uzunligi deyiladi orqali(l). Yo'lning birligi metrdir.
Mexanik harakat uchta fizik kattalik bilan tavsiflanadi: siljish, tezlik va tezlanish. Harakatlanuvchi nuqtaning boshlang'ich holatidan yakuniy holatiga chizilgan yo'naltirilgan chiziq segmenti deyiladi harakatlanuvchi(S). Bu vektor miqdori. Harakat birligi metrdir.
Tezlik - bu tananing harakat tezligini tavsiflovchi vektor jismoniy miqdor bo'lib, u kichik vaqt oralig'idagi harakatning ushbu bo'shliq qiymatiga nisbatiga teng. Agar bu vaqt oralig'ida tezlik o'zgarmagan bo'lsa, vaqt oralig'i etarlicha kichik hisoblanadi. Tezlikning aniqlovchi formulasi shaklga ega. Tezlikni o'lchash birligi m/s. Amalda - km / soat. Tezlikni spidometr bilan o'lchang.
Tezlashtirish- tezlikning o'zgarish tezligini tavsiflovchi vektor jismoniy miqdor, bu tezlik o'zgarishining ushbu o'zgarish sodir bo'lgan vaqt davriga nisbatiga son jihatdan teng. Harakatning butun vaqti davomida tezlik bir xil o'zgarmasa, u holda tezlanishni formula bo'yicha hisoblash mumkin 
Tezlanish birligi m/s 2 .
Mexanik harakatning xarakteristikalari asosiy kinematik tenglamalar bilan o'zaro bog'liq:
.
Tasavvur qilaylik, jism tezlanishsiz harakatlanmoqda (samolyot marshrutda), uning tezligi uzoq vaqt davomida o'zgarmaydi, a=0. U holda kinematik tenglamalar quyidagicha bo'ladi: V=const, S=Vt.
Tananing tezligi o'zgarmaydigan harakat, ya'ni. jismning teng vaqt oralig'ida bir xil miqdorda harakatlanishi deyiladi bir tekis to'g'ri chiziqli harakat.
Uchirish vaqtida raketaning tezligi tez oshadi, ya'ni. tezlanish a>0, a=const.
Bunday holda, kinematik tenglamalar quyidagicha ko'rinadi:
Bunday harakat bilan tezlik va tezlanish bir xil yo'nalishga ega va tezlik har qanday teng vaqt oralig'ida bir xil tarzda o'zgaradi. Ushbu turdagi harakat deyiladi bir xilda tezlashtirilgan.
Avtomobil tormozlanganda, tezlik har qanday teng vaqt oralig'ida teng ravishda kamayadi, tezlashuv noldan kamroq; chunki tezlik kamayadi, tenglama quyidagicha bo'ladi:
Bunday harakat teng sekin deyiladi.
Jismning harakatini (tezlik, tezlanish, siljish) tavsiflovchi barcha jismoniy miqdorlar, shuningdek, traektoriya turi bir tizimdan ikkinchisiga o'tishda o'zgarishi mumkin, ya'ni. harakatning tabiati mos yozuvlar doirasini tanlashga bog'liq va bu namoyon bo'ladi harakatning nisbiyligi. Masalan, samolyot havoda yoqilg'i bilan to'ldiriladi. Samolyot bilan bog'langan mos yozuvlar tizimida boshqa samolyot dam oladi, Yer bilan bog'langan mos yozuvlar tizimida esa ikkala samolyot harakatda. Velosipedchi harakatlanayotganda, eksa bilan bog'langan mos yozuvlar ramkasidagi g'ildirak nuqtasi traektoriyaga ega:
Yer bilan bog'langan mos yozuvlar ramkasida traektoriya turi quyidagicha bo'ladi:
2-chipta. Telefon aloqasi. Kuch. Nyutonning ikkinchi qonuni.Oddiy kuzatishlar va tajribalar, masalan, aravalar bilan olib borilganda, quyidagi sifat xulosalariga olib keladi: a) boshqa jismlar harakat qilmaydigan jism o'z tezligini o'zgarmasdan saqlaydi, b) jismning tezlanishi boshqa jismlarning ta'sirida vujudga keladi. jismlar, balki tananing o'ziga ham bog'liq; v) boshqa jismlarning bir-biriga ta'siri doimo o'zaro ta'sir qilish xarakteriga ega. Tabiat, texnika, koinotdagi hodisalarni faqat inertial sanoq sistemalarida kuzatishda bu xulosalar o‘z tasdig‘ini topadi.O‘zaro ta’sirlar bir-biridan miqdoriy va sifat jihatidan farq qiladi. Masalan, bahor qanchalik ko'p deformatsiyalangan bo'lsa, uning bobinlarining o'zaro ta'siri shunchalik katta bo'lishi aniq. Yoki yaqinroq ikkitasi bir xil nomdagi to'lov ular qanchalik kuchliroq jalb qilinadi. O'zaro ta'sirning eng oddiy holatlarida miqdoriy xarakteristikasi hisoblanadi kuch. Kuch jismlarning inertial sanoq sistemasiga nisbatan tezlashishi yoki ularning deformatsiyasi sababidir. Kuch - vektor jismoniy miqdor bo'lib, u o'zaro ta'sir paytida jismlar tomonidan olingan tezlanishning o'lchovidir. Kuch quyidagi bilan tavsiflanadi: a) modul; b) qo'llash nuqtasi; v) yo'nalish.Kuch birligi Nyuton. Bir nyuton - bu massasi 1 kg bo'lgan jismga, agar unga boshqa jismlar ta'sir qilmasa, bu kuch yo'nalishi bo'yicha 1 m / s 2 tezlanishni beruvchi kuch. natija bir necha kuchlarning harakati o'rnini bosadigan kuchlarning ta'siriga teng bo'lgan kuch deyiladi. Natijada vektor yig'indisi jismga qo'llaniladigan barcha kuchlarning R=F 1 +F 2 +…+F n .Sifat jihatdan ularning xossalarida o'zaro ta'sirlar ham har xil. Masalan, elektr va magnit o'zaro ta'sirlar zarrachalarda zaryad mavjudligi yoki zaryadlangan zarrachalarning harakati bilan bog'liq. Elektrodinamikada kuchlarni hisoblashning eng oson usuli: Amper kuchi - F=IlBsin, Lorents kuchi - F=qvBsin, Kulon kuchi -
va tortishish kuchlari: universal tortishish qonuni - 
Elektromagnit o'zaro ta'sir natijasida elastik kuch va ishqalanish kuchi kabi mexanik kuchlar paydo bo'ladi. Ularni hisoblash uchun quyidagi formulalardan foydalanish kerak: Guk qonuni - F boshqaruv \u003d -kx, ishqalanish kuchi - F tr \u003d -N.Eksperimental ma'lumotlarga asoslanib, Nyuton qonunlari tuzilgan. Nyutonning ikkinchi qonuni. Jismning harakatdagi tezlashuvi tanaga ta'sir qiluvchi barcha kuchlarning natijasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional, uning massasiga teskari proportsional va natijaviy kuch bilan bir xil yo'naltirilgan: 
Muammolarni hal qilish uchun qonun ko'pincha F=ma shaklida yoziladi. Bilet 3. tana tezligi. Impulsning saqlanish qonuni. Energiyaning saqlanish qonuni.Oddiy kuzatish va tajribalar dam olish va harakatning nisbiy ekanligini, jismning tezligi sanoq sistemasini tanlashga bogliqligini isbotlaydi; Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, tananing dam olish yoki harakatlanishidan qat'i nazar, uning harakat tezligining o'zgarishi faqat kuch ta'sirida sodir bo'lishi mumkin, ya'ni. boshqa organlar bilan o'zaro ta'sir natijasida. Biroq, jismlarning o'zaro ta'sirida saqlanib qoladigan miqdorlar mavjud. Bu energiya va impuls. tana tezligi vektor deb ataladi jismoniy miqdor, bu jismlarning tarjima harakatining miqdoriy xarakteristikasi. Impuls p bilan belgilanadi. Impulsning birligi kg m/s. Jismning impulsi tananing massasi va tezligining ko'paytmasiga teng: p=mv. Impuls momenti vektori p yo‘nalishi jismning tezlik vektori v yo‘nalishiga to‘g‘ri keladi. Rasm Jismlarning impulsi uchun saqlanish qonuni bajariladi, bu faqat yopiq fizik tizimlar uchun amal qiladi. Umumiy holatda yopiq sistema - bu unga kirmagan jismlar va maydonlar bilan energiya va massa almashmaydigan tizimdir. Mexanikada yopiq tashqi kuchlar harakat qilmaydigan yoki bu kuchlarning harakati kompensatsiya qilinadigan tizim deb ataladi. Bunday holda, p 1 =p 2, bu erda p 1 tizimning boshlang'ich impulsi, p 2 esa oxirgi. Tizimga kiritilgan ikkita jismda bu ifoda m 1 v 1 + m 2 v 2 \u003d m 1 v 1 '+m 2 v 2 ' ko'rinishiga ega bo'lib, bu erda m 1 va m 2 jismlarning massalari. jismlar, v 1 va v 2 - o'zaro ta'sirdan oldingi tezliklar, v 1 ' va v 2' - o'zaro ta'sirdan keyingi tezliklar. Bu formula impulsning saqlanish qonunining matematik ifodasidir: yopiq jismoniy tizimning impulsi ushbu tizim ichida sodir bo'ladigan har qanday o'zaro ta'sirlarda saqlanadi; bular. yopiq fizik sistemada jismlarning oʻzaro taʼsir qilishdan oldingi momentlarining geometrik yigʻindisi shu jismlarning oʻzaro taʼsirdan keyingi momentumlarining geometrik yigʻindisiga teng boʻladi. Ochiq sistemada sistema jismlarining impulsi saqlanmaydi. Biroq, tizimda tashqi kuchlar o'zaro ta'sir qilmaydigan yoki ularning harakatlari kompensatsiya qilinadigan yo'nalish mavjud bo'lsa, u holda bu yo'nalishdagi impulsning proyeksiyasi saqlanib qoladi. Bundan tashqari, agar o'zaro ta'sir qilish vaqti qisqa bo'lsa (otishma, portlash, zarba), u holda bu vaqt ichida, hatto yopiq bo'lmagan tizimda ham, tashqi kuchlar o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning momentini sezilarli darajada o'zgartirmaydi. Shuning uchun bu holatda amaliy hisoblar uchun impulsning saqlanish qonuni ham qo'llanilishi mumkin. , yoki ta'sir etuvchi kuchlar yig'indisining nolga tengligi, jismlar momentlarining geometrik yig'indisi haqiqatda o'zgarishsiz qoladi.Mexanikada, impulsning saqlanish qonuni va Nyuton qonunlari oʻzaro bogʻliqdir. Massasi m bo‘lgan jismga t vaqt ichida kuch ta’sir etsa va uning harakat tezligi v 0 dan v gacha o‘zgarsa, u holda jismning harakat tezlanishi a teng bo‘ladi.F kuch uchun Nyutonning ikkinchi qonuniga asoslanib, shunday yozishimiz mumkin. F = ma = m 
, demak Ft=mv-mv 0 .Ft kuchning jismga ma’lum vaqt davomida ta’sirini tavsiflovchi va kuch va uning ta’sir qilish vaqti t ko’paytmasiga teng vektor fizik kattalik deyiladi. kuch impulsi. SIda impulsning birligi 1 N s ga teng. Bilet 4. Molekulyar-kinetik nazariyaning (MKT) asosiy qoidalari va ularning eksperimental asoslanishi. Molekulalarning massasi va hajmi. Avogadro konstantasi.MKT fizikaning moddaning eng kichik zarralari sifatida molekulalar va atomlarning mavjudligi haqidagi kontseptsiyaga asoslangan moddaning turli holatlari xususiyatlarini o'rganadigan bo'limidir. AKT uchta asosiy tamoyilga asoslanadi: Barcha moddalar mayda zarrachalardan iborat: molekulalar, atomlar yoki ionlar.
Bu zarralar doimiy xaotik holatda bo'lib, ularning tezligi moddaning haroratini belgilaydi.
Zarrachalar o'rtasida tortishish va itarish kuchlari mavjud bo'lib, ularning tabiati ular orasidagi masofaga bog'liq.
Molyar massa kg/mol da ifodalanadi. Molyar massani bilib, siz bitta molekulaning massasini hisoblashingiz mumkin:
m 0 =m/N=m/vN A =M/N A.
Molekulalarning o'rtacha massasi odatda kimyoviy usullar bilan aniqlanadi, Avogadro doimiysi bir necha fizik usullar bilan yuqori aniqlik bilan aniqlangan. Molekulalar va atomlarning massalari mass-spektrograf yordamida sezilarli darajada aniqlik bilan aniqlanadi.
Molekulalarning massalari juda kichik. Masalan, suv molekulasining massasi: m=29,910 27 kg Molyar massa nisbiy molekulyar massa M r bilan bog’liq. Nisbiy molyar massa - ma'lum bir moddaning molekulasi massasining C 12 uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbatiga teng qiymat. Agar ma'lum bo'lsa kimyoviy formula modda, u holda davriy jadval yordamida uning nisbiy massasini aniqlash mumkin, u kilogrammda ifodalanganda ushbu moddaning molyar massasini ko'rsatadi.Molekulaning diametri deb hisoblanadi. minimal masofa, bunda ularga itaruvchi kuchlar tomonidan yaqinlashishga ruxsat beriladi. Biroq, molekulyar kattalik tushunchasi shartli. O'rtacha o'lcham 10 -10 m gacha bo'lgan molekulalar. Bilet 5. Ideal gaz. Ideal gazning MKT ning asosiy tenglamasi (hosil qilmasdan). Harorat va uni o'lchash. Tselsiy va Kelvin harorat shkalasi.Gaz holatidagi moddaning xossalarini tushuntirish uchun ideal gaz modelidan foydalaniladi. mukammal gazni ko'rib chiqish odatiy holdir, agar: a) molekulalar o'rtasida hech qanday tortishish kuchlari bo'lmasa, ya'ni. molekulalar mutlaqo elastik jismlar kabi harakat qiladi; b) gaz juda kam uchraydi, ya'ni. molekulalar orasidagi masofa molekulalarning o'z hajmidan ancha katta; v) butun hajmdagi issiqlik muvozanatiga bir zumda erishiladi. Haqiqiy gazning ideal xususiyatga ega bo'lishi uchun zarur bo'lgan shartlar haqiqiy gazni tegishli ravishda kamaytirilishi bilan amalga oshiriladi. Ba'zi gazlar, hatto xona haroratida va atmosfera bosimida ham, ideal gazlardan kam farq qiladi. Ideal gazning asosiy parametrlari bosim, hajm va haroratdir.MKTning birinchi va muhim muvaffaqiyatlaridan biri idish devorlariga gaz bosimini sifat va miqdor jihatdan tushuntirish edi. sifat Izoh shundan iboratki, gaz molekulalari tomir devorlari bilan to'qnashganda ular bilan mexanika qonunlariga muvofiq elastik jismlar sifatida o'zaro ta'sir qiladi va o'z impulslarini tomir devorlariga o'tkazadi.Asosiy qoidalardan foydalanishga asoslanadi. MKT dan ideal gaz MKT ning asosiy tenglamasi olingan bo'lib, u quyidagicha ko'rinadi: p = 1 /3m 0 nv 2, bu erda p - ideal gaz bosimi, m 0 - molekula massasi, n - molekulalar konsentratsiyasi, v 2 - molekulalar tezligining o'rtacha kvadrati.Ideal gaz molekulalarining translatsiya harakati kinetik energiyasining o'rtacha qiymatini E k belgilab, MKT idealining asosiy tenglamasini olamiz. ko'rinishdagi gaz: p=2/3nE k.Ammo gazning faqat bosimini o'lchab, molekulalarning kinetik energiyasining o'rtacha qiymatini ham, ularning konsentratsiyasini ham alohida bilib bo'lmaydi. Shuning uchun gazning mikroskopik parametrlarini topish uchun molekulalarning o'rtacha kinetik energiyasiga bog'liq bo'lgan boshqa fizik miqdorni o'lchash kerak. Harorat fizikada shunday miqdordir. Harorat - termodinamik muvozanat holatini tavsiflovchi skalyar fizik miqdor (mikroskopik parametrlarda o'zgarish bo'lmagan holat). Termodinamik miqdor sifatida harorat tizimning termal holatini tavsiflaydi va uning qabul qilingan qiymatdan nolga og'ish darajasi bilan o'lchanadi; molekulyar-kinetik kattalik sifatida u molekulalarning xaotik harakatining intensivligini tavsiflaydi va quyidagi bilan o'lchanadi: ularning o'rtacha kinetik energiyasi: E k = 3/2kT, bu erda k = 1,38 10 -23 J / K va deyiladi. Boltsman doimiysi. Barcha qismlarning harorati izolyatsiya qilingan tizim muvozanat holatida bir xil. Harorat turli xil harorat shkalalaridagi termometrlar bilan o'lchanadi. Mutlaq termodinamik shkala (Kelvin shkalasi) va boshlang'ich nuqtalarida farq qiluvchi turli empirik shkalalar mavjud. Absolyut harorat shkalasi joriy etilgunga qadar Tselsiy shkalasi amaliyotda keng qoʻllanilgan (suvning muzlash nuqtasi 0 0 S, suvning normal atmosfera bosimidagi qaynash nuqtasi 100 0 S uchun olingan) Harorat birligi. mutlaq miqyosda deyiladi kelvin va bir daraja Selsiyga teng tanlanadi 1 K = 1 0 S. Kelvin shkalasida mutlaq nol haroratlar nol sifatida qabul qilinadi, ya'ni. doimiy hajmdagi ideal gazning bosimi - nolga teng bo'lgan harorat. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, mutlaq nol harorat -273 0 S. Shunday qilib, absolyut harorat shkalasi bilan T=t 0 C+273 Tselsiy shkalasi o'rtasida bog'liqlik mavjud. Haroratlarning mutlaq noliga erishib bo'lmaydi, chunki har qanday sovutish molekulalarning sirtdan bug'lanishiga asoslanadi va mutlaq nolga yaqinlashganda, molekulalarning translatsiya harakati tezligi shunchalik sekinlashadiki, bug'lanish deyarli to'xtaydi. Nazariy jihatdan, mutlaq nolda molekulalarning translatsiya harakatining tezligi nolga teng, ya'ni. molekulalarning termal harakati to'xtaydi. Bilet 6. 1-savol. Ideal gazning holat tenglamasi (Mendeleyev-Klayperon tenglamasi). Izotermik, izobar va izoxorik jarayonlar, ularning grafiklari.. Agar gazning bosimi, harorati va hajmi ma'lum bo'lsa, berilgan massaning holati to'liq aniqlanadi. Bu miqdorlar deyiladi parametrlari gaz holati. Holat parametrlari bilan bog'liq tenglama deyiladi holat tenglamasi. Ixtiyoriy gaz massasi uchun birlik gazning holati Mendeleyev-Klayperon tenglamasi bilan tavsiflanadi: pV=mRt/M, bu erda p - bosim, V - hajm, R - universal gaz doimiysi. jismoniy ma'no universal gaz konstantasi, ya'ni u 1 K (R = 8,31 J / molK) ga qizdirilganda bir mol ideal gazning izobarik kengayish vaqtida qanday ishni bajarishini ko'rsatadi.
Mendeleyev-Klayperon tenglamasi ideal gaz holatini tavsiflovchi beshta parametrni bir vaqtning o‘zida o‘zgartirish mumkinligini ko‘rsatadi. Biroq, gazlardagi tabiatda sodir bo'ladigan va texnologiyada amalga oshiriladigan ko'plab jarayonlarni taxminan beshta parametrdan faqat ikkitasi o'zgargan jarayonlar deb hisoblash mumkin. Fizika va texnologiyada uchta jarayon alohida rol o'ynaydi: izotermik, izoxorik va izobarik.
izoprotsess ma'lum bir gaz massasi bilan bitta doimiy parametr - harorat, bosim yoki hajmda sodir bo'ladigan jarayon deb ataladi. Holat tenglamasidan maxsus holatlar sifatida izoprotsesslar uchun qonunlar olinadi. Izotermik doimiy haroratda ketayotgan jarayonni T=const deb ataymiz. Bu Boyl-Mariott qonunini tavsiflaydi. pV=const. Izokorik doimiy hajmda sodir bo'ladigan jarayondir. Charlz qonuni uning uchun amal qiladi. V=const, p/T=const. izobarik doimiy bosim ostida sodir bo'ladigan jarayondir. Bu jarayon tenglamasi p=const da V/T=const ko'rinishga ega va Gey-Lyusak qonuni deb ataladi. Barcha jarayonlarni grafik tarzda tasvirlash mumkin (rasm).Haqiqiy gazlar ideal gaz holati tenglamasini ham qoniqtirmaydi yuqori bosimlar(molekulalarning ichki hajmi gaz joylashgan idishning hajmiga nisbatan ahamiyatsiz darajada kichik bo'lsa) va juda past bo'lmagan haroratlarda (molekulyar o'zaro ta'sirning potentsial energiyasi kinetik bilan solishtirganda e'tibordan chetda qolishi mumkin bo'lsa). molekulalarning issiqlik harakatining energiyasi), ya'ni. haqiqiy gaz uchun bu tenglama va uning oqibatlari yaxshi taxminiy hisoblanadi.
Bilet 7. Savol 1. Bug'lanish va kondensatsiya. To'yingan va to'yinmagan juftliklar. Suv bug'ining qisman bosimi. Havoning namligi. Havoning namligini o'lchash (psixrometr). Bug'lanish- suyuqlikning erkin yuzasidan har qanday haroratda sodir bo'ladigan bug'lanish. Molekulalarning issiqlik harakati kinetik energiyasining notekis taqsimlanishi har qanday haroratda suyuqlik yoki qattiq moddaning ba'zi molekulalarining kinetik energiyasidan oshib ketishiga olib keladi. potentsial energiya ularning boshqa molekulalar bilan bog'lanishi. Yuqori tezlikka ega bo'lgan molekulalar ko'proq kinetik energiyaga ega va tana harorati uning molekulalarining harakat tezligiga bog'liq, shuning uchun bug'lanish suyuqlikning sovishi bilan birga keladi. Bug'lanish tezligi quyidagilarga bog'liq: ochiq sirt maydoni, harorat, suyuqlik yaqinidagi molekulalarning konsentratsiyasi. Kondensatsiya-moddaning gazsimon holatdan suyuq holatga o'tish jarayoni.Suyuqlikning yopiq idishda doimiy haroratda bug'lanishi bug'lanayotgan moddaning gazsimon holatdagi molekulalari konsentratsiyasining bosqichma-bosqich oshishiga olib keladi. Bug'lanish boshlanganidan bir muncha vaqt o'tgach, gaz holatidagi moddaning kontsentratsiyasi shunday qiymatga etadiki, suyuqlikka qaytadigan molekulalar soni bir vaqtning o'zida suyuqlikni tark etadigan molekulalar soniga teng bo'ladi. Oʻrnatilgan dinamik muvozanat bug'lanish va kondensatsiya jarayonlari o'rtasida. Suyuqlik bilan dinamik muvozanatda bo'lgan gaz holatidagi modda deyiladi to'yingan bug '. (Parom bug'lanish jarayonida suyuqlikni qoldirgan molekulalar to'plami deyiladi.) To'yinganlikdan past bosimdagi bug' deyiladi. to'yinmagan.Suv havzalari, tuproq va oʻsimliklar yuzalaridan suvning doimiy bugʻlanishi, shuningdek, odam va hayvonlarning nafas olishi tufayli atmosferada doimo suv bugʻi boʻladi. Shuning uchun atmosfera bosimi quruq havo va undagi suv bug'lari bosimining yig'indisidir. Havo bug 'bilan to'yingan bo'lsa, suv bug'ining bosimi maksimal bo'ladi. To'yingan bug', to'yinmagan bug'dan farqli o'laroq, ideal gaz qonunlariga bo'ysunmaydi. Shunday qilib, to'yingan bug'ning bosimi hajmga bog'liq emas, balki haroratga bog'liq. Bu bog‘liqlikni oddiy formula bilan ifodalab bo‘lmaydi, shuning uchun to‘yingan bug‘ bosimining haroratga bog‘liqligini eksperimental o‘rganish asosida uning turli haroratlarda bosimini aniqlash mumkin bo‘lgan jadvallar tuzildi.Havodagi suv bug‘ining bosimi. ma'lum bir haroratda deyiladi mutlaq namlik, yoki suv bug'ining bosimi. Bug 'bosimi molekulalarning kontsentratsiyasiga mutanosib bo'lganligi sababli, mutlaq namlikni ma'lum bir haroratda havodagi suv bug'ining zichligi sifatida aniqlash mumkin, har kubometr uchun kilogramm () bilan ifodalangan. , suv bug'ining miqdoriga bog'liq emas. havoda, lekin bu miqdor to'yinganlikka qanchalik yaqin bo'lsa, ya'ni. dan nisbiy namlik, bu havoning suv bug'lari bilan to'yinganlik darajasini tavsiflaydi.Past haroratlarda va yuqori namlikda issiqlik uzatish kuchayadi va odam hipotermiyaga uchraydi. Da yuqori haroratlar va namlik, issiqlik uzatish, aksincha, keskin kamayadi, bu esa tananing haddan tashqari qizib ketishiga olib keladi. O'rta iqlim kengliklarida odamlar uchun eng qulay namlik 40-60% ni tashkil qiladi. nisbiy namlik ma'lum bir haroratda havodagi suv bug'ining (yoki bosimining) zichligining bir xil haroratdagi suv bug'ining zichligiga (yoki bosimiga) nisbati deyiladi, foiz sifatida ifodalanadi, ya'ni. =/ 0 100%.Nisbiy namlik juda katta farq qiladi. Bundan tashqari, nisbiy namlikning kunlik o'zgarishi haroratning kunlik o'zgarishiga teskari. Kun davomida haroratning oshishi va natijada to'yinganlik bosimining oshishi bilan nisbiy namlik pasayadi, kechasi esa ortadi. Xuddi shu miqdordagi suv bug'lari havoni to'yintirishi yoki to'yintirmasligi mumkin. Havoning haroratini pasaytirish orqali undagi bug'ni to'yingan holatga keltirish mumkin. shudring nuqtasi havodagi bug 'to'yingan harorat deb ataladi. Havoda yoki u bilan aloqa qiladigan narsalarda shudring nuqtasiga erishilganda, suv bug'lari kondensatsiyalana boshlaydi. Havoning namligini aniqlash uchun ishlatiladigan asboblar deyiladi gigrometrlar Va psixrometrlar.Bilet 8. Savol 1. Kristalli va amorf jismlar. Qattiq jismlarning elastik va plastik deformatsiyalari.Har bir inson jismlarni qattiq va suyuq jismlarga ajratishi mumkin. Biroq, bu bo'linish faqat tashqi belgilarga ko'ra bo'ladi. Qattiq jismlarning qanday xossalari borligini bilish uchun ularni qizdiramiz. Ba'zi jismlar yonishni boshlaydi (o'tin, ko'mir) - bu organik moddalar. Boshqalar past haroratlarda ham yumshaydi (qatronlar) - bular amorf. Boshqalar esa, grafikada ko'rsatilganidek, qizdirilganda o'z holatini o'zgartiradilar (rasm). Bu kristall jismlar. Kristal jismlarning qizdirilgandagi bunday harakati ularning ichki tuzilishi bilan izohlanadi. Kristal jismlar- bular atomlari va molekulalari ma'lum tartibda joylashtirilgan jismlar va bu tartib etarli darajada saqlanib qoladi. uzoq masofa. Kristaldagi atomlar yoki ionlarning fazoviy davriy joylashishi deyiladi kristall panjara. Kristal panjaradagi atomlar yoki ionlar joylashgan nuqtalar deyiladi tugunlar kristall panjara.Kristal jismlar monokristallar va polikristallardir. Monokristal bo'ylab yagona kristall panjaraga ega. Anizotropiya monokristallar - bu ularning fizik xususiyatlariga bog'liqligi. polikristal kichik, turli yo'naltirilgan monokristallar (donalar) birikmasi bo'lib, xossalarning anizotropiyasiga ega emas. Aksariyat qattiq moddalar polikristal tuzilishga ega (minerallar, qotishmalar, keramika). kristall panjara turi bo'yicha. amorf bu moddaning butun hajmida atomlar va molekulalarning joylashish tartibiga ega bo'lmagan moddalar deb ataladi. Kristalli moddalardan farqli o'laroq, amorf moddalar izotropik. Bu xususiyatlar barcha yo'nalishlarda bir xil ekanligini anglatadi. Amorf holatdan suyuqlikka o'tish asta-sekin sodir bo'ladi, o'ziga xos erish nuqtasi yo'q. Amorf jismlar elastiklikka ega emas, ular plastikdir. Har xil moddalar amorf holatda bo'ladi: ko'zoynaklar, qatronlar, plastmassalar va boshqalar. Elastiklik - jismlarning tashqi kuchlar yoki jismlarning deformatsiyasiga sabab bo'lgan boshqa sabablar ta'siri tugagandan so'ng ularning shakli va hajmini tiklash xususiyati. Elastik deformatsiyalar uchun Guk qonuni amal qiladi, unga koʻra elastik deformatsiyalar ularni keltirib chiqaradigan tashqi taʼsirlarga toʻgʻridan-toʻgʻri proporsionaldir =E||, bu yerda mexanik kuchlanish, nisbiy choʻzilish, E Yang moduli (elastiklik moduli) . Elastiklik moddani tashkil etuvchi zarrachalarning o'zaro ta'siri va issiqlik harakati bilan bog'liq. Plastik- tashqi kuchlar ta'sirida qattiq jismlarning shakli va o'lchamlarini yiqilmasdan o'zgartirish va bu kuchlarning ta'siri to'xtatilgandan keyin qoldiq deformatsiyalarni saqlab turish xususiyati. Bilet 9. Savol 1. Termodinamikada ish. Ichki energiya va uni o'lchash usullari. Termodinamikaning birinchi qonuni. Termodinamikaning birinchi qonunining izoproseslarga tatbiq etilishi. Adiabatik jarayon.Har bir jism aniq belgilangan tuzilishga ega bo'lib, u tasodifiy harakatlanuvchi va bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiluvchi zarrachalardan iborat, shuning uchun har qanday jism ichki energiyaga ega. Ichki energiya - bu tananing o'z holatini tavsiflovchi qiymatdir, ya'ni. sistema mikrozarralarining (molekulalar, atomlar, elektronlar, yadrolar va boshqalar) xaotik (issiqlik) harakati energiyasi va bu zarralarning o'zaro ta'sir qilish energiyasi. Monatomik ideal gazning ichki energiyasi U=3/2m/MRT formula bilan aniqlanadi.Jismning ichki energiyasi faqat uning boshqa jismlar bilan oʻzaro taʼsiri natijasida oʻzgarishi mumkin. Ichki energiyani o'zgartirishning ikki yo'li mavjud: issiqlik uzatish va hosil qilish mexanik ish(masalan, ishqalanish yoki siqish orqali isitish, kengaytirish orqali sovutish). Issiqlik uzatish- bu ish qilmasdan ichki energiyaning o'zgarishi: energiya ko'proq qizdirilgan jismlardan kamroq isitiladigan jismlarga o'tkaziladi. Issiqlik uzatishning uch turi mavjud: issiqlik o'tkazuvchanligi(o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning tasodifiy harakatlanuvchi zarralari yoki bir xil jismning qismlari o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri energiya almashinuvi); konvektsiya(suyuqlik yoki gaz oqimlari orqali energiya uzatish) va radiatsiya(elektromagnit to'lqinlar orqali energiya uzatish). Issiqlik uzatishda uzatiladigan energiyaning o'lchovi issiqlik miqdori (Q).Bu usullar energiyaning saqlanish qonunida miqdoriy jihatdan birlashtirilib, shunday o'qiladi. Yopiq tizimning ichki energiyasining o'zgarishi tizimga o'tkaziladigan issiqlik miqdori va tizimda bajarilgan tashqi kuchlar ishining yig'indisiga teng.U=Q+A, bu yerda U - ichki energiyaning o'zgarishi, Q - tizimga o'tkaziladigan issiqlik miqdori, A - tashqi kuchlarning ishi. Agar tizimning o'zi ishni bajarsa, u shartli ravishda A ' bilan belgilanadi. Keyin termal jarayonlar uchun energiyaning saqlanish qonuni deyiladi termodinamikaning birinchi qonuni, quyidagicha yozilishi mumkin: Q=A’+U, ya’ni. tizimga o'tkaziladigan issiqlik miqdori tizim tomonidan ish bajarish va uning ichki energiyasini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Izobar isitish vaqtida gaz A'=p(V 2 -V 1)=pV tashqi kuchlar ustida ishlaydi, bu erda V 1 va V 2 gazning boshlang'ich va oxirgi hajmlari.Agar jarayon izobarik bo'lmasa, ish miqdori p(V) gazning boshlang'ich va oxirgi hajmlariga bog'liqligini ifodalovchi chiziq orasiga qo'yilgan rasmning maydoni bilan aniqlanishi mumkin (rasm) Termodinamikaning birinchi qonuni bilan sodir bo'ladigan izoproseslarga qo'llanilishini ko'rib chiqamiz. ideal gaz. Izotermik jarayonda harorat doimiy, shuning uchun ichki energiya o'zgarmaydi. Shunda termodinamikaning birinchi qonuni tenglamasi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi: Q=A’, ya’ni. tizimga o'tkaziladigan issiqlik miqdori izotermik kengayish paytida ishni bajarishga ketadi, shuning uchun harorat o'zgarmaydi. izobarik Bu jarayonda gaz kengayadi va gazga berilgan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini oshirishga va ish bajarishga ketadi: Q=U+A’.Qachon izoxorik Jarayonda gaz o'z hajmini o'zgartirmaydi, shuning uchun u tomonidan ish bajarilmaydi, ya'ni. A=0, birinchi qonun tenglamasi esa Q=U ko'rinishga ega, ya'ni. O'tkazilgan issiqlik miqdori gazning ichki energiyasini oshirishga ketadi. adiabatik muhit bilan issiqlik almashmaydigan jarayondir. Q=0, shuning uchun kengayish vaqtida gaz ichki energiyasini kamaytirish orqali ishlaydi, shuning uchun gaz soviydi, A’=U. Adiabatik jarayonni ifodalovchi egri chiziq deyiladi adiabatik.10-chipta. Savol 1. Zaryadlangan jismlarning o'zaro ta'siri. Coulomb qonuni. Elektr zaryadining saqlanish qonuni.Atom va molekulalarning o`zaro ta'sir qilish qonuniyatlarini atom tuzilishi haqidagi bilimlar asosida uning tuzilishining sayyoraviy modelidan foydalanib tushunish va tushuntirish mumkin. Atomning markazida musbat zaryadlangan yadro joylashgan bo'lib, uning atrofida manfiy zaryadlangan zarralar ma'lum orbitalarda aylanadi. Zaryadlangan zarralar orasidagi o'zaro ta'sir deyiladi elektromagnit. Elektromagnit o'zaro ta'sirning intensivligi jismoniy miqdor bilan belgilanadi - elektr zaryadi, bu q bilan belgilanadi. Elektr zaryadining birligi kulon (C) dir. 1 kulon shunday elektr zaryadki, o'tkazgichning ko'ndalang kesimidan 1 soniyada o'tib, unda 1 A tok hosil qiladi. elektr zaryadlari ham o'zaro tortishish, ham o'zaro itarish ikki turdagi zaryadlarning mavjudligi bilan izohlanadi. To'lovning bir turi nomlandi ijobiy, elementar musbat zaryadni proton olib yuradi. To'lovning yana bir turi deyiladi salbiy, uning tashuvchisi elektrondir. Elementar zaryad e=1,610 -19 S ga teng.Jismning zaryadi har doim elementar zaryadning ko'paytmasi sifatida ifodalanadi:
q=e(N p -N e ), Bu erda N e - elektronlar soni, N p - protonlar soni Yopiq tizimning umumiy zaryadi (tashqi zaryadlarni o'z ichiga olmaydi), ya'ni. barcha jismlar zaryadlarining algebraik yig'indisi o'zgarmas bo'lib qoladi: q 1 + q 2 + ... + q n = const. Elektr zaryadi yaratilmaydi va yo'qolmaydi, faqat bir jismdan ikkinchisiga o'tadi. Bu eksperimental tasdiqlangan fakt deb ataladi elektr zaryadining saqlanish qonuni. Tabiatning hech qachon va hech bir joyida bir xil belgidagi elektr zaryadi paydo bo'lmaydi va yo'qolmaydi. Jismlarda elektr zaryadlarining paydo bo'lishi va yo'qolishi ko'p hollarda elementar zaryadlangan zarralar - elektronlarning bir jismdan ikkinchisiga o'tishi bilan izohlanadi. Elektrlashtirish - bu elektr zaryadining tanasiga xabardir. Elektrifikatsiya, masalan, o'xshash bo'lmagan moddalar bilan aloqa qilish (ishqalanish) va nurlanish orqali sodir bo'lishi mumkin. Elektrlashganda organizmda elektronlarning ortiqcha yoki kamayishi sodir bo'ladi.Elektron ko'p bo'lsa, tana manfiy zaryad, etishmovchilikda esa musbat zaryad oladi.Harakatsiz elektr zaryadlarining o'zaro ta'sir qonuniyatlarini elektrostatistika o'rganadi.
Elektrostatistikaning asosiy qonuni frantsuz fizigi Sharl Kulon tomonidan eksperimental tarzda o'rnatildi va quyidagicha o'qiladi: ikkining o'zaro ta'sir kuchi moduli ball to'lovlari vakuumda bu zaryadlar kattaliklarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir.F=k |q 1 | |q 2 |/r 2 , bu erda q 1 va q 2 zaryad modullari, r - ular orasidagi masofa, k - mutanosiblik omili, birliklar tizimini tanlashga qarab, SI k \u003d 910 9 Nm 2 / C 2 Vakuumdagi zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi atrof-muhitga nisbatan necha marta katta ekanligini ko'rsatadigan qiymat deyiladi. o'rtacha o'tkazuvchanlik. O'tkazuvchanligi bo'lgan muhit uchun Kulon qonuni quyidagicha yoziladi: F=k |q 1 | |q 2 |/( r 2 ). K koeffitsienti o'rniga ko'pincha elektr doimiysi 0 deb ataladigan koeffitsient ishlatiladi. Elektr konstantasi k koeffitsienti bilan quyidagicha bog'langan: k=1/4 0 va son jihatdan 0 =8,8510 -12 C/Nm 2 ga teng.
Elektrdan foydalanish doimiy qonun Kulon quyidagicha ko'rinadi:
F=1/(4 0) |q 1 | |q 2 |/r 2 . Ruxsat etilgan elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri deyiladi elektrostatik, yoki Coulomb, o'zaro ta'sir. Kulon kuchlarini grafik tarzda tasvirlash mumkin (2 rasm).Kulon kuchi zaryadlangan jismlarni tutashtiruvchi to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltirilgan. Bu zaryadlarning turli belgilari uchun tortishish kuchi va bir xil belgilar uchun itarish kuchi. 11-chipta. Savol 1. Kondensatorlar. Kondensatorning sig'imi. Zaryadlangan kondensatorning energiyasi. Kondensatorlardan foydalanish.Kondensatorlar katta miqdordagi qarama-qarshi elektr zaryadlarini to'plash uchun ishlatiladi. Kondensator- bu dielektrik qatlam bilan ajratilgan ikkita o'tkazgich (plastinka) tizimi bo'lib, ularning qalinligi o'tkazgichlarning o'lchamlariga nisbatan kichikdir. Masalan, parallel ravishda joylashtirilgan va dielektrik bilan ajratilgan ikkita tekis metall plitalar tekis kondansatör hosil qiladi. Agar tekis kondensatorning plitalariga qarama-qarshi belgining teng zaryadlari berilsa, u holda plitalar orasidagi kuchlanish bitta plastinkaning kuchlanishidan ikki baravar ko'p bo'ladi. Plitalar tashqarisida kuchlanish nolga teng.Kondensatorlar diagrammada quyidagicha belgilanadi:
qattiq kondansatör;
o'zgaruvchan kondansatör.
Yassi kondansatörning sig'imi quyidagi formula bo'yicha topiladi:
C \u003d 0 S / d, bu erda 0 - elektr doimiyligi, - muhitning dielektrik o'tkazuvchanligi, S - kondansatör plitasining maydoni, d - plitalar orasidagi masofa (yoki qalinligi). dielektrik). Agar kondansatkichlar batareyaga ulangan bo'lsa, u holda parallel ulanish bilan C 0 \u003d C 1 + C 2 (rasm) At ketma-ket ulanish 1/C 0 =1/C 1 +1/C 2 (2-rasm)
Dielektrik turiga qarab, kondansatörler havo, qog'oz, slyuda.
Kondensatorlar elektr energiyasini to'plash va uni tez zaryadsizlantirish (chaqnash) paytida ishlatish, doimiy va doimiy oqim zanjirlarini ajratish uchun ishlatiladi. o'zgaruvchan tok, rektifikatorlarda, tebranish sxemalarida va boshqa elektron qurilmalarda. 12-chipta. Savol 1. Zanjirdagi ish va quvvat to'g'ridan-to'g'ri oqim. Elektromotor kuch. To'liq zanjir uchun Ohm qonuni.Elektr maydonida kuchlanishni aniqlash formulasidan (U \u003d A / q) A \u003d Uq elektr zaryadini uzatish ishini hisoblash uchun ifodani olish oson, chunki joriy zaryad q \u003d Bu, keyin joriy ish: A \u003d UIt, yoki A=I 2 Rt=U 2 /Rt.Tarifi bo'yicha quvvat N=A/t, shuning uchun N=UI=I 2 R= U 2 /R. Rus olimi X.Lenz va ingliz olimi Joul oʻtgan asr oʻrtalarida mustaqil ravishda Joul-Lenz qonuni degan qonunni oʻrnatdilar va shunday oʻqidilar. O'tkazgichdan oqim o'tganda, o'tkazgichda ajralib chiqadigan issiqlik miqdori tokning kvadratiga, o'tkazgichning qarshiligiga va oqim o'tish vaqtiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.Q=I 2 Rt. To'liq yopiq sxema - tashqi qarshiliklarni va oqim manbasini o'z ichiga olgan elektr zanjiri (rasm) Zanjirning bo'limlaridan biri sifatida tok manbai ichki r deb ataladigan qarshilikka ega.Tokning yopiq zanjirdan o'tishi uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bo'lsak, joriy manbadagi zaryadlarga qo'shimcha energiya berilishi kerak bo'lsa, u harakatlanuvchi zaryadlarning ishi tufayli olinadi, bu kuchlar tomonidan ishlab chiqariladi. elektr maydoni. Joriy manba energiya xarakteristikasi bilan tavsiflanadi, bu ELS deb ataladi - manbaning elektromotor kuchi. EMF - bu elektr bo'lmagan tabiatdagi energiyaning xarakteristikasi elektr zanjiri unda elektr tokini ushlab turish uchun zarur. EMF musbat zaryadning yopiq zanjiri bo'ylab harakatlanish uchun tashqi kuchlar ishining ushbu zaryadga nisbati bilan o'lchanadi. \u003d A st / q. t vaqtida elektr zaryadi q o'tkazgichning kesimidan o'tib ketsin. Keyin zaryadni siljitishda tashqi kuchlarning ishini quyidagicha yozish mumkin: A st \u003d q. Joriy ta'rifga ko'ra q \u003d It, shuning uchun A maqola \u003dIt. Qarshiliklari R va r bo'lgan zanjirning ichki va tashqi qismlarida bu ish bajarilganda ma'lum miqdorda issiqlik ajralib chiqadi. Joul-Lenz qonuniga ko'ra, u teng: Q=I 2 Rt+I 2 rt. Energiyaning saqlanish qonuniga binoan A=Q. Shuning uchun =IR+Ir. Oqimning mahsuloti va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismining qarshiligi ko'pincha deyiladi kuchlanish pasayishi bu hududda. Shunday qilib, EMF yopiq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ichki va tashqi qismlarida kuchlanish pasayishi yig'indisiga teng. Odatda bu ibora shunday yoziladi: I \u003d / (R + r). Ushbu bog'liqlik Georg Om tomonidan eksperimental ravishda olingan, u to'liq zanjir uchun Ohm qonuni deb ataladi va quyidagicha o'qiydi: to'liq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim kuchi oqim manbaining EMF ga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir va kontaktlarning zanglashiga olib teskari proportsionaldir.. Ochiq tutashuvda EMF manba terminallaridagi kuchlanishga teng va shuning uchun voltmetr bilan o'lchanishi mumkin. 13-chipta. Savol 1. Magnit maydon, uning mavjudligi sharti. Elektr zaryadiga ta'sir qilish; bu harakatni ko'rsatadigan tajribalar. Magnit induksiya.1920-yilda daniyalik fizigi Oersted magnit strelkasi unga yaqin joylashgan o‘tkazgichdan elektr toki o‘tganda aylanayotganini aniqladi (rasm). Xuddi shu yili frantsuz fizigi Amper bir-biriga parallel bo'lgan ikkita o'tkazgichda oqim bir yo'nalishda o'tsa, o'zaro tortishish va oqimlar turli yo'nalishlarda o'tsa, itarilish sodir bo'lishini aniqladi (2-rasm). Amper oqimlarning o'zaro ta'siri hodisasini chaqirdi elektrodinamik o'zaro ta'sir. Magnit shovqin harakatlanuvchi elektr zaryadlari, qisqa masofali ta'sir nazariyasiga ko'ra, quyidagicha izohlanadi: har bir harakatlanuvchi elektr zaryadi atrofdagi fazoda magnit maydon hosil qiladi. Magnit maydon - Har qanday oʻzgaruvchan elektr maydon atrofida fazoda paydo boʻladigan maxsus turdagi materiya.C zamonaviy nuqta tabiatda ko'rish, ikkita maydonning kombinatsiyasi mavjud - elektr va magnit - bu elektromagnit maydon, bu materiyaning maxsus turi, ya'ni. ob'ektiv, bizning ongimizdan mustaqil ravishda mavjud. Magnit maydon har doim o'zgaruvchan elektr maydon tomonidan hosil bo'ladi va aksincha, o'zgaruvchan elektr maydoni doimo o'zgaruvchan magnit maydon hosil qiladi. Elektr maydonini, umuman olganda, magnit maydondan alohida ko'rib chiqish mumkin, chunki uning tashuvchilari zarralar - elektronlar va protonlardir. Elektr maydoni bo'lmagan magnit maydon mavjud emas, chunki magnit maydonning tashuvchilari yo'q. Oqimli o'tkazgich atrofida magnit maydon mavjud bo'lib, u o'tkazgichdagi harakatlanuvchi zaryadlangan zarrachalarning o'zgaruvchan elektr maydoni natijasida hosil bo'ladi.Magnit maydon - bu. kuch maydoni. Quvvat xarakteristikasi magnit maydon magnit induksiya (B) deb ataladi. Magnit induksiya - bu magnit maydondan bitta oqim elementiga ta'sir qiluvchi maksimal kuchga teng vektor jismoniy miqdor. B=F/Il. Yagona oqim elementi 1 m uzunlikdagi o'tkazgich va undagi oqim 1 A. Magnit induksiyani o'lchash birligi tesla. 1 N/Am.Magnit induktsiya har doim tekislikda elektr maydoniga 90 0 burchak ostida hosil bo'ladi. Oqim o'tkazgich atrofida magnit maydon o'tkazgichga perpendikulyar tekislikda ham mavjud.Magnit maydon girdobli maydondir. Uchun grafik tasvir magnit maydonlari kiritiladi elektr uzatish liniyalari, yoki induksion chiziqlar, shunday chiziqlar bo'lib, ularning har bir nuqtasida magnit induksiya vektori tangensial yo'naltiriladi. Yo'nalish kuch chiziqlari gimlet qoidasiga muvofiq joylashgan. Agar gimlet oqim yo'nalishi bo'yicha vidalansa, tutqichning aylanish yo'nalishi kuch chiziqlari yo'nalishiga to'g'ri keladi. Oqim bilan to'g'ridan-to'g'ri simning magnit induktsiya chiziqlari o'tkazgichga perpendikulyar tekislikda joylashgan konsentrik doiralardir (3-rasm).Amper aniqlanganidek, magnit maydonga joylashtirilgan tok o'tkazgichga kuch ta'sir qiladi. Magnit maydondan oqim o'tkazuvchi o'tkazgichga ta'sir qiluvchi kuch oqim kuchiga, magnit maydondagi o'tkazgichning uzunligiga va magnit induksiya vektorining perpendikulyar komponentiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu Amper qonunining formulasi bo'lib, u quyidagicha yoziladi: F A \u003d IlBsin.Amper kuchining yo'nalishi chap qo'l qoidasi bilan belgilanadi. Agar chap qo'l to'rtta barmoq oqim yo'nalishini ko'rsatadigan tarzda joylashtirilgan bo'lsa, magnit induksiya vektorining perpendikulyar komponenti kaftga kiradi, so'ngra 90 ga egiladi. 0 bosh barmog'i amper kuchining yo'nalishini ko'rsatadi(4-rasm). B=Bsin. 14-chipta. Savol 1. Yarimo'tkazgichlar. Yarimo'tkazgichlarning ichki o'tkazuvchanligi va nopoklik o'tkazuvchanligi. Yarimo'tkazgichli qurilmalar va ulardan amaliy foydalanishga misollar. Yarimo'tkazgichlar - bu moddalar qarshilik haroratning oshishi, aralashmalar mavjudligi, yorug'likning o'zgarishi bilan kamayadi. Ushbu xususiyatlarga ko'ra, ular metallardan hayratlanarli darajada farq qiladi. Odatda, yarimo'tkazgichlarga elektronni chiqarish uchun 1,5-2 eV dan ortiq bo'lmagan energiya talab qilinadigan kristallar kiradi. Odatda yarimo'tkazgichlar germaniy va kremniyning kristallari bo'lib, ulardagi atomlar kovalent bog' bilan birlashtirilgan. Ushbu bog'lanishning tabiati yuqoridagi xarakterli xususiyatlarni tushuntirishga imkon beradi. Yarimo'tkazgichlar qizdirilganda ularning atomlari ionlanadi. Chiqarilgan elektronlarni qo'shni atomlar ushlay olmaydi, chunki ularning barcha valentlik bog'lari to'yingan. Tashqi elektr maydon ta'sirida erkin elektronlar kristalda harakatlanishi mumkin, bu esa o'tkazuvchanlik oqimini hosil qiladi. Kristal panjaradagi atomlardan birining tashqi qobig'idan elektronni olib tashlash musbat ion hosil bo'lishiga olib keladi. Bu ionni elektronni tutib neytrallash mumkin. Bundan tashqari, atomlardan musbat ionlarga o'tish natijasida elektron etishmayotgan joy kristalida xaotik harakat jarayoni sodir bo'ladi. Tashqi tomondan, bu xaotik harakat jarayoni "teshik" deb ataladigan musbat zaryadning harakati sifatida qabul qilinadi. Kristal elektr maydoniga joylashtirilganda "teshiklar" ning tartibli harakati - teshik o'tkazuvchanligi sodir bo'ladi.Ideal kristallda tok teng miqdordagi elektronlar va "teshiklar" tomonidan hosil bo'ladi. Ushbu turdagi o'tkazuvchanlik deyiladi Shaxsiy yarimo'tkazgich o'tkazuvchanligi. Haroratning (yoki yorug'likning) oshishi bilan o'tkazgichlarning ichki o'tkazuvchanligi ortadi.Yarim o'tkazgichlarning o'tkazuvchanligiga aralashmalar katta ta'sir ko'rsatadi. Nopokliklar donor yoki qabul qiluvchi bo'lishi mumkin. Donor nopokligi valentligi yuqori bo'lgan nopoklikdir. Donor nopokligi qo'shilsa, yarimo'tkazgichda ortiqcha elektronlar hosil bo'ladi. O'tkazuvchanlik bo'ladi elektron, va yarimo'tkazgich n-tipli yarim o'tkazgich deb ataladi. Masalan, valentligi n=4 bo'lgan kremniy uchun donor nopokligi valentligi n=5 bo'lgan mishyakdir. Mishyak nopokligining har bir atomi bitta o'tkazuvchan elektronning hosil bo'lishiga olib keladi. Qabul qiluvchi nopoklik valentligi past bo'lgan nopoklikdir. Bunday nopoklik qo'shilsa, yarimo'tkazgichda ortiqcha miqdordagi "teshiklar" hosil bo'ladi. O'tkazuvchanlik "teshik" bo'ladi va yarimo'tkazgich p-tipli yarimo'tkazgich deb ataladi. Masalan, kremniy uchun qabul qiluvchi nopoklik valentligi n=3 bo'lgan indiydir. Indiyning har bir atomi qo'shimcha "teshik" hosil bo'lishiga olib keladi.Ko'pchilik yarim o'tkazgichli qurilmalarning ishlash printsipi p-n o'tish xususiyatlariga asoslanadi. Ikkita p-tipli va n-tipli yarimo'tkazgich qurilmalari kontaktga kiritilganda, elektronlarning n-hududidan p-mintaqasiga tarqalishi aloqa nuqtasida boshlanadi va "teshiklar", aksincha, p-dan. n-mintaqasi. Bu jarayon vaqt o'tishi bilan cheksiz bo'lmaydi, chunki u shakllanadi to'siq qatlami, bu elektronlar va "teshiklar" ning keyingi tarqalishiga to'sqinlik qiladi.Yarimo'tkazgichlarning p-n-kontakti, xuddi vakuum diodi kabi, bir tomonlama o'tkazuvchanlikka ega: agar siz oqim manbaining "+" ni p-mintaqasiga ulasangiz va Joriy manbaning "-" n-mintaqasiga, keyin blokirovka qiluvchi qatlam yiqilib, p-n-kontakt oqim o'tkazadi, n-hududdan elektronlar p-hududga va "teshiklar" p-hududga o'tadi. -mintaqadan n-mintaqaga (rasm). Birinchi holda, oqim nol, ikkinchisida - oqim nolga teng. Bu shuni anglatadiki, agar siz "-" manbasini p-mintaqaga, tok manbaining "+" ni n-mintaqasiga ulasangiz, u holda blokirovka qatlami kengayadi va oqim bo'lmaydi.Yarim o'tkazgichli diod quyidagilardan iborat. ikkita p- va n-tipli yarimo'tkazgichlarning kontakti. Yarimo'tkazgichli diodlar quyidagilarga ega: kichik o'lchamlari va og'irligi, uzoq xizmat muddati, yuqori mexanik mustahkamligi, yuqori mahsuldorligi, ularning kamchiligi qarshilikning haroratga bog'liqligidir.Yarim o'tkazgichli qurilma yana bir radioelektronikada qo'llaniladi: 1948 yilda ixtiro qilingan tranzistor. asoslangan Triod bir emas, balki ikkita p-n birikmasini o'z ichiga oladi. Transistorning asosiy qo'llanilishi uni kichik oqim va kuchlanish signal kuchaytirgichi sifatida ishlatishdir va yarimo'tkazgichli diyot kichik oqim va kuchlanish signali kuchaytirgichi sifatida ishlatiladi va yarimo'tkazgichli diyot oqim rektifikatori sifatida ishlatiladi. Tranzistor kashf etilgandan so'ng elektronika rivojlanishining sifat jihatidan yangi bosqichi - mikroelektronika boshlandi, bu elektron texnologiya, aloqa tizimlari va avtomatlashtirishning rivojlanishini sifat jihatidan boshqa darajaga ko'tardi. Mikroelektronika integral mikrosxemalar va ularni qo'llash tamoyillarini ishlab chiqish bilan shug'ullanadi. integral sxema ko'p sonli o'zaro bog'langan komponentlar to'plami deb ataladi - tranzistorlar, diodlar, rezistorlar, birlashtiruvchi simlar, bir xilda ishlab chiqariladi. texnologik jarayon. Ushbu jarayon natijasida bir kristalda bir vaqtning o'zida 3500 tagacha bo'lgan bir necha ming tranzistorlar, kondansatörler, rezistorlar va diodlar yaratiladi.Alohida mikrosxema elementlarining o'lchamlari 1-5 mikron bo'lishi mumkin. 6x6 mm o'lchamdagi kremniy kristall ustiga o'rnatilgan zamonaviy kompyuterning mikroprotsessorida bir necha o'nlab, hatto yuz minglab tranzistorlar mavjud.Lekin p-n o'tish joyi bo'lmagan yarim o'tkazgichli qurilmalar ham texnikada qo'llaniladi. Masalan, termistorlar (haroratni o'lchash uchun), fotorezistorlar (foto relelarda, favqulodda kalitlarda, televizorlar va videomagnitafonlar uchun masofadan boshqarish pultlarida). 15-chipta. Savol 1. Elektromagnit induksiya, bu hodisaga misollar. magnit oqimi. Qonun elektromagnit induksiya. Lents qoidasi.Elektromagnit induksiya hodisasini 1831-yilda Maykl Faraday kashf etgan. U eksperimental ravishda aniqladiki, magnit maydon yopiq zanjir ichida o'zgarganda, elektr toki, deb ataladi induksion oqim bilan. Faraday tajribalarini quyidagicha takrorlash mumkin: galvanometrga yopilgan lasanga magnit kiritilganda yoki chiqarilganda g‘altakda induksion oqim paydo bo‘ladi (rasm). Agar ikkita bobin yonma-yon qo'yilgan bo'lsa (masalan, umumiy yadroda yoki bitta bobin ikkinchisining ichida) va bitta bobin kalit orqali oqim manbaiga ulangan bo'lsa, u holda kalit birinchisining zanjirida yopilganda yoki ochilganda g'altak, ikkinchi lasanda induksion oqim paydo bo'ladi (2-rasm) Bu hodisalarning tushuntirishi Maksvell tomonidan berilgan. Har qanday o'zgaruvchan magnit maydon doimo o'zgaruvchan elektr maydonini hosil qiladi.Magnit maydonni o'zgartirish jarayonini miqdoriy xarakterlash uchun yopiq kontur orqali magnit oqim deb ataladigan fizik miqdor kiritiladi. magnit oqimi S maydoni bo'lgan yopiq pastadir orqali magnit induksiya vektori B moduli va halqa S maydoni va magnit induksiya vektori yo'nalishi orasidagi burchak kosinusining mahsulotiga teng bo'lgan jismoniy miqdor deyiladi. halqa maydoni uchun normal. F=BScos (3-rasm) Eksperimental ravishda elektromagnit induksiyaning asosiy qonuni aniqlandi: EMF induksiyasi yopiq konturda magnit oqimining halqa orqali o'tish tezligiga teng bo'ladi. = F/t. F magnit oqimining birligi veber (Wb): 1 Vb \u003d 1 Vs.O'lchamning ma'nosi F \u003d t asosiy qonunidan kelib chiqadi: 1 veber - bunday magnit oqimning qiymati, u , bir soniya ichida nolga kamayib, yopiq zanjir orqali unda 1 V induksiya EMFni keltirib chiqaradi.
Elektromagnit induksiyaning asosiy qonunining klassik namoyishi Faradayning birinchi p = tajribasidir: magnit lasanning burilishlari orqali qanchalik tez harakatlansa, unda ko'proq induksion oqim paydo bo'ladi va shuning uchun induksiya EMF.
Induksion oqim yo'nalishining magnit maydonning yopiq kontur orqali o'zgarishi tabiatiga bog'liqligi 1833 yilda rus olimi Lenz tomonidan eksperimental ravishda aniqlangan. U o'z nomi bilan atalgan qoidani ishlab chiqdi. Induksion oqim o'zining magnit maydoni kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tashqi magnit oqimining o'zgarishini qoplashga intiladigan yo'nalishga ega. Lenz ikkita alyuminiy halqadan iborat bo'lgan, qattiq va kesilgan, alyuminiy ko'ndalang ustunga o'rnatilgan va roker kabi o'q atrofida aylanish qobiliyatiga ega bo'lgan qurilmani ishlab chiqdi (4-rasm). Magnit qattiq halqaga kiritilganda, u magnitdan "qochib keta" boshladi va mos ravishda rokerni aylantirdi. Magnit halqadan chiqarilgach, uzuk magnitni “quvib yetmoqchi” bo‘ldi. Magnit kesilgan halqa ichida harakat qilganda, hech qanday ta'sir sodir bo'lmadi. Lenz eksperimentni induksion oqimning magnit maydoni tashqi magnit oqimining o'zgarishini qoplashga intilishi bilan izohladi. 16-chipta. Savol 1. O'z-o'zini induksiyalash hodisasi. Induktivlik. Elektromagnit maydon.O`z-o`zidan induksiya hodisasi o`tkazgichning o`zida undagi tok o`zgarganda induksion EMF paydo bo`lishidan iborat. O'z-o'zidan induktsiya hodisasiga misol sifatida tok manbaiga kalit orqali parallel ulangan ikkita lampochka bilan tajriba, ulardan biri g'altak orqali ulanadi (rasm). Kalit yopilganda, lasan orqali yoqilgan 2 chirog'i 1-chiroqdan kechroq yonadi. Buning sababi shundaki, kalit yopilgandan so'ng, oqim darhol maksimal qiymatga etib bormaydi, o'sib borayotgan tokning magnit maydoni kuchayadi. g'altakda induksion EMF hosil qiladi, bu Lenz qoidasiga muvofiq, joriy o'sishga xalaqit beradi .O'z-o'zidan induktsiya uchun empirik tarzda o'rnatilgan qonun bajariladi: EMF o'z-o'zini induktsiyasi o'tkazgichdagi oqimning o'zgarish tezligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. = L I/t. Proportsionallik omili L deyiladi induktivlik. Induktivlik- bu 1 A / s o'tkazgichdagi oqim o'zgarishi tezligida o'z-o'zidan indüksiyon ELW ga teng qiymat. Induktivlik birligi Genri (H) dir. 1 H=1Vs/A. 1 henry - bunday o'tkazgichning induktivligi, unda 1 voltlik o'z-o'zidan induktsiya EMF 1 A / s oqim o'zgarish tezligida sodir bo'ladi. Induktivlik elektr zanjirining (o'tkazgichning) magnit xususiyatlarini tavsiflaydi, yadro muhitining magnit o'tkazuvchanligiga, g'altakning o'lchami va shakliga va undagi burilishlar soniga bog'liq.Induktor oqim manbaidan uzilganda, chiroq yonadi. lasanga parallel ravishda ulangan qisqa chaqnash beradi (2-rasm). Zanjirdagi oqim o'z-o'zidan induksiya EMF ta'sirida paydo bo'ladi. Elektr pallasida bu holda chiqarilgan energiya manbai bobinning magnit maydonidir. Magnit maydonning energiyasi W M \u003d LI 2 / 2 formulasi bo'yicha topiladi. Magnit maydonning energiyasi o'tkazgichning induktivligiga va undagi oqim kuchiga bog'liq. Bu energiyani elektr maydonining energiyasiga aylantirish mumkin. Vorteks elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydon tomonidan hosil bo'ladi va o'zgaruvchan elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydon hosil qiladi, ya'ni. o'zgaruvchan elektr va magnit maydon bir-birisiz mavjud bo'lolmaydi. Ularning o'zaro munosabatlari bizga yagona bor degan xulosaga kelishimizga imkon beradi elektromagnit maydon. Elektromagnit maydon elektr zaryadlangan zarralar yoki zarrachalarning magnit moment bilan o'zaro ta'siri amalga oshiriladigan asosiy jismoniy maydonlardan biridir. Elektromagnit maydon elektr maydon va magnit induksiyaning kuchi bilan tavsiflanadi. Bu miqdorlar va elektr zaryadlari va oqimlarining fazoda taqsimlanishi o'rtasidagi munosabat o'tgan asrning 60-yillarida J. Maksvell tomonidan o'rnatildi. Bu munosabat turli muhitdagi va vakuumdagi elektromagnit hodisalarni tavsiflovchi elektrodinamikaning asosiy tenglamalari deb ataladi. Ushbu tenglamalar tajriba bilan o'rnatilgan elektr va magnit hodisalar qonunlarini umumlashtirish sifatida olinadi. 17-chipta. Savol 1. Erkin va majburiy elektromagnit tebranishlar. Tebranish sxemasi va elektromagnit tebranishlar paytida energiyaning o'zgarishi. Tebranishlarning chastotasi va davri. Elektromagnit tebranishlar - Bu elektr va magnit maydonlardagi tebranishlar bo'lib, ular zaryad, oqim va kuchlanishning davriy o'zgarishi bilan birga keladi. Elektromagnit tebranishlar paydo bo'lishi va mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan eng oddiy tizim tebranish davridir. Tebranish davri - bu induktor va kondansatkichdan tashkil topgan tizimdir (A-rasm). Agar kondansatör zaryadlangan bo'lsa va lasanga yopilsa, u holda oqim g'altakdan o'tadi (B-rasm). Kondensator zaryadsizlanganda, g'altakdagi o'z-o'zidan induksiya tufayli zanjirdagi oqim to'xtamaydi. Induktiv oqim, Lenz qoidasiga muvofiq, xuddi shu yo'nalishda oqadi va kondansatkichni qayta zaryad qiladi (B-rasm). Ushbu yo'nalishdagi oqim to'xtaydi va jarayon teskari yo'nalishda takrorlanadi (D-rasm). Shunday qilib, tebranish pallasida elektromagnit tebranishlar kondansatkichning elektr maydonining energiyasini (W e \u003d CU 2/2) oqim bilan bobinning magnit maydonining energiyasiga (W M \u003d) aylantirish tufayli yuzaga keladi. LI 2/2) va aksincha Davr elektromagnit tebranishlar ideal tebranish konturida (ya'ni energiya yo'qotilishi bo'lmagan bunday sxemada) g'altakning induktivligiga va kondansatkich sig'imiga bog'liq bo'lib, T=2LC Tompson formulasi bo'yicha topiladi. Chastota v = 1 / T teskari proportsional munosabat bilan davr bilan bog'liq. Haqiqiy tebranish pallasida simlarni isitish uchun energiya yo'qotishlari tufayli erkin elektromagnit tebranishlar susayadi. Amaliy qo'llash uchun o'chirilgan elektromagnit tebranishlarni olish muhim ahamiyatga ega va buning uchun energiya yo'qotishlarini qoplash uchun tebranish zanjirini elektr bilan to'ldirish kerak. Soʻnmaydigan elektromagnit tebranishlarni olish uchun oʻz-oʻzidan tebranuvchi tizimga misol boʻladigan soʻndirilmagan tebranish generatoridan foydalaniladi. 18-chipta. Savol 1. Elektromagnit to'lqinlar va ularning xossalari. Radioaloqa tamoyillari va ulardan amaliy foydalanishga misollar.. Faradayning elektr tokiga oid eksperimental ishlarini oʻrganish asosida ingliz olimi Jeyms Maksvell tabiatda vakuumda tarqaladigan maxsus toʻlqinlar mavjudligini taxmin qildi. Maksvell bu to'lqinlarni chaqirdi elektromagnit to'lqinlar. Maksvellga ko'ra: elektr maydonining har qanday o'zgarishi bilan vorteksli magnit maydon paydo bo'ladi va aksincha, magnit maydonning har qanday o'zgarishi bilan vorteks elektr maydoni paydo bo'ladi.. Bir marta boshlangandan so'ng, magnit va elektr maydonlarini o'zaro hosil qilish jarayoni doimiy ravishda davom etishi va atrofdagi kosmosda tobora ko'proq yangi hududlarni egallashi kerak (rasm). Elektr va magnit maydonlarining o'zaro hosil bo'lish jarayoni o'zaro perpendikulyar tekisliklarda sodir bo'ladi. O'zgaruvchan elektr maydoni vorteks magnit maydonini, o'zgaruvchan magnit maydon vorteks elektr maydonini hosil qiladi.
Elektr va magnit maydonlar nafaqat moddada, balki vakuumda ham mavjud bo'lishi mumkin. Shuning uchun elektromagnit to'lqinlarni vakuumda tarqatish imkoniyati bo'lishi kerak.
Voqea sodir bo'lish sharti elektromagnit to'lqinlar - elektr zaryadlarining tezlashtirilgan harakati. Shunday qilib, magnit maydonning o'zgarishi o'tkazgichdagi oqim o'zgarganda va magnit maydonning o'zgarishi zaryadlarning tezligi o'zgarganda sodir bo'ladi, ya'ni. tezlanish bilan harakatlanayotganda. Elektromagnit to'lqinlarning vakuumda tarqalish tezligi, Maksvellning hisob-kitoblariga ko'ra, taxminan 300 000 km / s ga teng bo'lishi kerak.Fizik Geynrix Gerts birinchi marta yuqori chastotali uchqun oralig'i (Gertz vibratori) yordamida elektromagnit to'lqinlarni eksperimental ravishda oldi. . Gerts elektromagnit to'lqinlarning tezligini ham eksperimental ravishda aniqladi. Bu Maksvell tomonidan to'lqin tezligining nazariy ta'rifiga to'g'ri keldi. Eng oddiy elektromagnit to'lqinlar elektr va magnit maydonlari sinxron garmonik tebranishlar hosil qiladigan to'lqinlardir.Albatta, elektromagnit to'lqinlar to'lqinlarning barcha asosiy xususiyatlariga ega. Ular itoat qiladilar aks ettirish qonuni to'lqinlar: tushish burchagi aks etish burchagiga teng. Bir muhitdan ikkinchisiga o'tishda ular sinadi va bo'ysunadi sinish qonuni to'lqinlar: tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati berilgan ikkita muhit uchun doimiy qiymat va birinchi muhitdagi elektromagnit to‘lqinlar tezligining ikkinchi muhitdagi elektromagnit to‘lqinlar tezligiga nisbatiga teng. o'rta va chaqirdi sindirish ko'rsatkichi ikkinchi muhit birinchisiga nisbatan elektromagnit to'lqinlarning diffraktsiya hodisasi, ya'ni. ularning tarqalish yo'nalishining to'g'ri chiziqdan og'ishi to'siqning chetida yoki teshikdan o'tayotganda kuzatiladi. Elektromagnit to'lqinlar qodir aralashuv. Interferentsiya - bu kogerent to'lqinlarning bir-birining ustiga chiqish qobiliyatidir, buning natijasida ba'zi joylarda to'lqinlar bir-biridan kuchayadi, boshqa joylarda esa ular o'chadi. (Kogerent to'lqinlar tebranish chastotasi va fazasi bir xil bo'lgan to'lqinlardir.) Elektromagnit to'lqinlar dispersiya, ya'ni. elektromagnit to'lqinlar uchun muhitning sinishi ko'rsatkichi ularning chastotasiga bog'liq bo'lganda. Ikki panjarali tizim orqali elektromagnit to'lqinlarni uzatish bo'yicha tajribalar bu to'lqinlarning ko'ndalang ekanligini ko'rsatadi.Elektromagnit to'lqin tarqalganda, intensivlik vektorlari E va magnit induksiya B to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar va o'zaro perpendikulyar bo'ladi (2-rasm).
Simlarsiz aloqa o'rnatish uchun elektromagnit to'lqinlarni amaliy qo'llash imkoniyati 1895 yil 7 mayda rus fizigi A. Popov tomonidan ko'rsatildi. Bu kun radioning tug'ilgan kuni hisoblanadi. Radioaloqani amalga oshirish uchun elektromagnit to'lqinlarning nurlanish imkoniyatini ta'minlash kerak. Agar elektromagnit to'lqinlar lasan va kondansatör zanjirida paydo bo'lsa, u holda o'zgaruvchan magnit maydon g'altak bilan bog'lanadi va o'zgaruvchan elektr maydoni kondansatör plitalari o'rtasida to'planadi. Bunday sxema deyiladi yopiq(3-rasm a). Yopiq tebranish sxemasi deyarli atrofdagi bo'shliqqa elektromagnit to'lqinlarni chiqarmaydi. Agar sxema lasan va ikkita tekis kondansatör plitasidan iborat bo'lsa, u holda bu plitalarning burchagi qanchalik katta bo'lsa, elektromagnit bo'shliq shunchalik erkin chiqadi (3-rasm, b). Ochiq tebranish konturining cheklovchi holati bobinning qarama-qarshi uchlariga plitalarni olib tashlashdir. Bunday tizim deyiladi ochiq tebranish davri(3-rasm c). Haqiqatda sxema lasan va uzun sim - antennadan iborat.Antennadagi tok tebranishlarining bir xil amplitudasi bilan chiqarilgan elektromagnit tebranishlarning energiyasi (söndürmemiş tebranish generatori yordamida) tebranish chastotasining to'rtinchi kuchiga proporsionaldir. . O'nlab, yuzlab va hatto minglab gerts chastotalarida elektromagnit tebranishlarning intensivligi ahamiyatsiz. Shuning uchun radio va televidenie aloqalarini amalga oshirish uchun chastotasi bir necha yuz ming gertsdan yuzlab megagertsgacha bo'lgan elektromagnit to'lqinlardan foydalaniladi.Nutq, musiqa va boshqa tovush signallarini radio orqali uzatishda yuqori chastotali (tashuvchi) tebranishlarni modulyatsiya qilishning har xil turlari. ishlatiladi. Modulyatsiyaning mohiyati generator tomonidan hosil qilingan yuqori chastotali tebranishlarning past chastota qonuniga muvofiq o'zgarishida yotadi. Bu radio uzatish tamoyillaridan biridir. Yana bir tamoyil - bu teskari jarayon - aniqlash. Radioqabul qilish vaqtida qabul qiluvchi antenna tomonidan qabul qilingan modulyatsiyalangan signaldan yuqori chastotali tovush tebranishlarini filtrlash zarur.Radioto'lqinlar yordamida nafaqat tovush signallari, balki ob'ektlarning tasvirlari ham masofaga uzatiladi. Katta rol radar zamonaviy dengiz floti, aviatsiya va astronavtikada rol o'ynaydi. Radar o'tkazuvchi jismlardan to'lqinlarni aks ettirish xususiyatiga asoslanadi. (Elektromagnit to'lqinlar dielektrik yuzasidan zaif aks etadi va deyarli butunlay metallar yuzasidan.) 19-chipta. Savol 1. Yorug'likning to'lqin xususiyatlari (interferentsiya, difraksiya, qutblanish). elektromagnit nazariya Sveta. Nur- bular 6310 14 +810 14 Hz chastota diapazonidagi elektromagnit to‘lqinlar bo‘lib, inson ko‘zi bilan seziladi, ya’ni. to'lqin uzunligi 380770 nm oralig'ida.Yorug'lik elektromagnit to'lqinlarning barcha xususiyatlariga ega: aks ettirish, sinish, interferensiya, diffraktsiya, qutblanish. Yorug'lik moddaga bosim o'tkazishi, muhit tomonidan so'rilishi va fotoelektrik effekt hodisasini keltirib chiqarishi mumkin. U 300 000 km/s vakuumda chekli tarqalish tezligiga ega, muhitda tezlik kamayib boradi.Yorug'likning to'lqin xossalari interferensiya va diffraktsiya hodisalarida eng aniq namoyon bo'ladi. Nur shovqini Ikki (yoki bir nechta) kogerent yorug'lik to'lqinlari qo'shilganda yorug'lik oqimining fazoviy qayta taqsimlanishi deb ataladi, buning natijasida ba'zi joylarda maksimal, ba'zilarida esa intensivlik minimallari paydo bo'ladi (interferentsiya naqsh). Sovun eritmasi va moy rangsiz bo'lsa-da, yorug'lik aralashuvi sovun pufakchalari va suvdagi yupqa yog' plyonkalarining rangini tushuntiradi. Yorug'lik to'lqinlari yupqa plyonka yuzasidan qisman aks etadi va qisman u orqali o'tadi. Filmning ikkinchi chegarasida to'lqinning qisman aks etishi yana sodir bo'ladi (1-rasm). Yupqa plyonkaning ikkita yuzasida aks ettirilgan yorug'lik to'lqinlari bir xil yo'nalishda harakat qiladi, lekin turli yo'llar bilan harakatlanadi. Yo'l farqi l to'lqin uzunliklarining butun soniga karrali bo'lsa, l=2k/2. Yo'l farqi toq yarim to'lqinlar soniga karrali bo'lsa, l=(2k+1)/2, shovqin minimumi kuzatiladi. Maksimal shart yorug'likning bir to'lqin uzunligi uchun qondirilsa, boshqa to'lqin uzunliklari uchun qoniqtirilmaydi. Shuning uchun oq yorug'lik bilan yoritilgan nozik rangli shaffof plyonka rangli ko'rinadi. Yupqa plyonkalardagi interferensiya fenomeni optik qoplamalarning sirtini qayta ishlash sifatini nazorat qilish uchun ishlatiladi.
Yorug'lik ekrandagi kichik dumaloq teshikdan o'tganda, markaziy yorqin nuqta atrofida o'zgaruvchan qorong'u va yorug'lik halqalari kuzatiladi; agar yorug'lik tor tirqishdan o'tsa, u holda o'zgaruvchan yorug'lik va quyuq chiziqlardan naqsh olinadi.
To'siq chetidan o'tganda yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish yo'nalishidan burilish hodisasi deyiladi. yorug'lik diffraksiyasi. Teshikning turli nuqtalaridan ekranning bir nuqtasiga og'ish natijasida kelayotgan yorug'lik to'lqinlarining bir-biriga xalaqit berishi bilan diffraktsiya tushuntiriladi. Yorug'lik diffraktsiyasi spektral asboblarda qo'llaniladi, ularning asosiy elementi difraksion panjara hisoblanadi. Difraksion panjara bir-biridan teng masofada joylashgan parallel noaniq chiziqlar sistemasiga yotqizilgan shaffof plastinka bo'lib, panjara ustiga monoxromatik (ma'lum to'lqin uzunligidagi) yorug'lik tushsin (2-rasm). Har bir tirqishda diffraktsiya natijasida yorug'lik nafaqat dastlabki yo'nalishda, balki boshqa barcha yo'nalishlarda ham tarqaladi. Agar konvergent linza panjara orqasiga o'rnatilsa, u holda ekranda fokus tekisligidagi barcha nurlar bitta chiziqda to'planadi.Qo'shni tirqishlar chetidan kelayotgan parallel nurlar yo'l farqiga ega l=dsin, bu erda d - panjara doimiysi - qo'shni tirqishlarning mos keladigan qirralari orasidagi masofa deb ataladi panjara davri, - yorug'lik nurlarining panjara tekisligiga perpendikulyardan og'ish burchagi. To'lqin uzunliklarining butun soniga teng bo'lgan yo'l farqi bilan dsin=k, berilgan to'lqin uzunligi uchun interferentsiya maksimali kuzatiladi. Interferentsiyaning maksimal sharti har bir to'lqin uzunligi uchun diffraktsiya burchagining o'ziga xos qiymati bilan qondiriladi. Natijada, diffraktsiya panjarasidan o'tganda, oq yorug'lik nuri spektrga parchalanadi. Qizil yorug'lik uchun diffraktsiya burchagi eng muhim ahamiyatga ega, chunki qizil yorug'lik ko'rinadigan mintaqadagi eng uzun to'lqin uzunligiga ega. Binafsha nur uchun diffraktsiya burchagining eng kichik qiymati.Tajriba shuni ko'rsatadiki, ba'zi kristallar, masalan, Islandiya shpati orqali o'tadigan yorug'lik nurining intensivligi ikkita kristalning nisbiy yo'nalishiga bog'liq. Kristallarning bir xil yo'nalishi bilan yorug'lik ikkinchi kristall orqali zaiflashmasdan o'tadi.Agar ikkinchi kristall 90 0 ga aylantirilsa, yorug'lik undan o'tmaydi. Bir hodisa bor qutblanish, ya'ni. kristall faqat elektr maydon kuchi vektorining tebranishlari bir tekislikda - qutblanish tekisligida sodir bo'ladigan shunday to'lqinlarni uzatadi. Qutblanish hodisasi yorug'likning to'lqinli tabiatini va yorug'lik to'lqinlarining ko'ndalang tabiatini isbotlaydi.Oq yorug'likning tor parallel nurlari shisha prizmadan o'tganda turli rangdagi yorug'lik nurlariga parchalanadi. Oq yorug'likning parchalanishi, oq yorug'lik turli to'lqin uzunlikdagi elektromagnit to'lqinlardan iboratligi va yorug'likning sinishi ko'rsatkichi uning to'lqin uzunligiga bog'liqligi bilan izohlanadi. Sinishi indeksi muhitdagi yorug'lik tezligi bilan bog'liq, shuning uchun muhitdagi yorug'lik tezligi to'lqin uzunligiga bog'liq. Bu hodisa deyiladi yorug'lik dispersiyasi.
Elektromagnit to'lqinlar tezligining eksperimental o'lchangan qiymatining mos kelishiga asoslanib, Maksvell yorug'lik elektromagnit to'lqin ekanligini taklif qildi. Bu faraz yorug'lik xossalari bilan tasdiqlanadi.
20-chipta. Rezerfordning -zarrachalarning sochilishiga oid tajribalari. Atomning yadro modeli."Atom" so'zi yunoncha "bo'linmas" degan ma'noni anglatadi. Uzoq vaqt davomida, 20-asrning boshlarigacha, atom materiyaning eng kichik bo'linmas zarralarini anglatardi. 20-asr boshlariga kelib, fanda atomlarning murakkab tuzilishi haqida gapiradigan koʻplab faktlar toʻplandi.Atomlarning tuzilishini oʻrganishda ingliz olimi Ernest Rezerfordning a- ning sochilishi boʻyicha oʻtkazgan tajribalarida katta muvaffaqiyatlarga erishildi. moddalarning yupqa qatlamlaridan o'tayotganda zarralar. Ushbu tajribalarda radioaktiv modda tomonidan chiqarilgan a-zarrachalarning tor nurlari yupqa oltin folga ustiga yo'naltirildi. Folga orqasida tez zarrachalar ta'sirida porlashi mumkin bo'lgan ekran qo'yildi. Ko'pchilik -zarrachalar folga orqali o'tgandan keyin to'g'ri chiziqli tarqalishdan chetga chiqishi aniqlandi, ya'ni. tarqaladi va ba'zi -zarralar odatda orqaga tashlanadi. Rezerford a-zarrachalarning sochilishini shunday tushuntirdi musbat zaryad ilgari taxmin qilinganidek, radiusi 10 -10 m bo'lgan sharda bir tekis taqsimlanmagan, balki atomning markaziy qismida - atom yadrosida to'plangan. Yadro yonidan o`tganda undan musbat zaryadlangan a-zarra itariladi, yadroga kirganda esa teskari tomonga tashlanadi. Xuddi shu zaryadga ega bo'lgan zarralar shunday harakat qiladi, shuning uchun atomning markaziy musbat zaryadlangan qismi mavjud bo'lib, unda atomning muhim massasi to'plangan. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, tajribalarni tushuntirish uchun atom yadrosining radiusini taxminan 10 -15 m ga teng olish kerak.Rezerford atom sayyoralar sistemasi kabi joylashtirilgan, deb taklif qildi. Rezerford bo'yicha atom tuzilishi modelining mohiyati quyidagicha: atomning markazida musbat zaryadlangan yadro joylashgan bo'lib, unda barcha massa to'plangan, elektronlar yadro atrofida aylana orbitalarda katta masofalarda aylanadi. (Quyosh atrofidagi sayyoralar kabi). Yadro zaryadi davriy sistemadagi kimyoviy elementning soniga to'g'ri keladi.Rezerfordga ko'ra atom tuzilishining sayyoraviy modeli bir qancha ma'lum faktlarni tushuntirib bera olmadi: zaryadga ega bo'lgan elektron yadroga tushishi kerak. Kulon tortishish kuchlariga va atom barqaror sistemadir; dumaloq orbita bo'ylab harakatlanayotganda, yadroga yaqinlashganda, atomdagi elektron turli chastotalardagi elektromagnit to'lqinlarni chiqarishi kerak, ya'ni. chiqarilgan yorug'lik uzluksiz spektrga ega bo'lishi kerak, lekin amalda u boshqacha chiqadi: atomlarning elektronlari chiziqli spektrga ega bo'lgan yorug'likni chiqaradi. Daniya fizigi Niels Bor birinchi bo'lib atom tuzilishining sayyoraviy yadro modelidagi qarama-qarshiliklarni hal qilishga harakat qildi. 21-chipta. Borning kvant postulatlari. Yorug'likning atomlar tomonidan emissiyasi va yutilishi, bu jarayonlarni kvant tushunchalari asosida tushuntirish. Spektral tahlil printsipi va uni amaliy qo'llash misollari.Bor o'z nazariyasi asosida ikkita postulat qo'ydi. Birinchi postulat: atom tizimi faqat maxsus statsionar yoki kvant holatlarida bo'lishi mumkin, ularning har biri o'z energiyasiga ega; statsionar holatda atom nurlanmaydi.Bu shuni anglatadiki, elektron (masalan, vodorod atomida) bir nechta aniq belgilangan orbitalarda bo'lishi mumkin. Elektronning har bir orbitasi aniq belgilangan energiyaga mos keladi.
Ikkinchi postulat: bir statsionar holatdan ikkinchisiga o'tish jarayonida elektromagnit nurlanishning kvanti chiqariladi yoki so'riladi. Fotonning energiyasi atomning ikki holatdagi energiyalari farqiga teng: hv=E m -E n ; h=6,6210 -34 Js, bu yerda h Plank doimiysi.Elektron yaqin orbitadan uzoqroq orbitaga o’tganda atom sistemasi energiyaning kvantini yutadi. Elektronning uzoqroq orbitasidan yadroga nisbatan yaqinroq orbitaga o'tganda atom tizimi kvant energiya chiqaradi.
Bor nazariyasi chiziqli spektrlarning mavjudligini tushuntirishga imkon berdi.
Radiatsiya spektri(yoki yutilish) - ma'lum bir moddaning atomi chiqaradigan (yoki yutadigan) ma'lum chastotali to'lqinlar to'plami. Spektrlar. qattiq, astarli Va chiziqli.Uzluksiz spektrlar qattiq yoki suyuq holatda bo'lgan barcha moddalarni nurlantirish. Uzluksiz spektr ko'rinadigan yorug'likning barcha chastotalarining to'lqinlarini o'z ichiga oladi va shuning uchun bu tartibda bir rangdan ikkinchisiga silliq o'tadigan rangli chiziqqa o'xshaydi: qizil, to'q sariq, sariq, yashil, ko'k va binafsha (har bir ovchi qaerda ekanligini bilishni xohlaydi. qirg'ovul o'tiradi). Chiziq spektrlari atom holatidagi barcha moddalarni chiqaradi. Barcha moddalarning atomlari faqat ularga xos bo'lgan aniq chastotali to'lqinlar to'plamini chiqaradi. Har bir inson o'zining shaxsiy barmoq izlariga ega bo'lganidek, ma'lum bir moddaning atomi ham faqat unga xos bo'lgan o'z spektriga ega. Chiziq emissiya spektrlari bo'shliqlar bilan ajratilgan rangli chiziqlarga o'xshaydi. Chiziqli spektrlarning tabiati, ma'lum bir moddaning atomlari o'zlarining xarakterli energiyasiga ega bo'lgan faqat o'zlarining statsionar holatlariga ega ekanligi bilan izohlanadi va shuning uchun atom o'zgartirishi mumkin bo'lgan o'z juft energiya darajalari to'plami, ya'ni. atomdagi elektron faqat ma'lum bir kimyoviy modda uchun ma'lum bir orbitadan boshqasiga o'tishi mumkin. Chiziqli spektrlar molekulalar tomonidan chiqariladi. Chiziqli spektrlar chiziqli spektrlarga o'xshaydi, faqat alohida chiziqlar o'rniga alohida chiziqlar sifatida qabul qilingan alohida qatorlar kuzatiladi. chiqarilgan chastotalar to'plami bo'yicha emissiya spektrlari yutilish spektrlari bilan mos keladi. Turli moddalarning atomlari faqat ularga xos bo'lgan spektrlarga to'g'ri kelganligi sababli, aniqlashning bir usuli mavjud kimyoviy tarkibi moddaning spektrlarini oʻrganish orqali. Bu usul deyiladi spektral tahlil. Spektral tahlil qazib olish jarayonida qazilma rudalarning kimyoviy tarkibini aniqlash, yulduzlar, atmosfera, sayyoralarning kimyoviy tarkibini aniqlash uchun ishlatiladi; metallurgiya va mashinasozlikda moddaning tarkibini kuzatishning asosiy usuli hisoblanadi. 22-chipta. Fotoelektrik effekt. Fotoeffekt qonunlari va ularni tushuntirish. Fotoelektrik effekt uchun Eynshteyn tenglamasi va Plank doimiysi. Fotoelektr effektining amaliy qoʻllanilishiga misollar.1900-yilda nemis fizigi Maks Plank yorugʻlik alohida qismlarda - kvantlarda (yoki fotonlarda) chiqariladi va yutiladi, deb faraz qildi. Har bir fotonning energiyasi E=hv formula bilan aniqlanadi, bu erda h - Plank doimiysi 6,6310 -34 Js ga teng, v - yorug'lik chastotasi. Plank gipotezasi ko‘pgina hodisalarni tushuntirib berdi: xususan, 1887 yilda nemis olimi Geynrix Gerts tomonidan kashf etilgan va rus olimi A.G. tomonidan eksperimental tarzda o‘rganilgan fotoelektr effekti hodisasi. Stoletov. fotoelektrik effekt yorug'lik ta'sirida moddaning elektronlar chiqarishi hodisasidir.Tadqiqotlar natijasida fotoelektr effektining uchta qonuni aniqlandi.
- To'yinganlik oqimining kuchi tananing yuzasiga tushadigan yorug'lik nurlanishining intensivligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
Fotoelektronlarning maksimal kinetik energiyasi yorug'lik chastotasi bilan chiziqli ravishda ortadi va uning intensivligiga bog'liq.
Agar yorug'lik chastotasi ma'lum bir modda uchun belgilangan minimal chastotadan kam bo'lsa, u holda fotoelektrik effekt yuzaga kelmaydi.
Fototokning kuchlanishga bog'liqligi 1-rasmda ko'rsatilgan.
Fotoelektrik effekt nazariyasi nemis olimi A. Eynshteyn tomonidan 1905 yilda yaratilgan. Eynshteyn nazariyasi metalldan elektronlarning ish funksiyasi tushunchasiga va kvant yorugʻlik emissiyasi tushunchasiga asoslanadi. Eynshteyn nazariyasiga ko'ra, fotoelektr effekti quyidagi tushuntirishga ega: yorug'lik kvantini yutib, elektron hv energiya oladi. Metallni tark etganda, har bir elektronning energiyasi ma'lum miqdorda kamayadi, bu deyiladi ish funktsiyasi(A chiqib). Ish funktsiyasi metalldan elektronni olib tashlash uchun zarur bo'lgan ishdir. Chiqib ketgandan keyin elektronlarning maksimal energiyasi (agar boshqa yo'qotishlar bo'lmasa): 
Bu tenglama deyiladi Eynshteyn tenglamasi. Agar hv qizil chegara foto effekti v min \u003d A chiqish / soat ga teng. Ishlash printsipiga ko'ra fotoelektrik effekt hodisasi bo'lgan qurilmalar deyiladi fotoelementlar. Eng oddiy bunday qurilma vakuumli fotoseldir. Bunday fotoelementning kamchiliklari quyidagilardir: past oqim, uzoq to'lqinli nurlanishga nisbatan past sezuvchanlik, ishlab chiqarishdagi qiyinchilik, AC davrlarida foydalanishning mumkin emasligi. Fotometriyada yorugʻlik intensivligini, yorqinligini, yoritilishini oʻlchashda, kinoda tovushni takrorlashda, fototelegraf va fototelefonda, ishlab chiqarish jarayonlarini boshqarishda qoʻllaniladi.Yorugʻlik taʼsirida tok tashuvchilarning konsentratsiyasi oʻzgarib turadigan yarim oʻtkazgichli fotoelementlar mavjud. Ular elektr zanjirlarini avtomatik boshqarishda (masalan, metro turniketlarida), o'zgaruvchan tok zanjirlarida, qayta tiklanmaydigan tok manbalari sifatida soatlarda, mikrokalkulyatorlarda, birinchi quyosh avtomobillari sinovdan o'tkazilmoqda, quyosh batareyalarida sun'iy qurilmalarda qo'llaniladi. Yerning sun'iy yo'ldoshlari, sayyoralararo va orbital avtomatik stantsiyalar.
Fotoelektrik effekt hodisasi fotomateriallarda yorugʻlik taʼsirida sodir boʻladigan fotokimyoviy jarayonlar bilan bogʻliq.
23-chipta. Atom yadrosining tarkibi. Izotoplar. Atom yadrosining bog'lanish energiyasi. Zanjirli yadro energiyasi, uni amalga oshirish shartlari. Termoyadro reaksiyalari.1932-yilda ingliz fizigi Jeyms Chedvik elektr zaryadi va massa birligi nolga teng boʻlgan zarrachalarni topdi. Bu zarralar deyiladi neytronlar. Belgilangan neytron n. Neytron kashf etilgandan keyin fizika D.D. Ivanenko va Verner Geyzenberg 1932 yilda atom yadrosining proton-neytron modelini ilgari surdilar. Ushbu modelga ko'ra, har qanday moddaning atomining yadrosi proton va neytronlardan iborat. (Proton va neytronlarning umumiy nomi nuklonlardir.) Protonlar soni yadro zaryadiga teng va davriy sistemadagi element soniga toʻgʻri keladi. Proton va neytronlar sonining yig'indisi massa soniga teng. Masalan, kislorod atomining yadrosi
8 proton va 16-8=8 neytrondan iborat. atom yadrosi 
92 proton va 235-92 \u003d 143 neytrondan iborat.Davriy tizimda bir xil o'rinni egallagan, ammo atom massalari har xil bo'lgan kimyoviy moddalar deyiladi. izotoplar. Izotoplarning yadrolari neytronlar soni bilan farqlanadi. Masalan, vodorodning uchta izotopi bor: protiy - yadro bitta protondan, deyteriy - yadro bitta proton va bitta neytrondan, tritiy - yadro bitta proton va ikkita neytrondan iborat.Agar yadro massalarini yadro massalari bilan solishtirsak. nuklonlar massasi, ma'lum bo'lishicha, og'ir elementlarning yadrolari massasi yadrodagi proton va neytronlarning massalari yig'indisidan kattaroq, engil elementlar uchun esa yadro massasi protonlar massalari yig'indisidan kichikdir. va yadrodagi neytronlar. Shuning uchun yadro massasi bilan proton va neytron massalari yig'indisi o'rtasida massa farqi mavjud ommaviy nuqson. 
Chunki massa va energiya o'rtasida bog'liqlik mavjud 
keyin og'ir yadrolarning bo'linishi va engil yadrolarning sintezi paytida massa nuqsoni tufayli mavjud bo'lgan energiya ajralib chiqishi kerak va bu energiya deyiladi. atom yadrosining bog'lanish energiyasi. 
Bu energiya yadroviy reaktsiyalar paytida ajralib chiqishi mumkin.
Yadro reaktsiyasi - bu yadro zaryadini va uning massasini o'zgartirish jarayoni bo'lib, yadro boshqa yadrolar yoki elementar zarralar bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'ladi. Yadro reaksiyalari jarayonida elektr zaryadlari va massa sonlarining saqlanish qonunlari bajariladi: yadro reaksiyasiga kiruvchi yadro va zarrachalarning zaryadlari (massa raqamlari) yig‘indisi reaksiyaning yakuniy mahsulotlari (yadro va zarrachalar) zaryadlari (massa raqamlari) yig‘indisiga teng.bo'linish zanjiri reaktsiyasi bu reaksiyaga sabab bo'lgan zarralar ushbu reaksiyaning mahsuloti sifatida hosil bo'ladigan yadro reaktsiyasi. Bo'linish zanjiri reaktsiyasining rivojlanishi uchun zaruriy shart - bu talab
bu erda k - neytronlarni ko'paytirish omili, ya'ni. ma'lum bir avloddagi neytronlar sonining oldingi avloddagi soniga nisbati. Uranning 235 U izotopi zanjirli yadro reaksiyasini amalga oshirish qobiliyatiga ega.Ma’lum kritik parametrlar (kritik massasi – 50 kg, radiusi 9 sm bo‘lgan sharsimon shakl) mavjud bo‘lganda, birinchi yadroning bo‘linishi jarayonida uchta neytron ajralib chiqadi. uchta qo'shni yadroga tushadi va hokazo. Jarayon zanjirli reaksiya shaklida bo'lib, yadro portlashi ko'rinishida soniyaning bir qismida sodir bo'ladi. Boshqarilmaydigan yadro reaktsiyasi atom bombalarida qo'llaniladi. Birinchi marta fizik Enriko Fermi yadro parchalanishining zanjirli reaktsiyasini boshqarish muammosini hal qildi. U 1942 yilda yadro reaktorini ixtiro qilgan. Mamlakatimizda reaktor 1946 yilda I.V. Kurchatov. Termoyadro reaktsiyalari - bular yuqori haroratda (taxminan 10 7 K va undan yuqori) sodir bo'ladigan yorug'lik yadrolarining birlashishi reaktsiyalari. Protonlardan geliy yadrolarini sintez qilish uchun zarur shart-sharoitlar yulduzlarning ichki qismida joylashgan. Yerda termoyadro reaktsiyasi faqat eksperimental portlashlarda amalga oshirilgan, garchi bu reaktsiyani nazorat qilish bo'yicha xalqaro tadqiqotlar olib borilmoqda. 24-chipta. 1-savol. Radioaktivlik. Radiatsiya turlari va ularni ro'yxatga olish usullari. Ionlashtiruvchi nurlanishning biologik ta'siri. Radioaktivlik - bu yadroning boshqa holatga o'tishi va uning parametrlarining o'zgarishi bilan birga ba'zi elementlarning yadrolari tomonidan turli zarrachalarni chiqarishdir. Radioaktivlik hodisasi fransuz olimi Anri Bekkerel tomonidan 1896 yilda uran tuzlari uchun empirik tarzda kashf etilgan. U uran tuzlari koʻp qatlamlarga oʻralgan fotografik qogʻozni koʻzga koʻrinmas kirib boruvchi nurlanish bilan yoritishini payqadi.Ingliz fizigi Rezerford elektr va magnit maydonlarida radioaktiv nurlanishni oʻrgandi va bu nurlanishning uchta komponentini topdi, ular -, -, -nurlanish deb nomlanadi. -Emirilish - yuqori energiyali -zarrachalarning (geliy yadrolari) nurlanishi. Bunda yadroning massasi 4 birlikka, zaryadi esa 2 birlikka kamayadi (rasm).-Emirilish - zaryadi bittaga ortib, massa soni o'zgarmaydigan elektronlarning nurlanishi. . Yadroning parametrlari bu nurlanish vaqtida o'zgarmaydi, yadro faqat kamroq energiyaga ega bo'lgan holatga o'tadi. Parchalangan yadro ham radioaktivdir, ya'ni. ketma-ket radioaktiv transformatsiyalar zanjiri sodir bo'ladi. Barcha radioaktiv elementlarning parchalanish jarayoni olib boradi. Qo'rg'oshin - parchalanishning yakuniy mahsuloti.Yadro nurlanishini aniqlash uchun ishlatiladigan asboblar deyiladi yadroviy nurlanish detektorlari. Yadro nurlanishini moddalar atomlarini ionlash va qo'zg'atish orqali aniqlaydigan detektorlar eng ko'p qo'llaniladi: gaz razryadli Geiger hisoblagichi, Vilson kamerasi va qabariq kamerasi. Usul ham bor fotografik emulsiyalar, o'tayotgan zarrachaning fotografik emulsiyada yashirin tasvirni yaratish qobiliyatiga asoslangan. Rivojlanishdan keyin fotosuratda uchuvchi zarrachaning izi ko'rinadi.Radioaktiv nurlanish tirik organizm to'qimalariga kuchli biologik ta'sir ko'rsatadi, bu muhit atomlari va molekulalarining ionlanishidan iborat. Qo'zg'atilgan atomlar va ionlar kuchli kimyoviy faollikka ega, shuning uchun tana hujayralarida sog'lom tanaga begona bo'lgan yangi kimyoviy birikmalar paydo bo'ladi. Ionlashtiruvchi nurlanish ta'sirida murakkab molekulalar va hujayra tuzilmalarining elementlari yo'q qilinadi. Inson tanasida gematopoez jarayoni buziladi, bu oq va qizil qon hujayralarining muvozanatiga olib keladi. Biror kishi leykemiya yoki nurlanish kasalligi deb ataladigan kasallik bilan kasallanadi. Radiatsiyaning katta dozalari o'limga olib keladi. Mexanik fizika dasturi
Dasturmexanik harakat. Harakatning nisbiyligi. Malumot tizimi. Moddiy nuqta. Traektoriya. Yo'l va harakat. Tezlik. Tezlashtirish. Bir tekis va bir xil tezlashtirilgan to'g'ri chiziqli harakat.
Maqsadlar: amaliy faoliyatda qo'llash, turdosh fanlarni o'rganish, uzluksiz ta'lim uchun zarur bo'lgan matematik bilim va ko'nikmalar tizimini kuchli va ongli ravishda o'zlashtirishni ta'minlash.
HujjatBoshlang'ich umumiy ta'lim davlat standartining federal komponenti o'qish uchun majburiy fanlarni belgilaydi: rus tili, adabiy o'qish, chet tili, matematika, atrofdagi dunyo, tasviriy san'at.
Buchkina Elena Alekseevna 2008-2009 o'quv yili tushuntirish xati
Tushuntirish eslatmasiUshbu ish dasturi mualliflik dasturiga asoslanadi (mualliflar: E. M. Gutnik, A. V. Peryshkin - to'plamning fizika 7-9 sinflari: "Ta'lim muassasalari uchun dasturlar" Fizika "Moskva, Bustard -2001"
10-sinf uchun "Fizika" o'quv kursining ishchi dasturi
Ishchi dastur1.1. 10-sinf uchun fizika bo'yicha ish dasturi o'rta (to'liq) umumiy ta'lim davlat standartining federal komponenti va Rossiya Federatsiyasi Ta'lim vazirligi tomonidan tasdiqlangan fizika bo'yicha mualliflik dasturi asosida tuzilgan.
Taqdim etilgan dasturlar mualliflar V. A. Orlov, Yu. I. Dik, A. A. Pinskiy, V. G. tomonidan 8-11-sinflarda fizikani chuqur o‘rganish dasturi asosida tuzilgan.
DasturTaqdim etilgan dasturlar 8-11-sinflarda fizikani chuqur o'rganish dasturi asosida mualliflar V.A. Orlova, Yu.I. Dika, A.A. Pinskiy, V.G. Razumovskiy, V.
