Материал: 2039

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Основные законы и соотношения величин в механике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

1.

Скорость

 

 

 

 

 

 

 

υ = υ0 +a dt ;

если a =const, то

υx = υ0 x + ax t и

υ2

−υ2 = 2a s .

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Пройденный

путь

 

 

 

 

 

 

 

 

s =υ dt ,

где υ скорость; t – время; если υ = const, то s = υ∙t.

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1 + s2 +... + sn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

3.

Средняя скорость

υ =

 

,

или

υ = dt .

t1 + t 2 + ... + tn

4.

Средняя путевая скорость

 

 

υ =

l1 + l2 + ...+ ln

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1 + t2 + ...+ tn

где

l1 ,l 2 ,... – пути, пройденные за промежутки времени

t1 ,t 2 ,... .

5. Координата тела при равнопеременном поступательном

движении a = (const)

 

 

 

x=x

0

+ υ

0 x

t +

ax t 2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

х0 – начальная координата; υ0х – проекция начальной скорости на

ось Х; ах – проекция ускорения на ось Х; t – время.

 

υ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Нормальное ускорение

 

 

 

an=

; an= ω2 r ,

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где r – радиус дуги окружности;

ω = 2 π ν ; ν – частота вращения.

7.

Полное

ускорение

 

 

 

a = an + aτ ,

 

 

a=

 

,

 

 

 

 

 

an2 + aτ2

где

аτ =

d υ

 

– тангенциальное ускорение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Угловая скорость вращения

 

 

 

 

 

0

 

 

 

t2

 

 

 

 

+

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω=ω

 

 

ε dt ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t1

если ε=const,

то

ω= ω0 + εt ,

или

ωZ0z + εz t ;

ω22−ω12=2 ε φ .

t 2

9. Угол поворота φ = ω dt , где ω угловая скорость; t – время; если ω = const, то φ = ω∙t. t 1

10.Зависимость угла поворота от времени при вращении с

постоянным угловым ускорением (ε =const)

φ=φ0 + ω0 z t +

εz t 2

.

2

 

 

 

 

11. Сила упругости

F упр х = −k x ,

или F упр =k ll0 ,

где F – сила упругости; k – жёсткость тела; х=ll0 – деформация.

15

12.

Сила гравитационного взаимодействия

F гр=G

m1 m2

 

,

где G – гравитационная постоянная; m1 и m2 – массы

 

r2

 

материальных

точек; r – расстояние между ними.

F тяж=m g ,

 

13.

Сила тяжести

 

где g – ускорение свободного падения.

 

 

 

 

14.

Сила сухого трения

F тр = μN ,

 

где μ – коэффициент трения; N – сила нормальной реакции.

 

15.Уcловие равновесия материальной точки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

1 + F2 + ...+ F n = 0.

 

 

d p

 

 

m υ

 

 

 

 

16. Второй закон Ньютона

F =

 

 

,

где p=

 

 

 

 

;

dt

 

 

 

 

1−υ2/c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d υ

 

если υc , p=m υ , то

F

= m a , где a

=

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. Закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы тел не изменяется во времени: p1 + p2 + ... = const, где p1=mυ1 , p2=mυ2 , ... – импульсы тел.

18.

Координата центра масс

xC =

m1 x1 + m2 x2 + ... + mn xn

.

 

 

 

 

 

 

m1 + m2 + ... + mn

19.

Работа силы

если

 

A = F d s ;

F =const, то A = F s cosα,

α – угол между векторами силы F и перемещения d s .

20. Взаимосвязь мощности, действующей силы и скорости

 

 

 

 

21. Мощность во вращательном движении

N = F υ.

N = M ω.

 

 

 

 

22. Коэффициент полезного действия

η =

Aпол

, или η=

N пол

.

Aзатр

 

 

 

 

N затр

23.Кинетическая энергия материальной точки и тела,

движущегося поступательно,

 

m υ2

 

K = 2 .

24. Теорема об изменении кинетической энергии:

А = Κ,

где А – работа равнодействующей силы, или сумма работ всех сил,

 

 

+ ...;

Κ = Ккон Кнач

действующих на тело, А =F 1 s1

+ F 2 s2

изменение кинетической энергии; Кнач и Ккон – начальная и конечная кинетические энергии.

16

J =J C + md2 ,

25.

Взаимосвязь консервативной силы и потенциальной энергии

 

 

F консx

= −

d Π

.

 

 

 

 

 

 

 

dx

26.

Работа консервативной силы

Аконс = – П.

27.Потенциальная энергия тела в однородном поле тяготения

П= m g y ,

где y – координата тела. (Ось Y направлена в сторону, противоположную вектору силы тяготения; в начале отсчёта, где у0 = 0, П0 = 0).

28.Потенциальная энергия гравитационного

взаимодействия частиц

П гр = G

m1 m2

,

 

m1 и m2 – массы взаимодействующих частиц;

 

 

r

 

где

r – расстояние

между ними; G – гравитационная постоянная.

 

 

 

 

 

29.

Потенциальная энергия тела жёсткости k, подвергнутого

упругой деформации x,

П упр =

k х2

.

 

 

2

 

 

30.

Закон сохранения механической энергии: при отсутствии сил

трения механическая энергия замкнутой системы тел не изменяется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E = K + П = const.

31. Моменты инерции тел

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материаль-

 

Шар

Цилиндр,

Тонкостенный

Тонкий стержень

ная точка

 

 

диск

цилиндр,

 

 

 

 

 

 

обруч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

r

m

 

r m

 

 

m

 

 

 

m

 

C

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m, l

 

m, l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J = m r2

J = 2 m r 2

J = 1 m r 2

J = m r2

J =

1

 

m l 2

J =

1 m l2

12

 

 

5

 

2

 

 

 

 

 

 

 

3

32. Теорема Штейнера:

где J и J0– моменты инерции тела относительно произвольной оси и параллельной ей оси, проходящей через центр масс; m – масса тела; d – расстояние между осями.

33. Условие равновесия тела относительно оси вращения Z

M 1 z + M 2 z + ... + M n z = 0.

17

34.

Работа при вращательном движении

 

M d φ.

 

A =

35. Кинетическая энергия вращающегося тела

 

K вр=

J ω2

.

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

m υ2

 

J ω2

 

36.

Кинетическая энергия катящегося тела

K =

C

 

 

C

 

2 +

 

 

 

 

,

2

 

 

 

 

где

υС – скорость центра масс тела; JС – момент инерции тела

относительно оси, проходящей через центр масс тела.

 

 

 

 

 

 

Основные формулы специальной теории относительности

37. Закон сложения скоростей

υx =

υx' + υ0

,

1 + υ υ

/c2

 

 

 

 

 

x'

0

 

 

где υх – проекция на ось Х скорости частицы, движущейся вдоль оси х, относительно неподвижной системы отсчёта; υх' – проекция скорости частицы в движущейся системе отсчёта; υ0 – скорость движущейся системы отсчёта относительно неподвижной; с – скорость света в вакууме.

38. Взаимосвязь массы и энергии

E=

 

2

 

 

,

 

 

 

 

1υ2

/c2

 

 

 

где Е – полная энергия частицы, Е = К + Е0; К – кинетическая энергия; Ео = mc2 энергия покоя частицы; m – масса частицы (инвариант2).

 

 

p=

 

m υ

39.

Импульс релятивистской частицы

 

 

 

.

 

 

1υ2/c2

40.

Импульс безмассовых частиц (фотон, нейтрино)

 

p = E/c.

41.

Взаимосвязь импульса р и полной энергии Е

Е2 = Ео2 + р2с2.

42.Кинетическая энергия релятивистской частицы К = Е – Е0 .

43.Связь между кинетической энергией и импульсом частицы

1

 

 

 

если υ << c, p << mc, то К =

m υ2

 

p2

K (K +2 E0);

 

p = c

2

=

 

.

2m

2 Инвариант (лат. inυarians – не изменяющийся) – величина, значение которой не зависит от выбора системы отсчёта.

18

2. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Электричество: формулы-определения и единицы величин

Электростатика

Напряжённость

 

 

 

 

 

электрического

 

 

 

 

F

 

 

 

E =

q

поля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Линейная

 

 

 

 

dq

плотность заряда

τ = dl

Диэлектрическая

ε =

 

E0

проницаемость3

 

 

E

 

 

Электрическое

D=ε ε0 E

смещение 4

Потенциал

φ=

 

Пэл

 

 

 

q

 

 

 

 

 

Разность

φ φ = Aэ

потенциалов

1

 

2

 

 

q

Электроёмкость

C =

q

проводника

φ

Электроёмкость

C =

 

 

 

q

конденсатора

 

φ1φ

Таблица 3

Постоянный ток

В

Сила тока

I = dq

A

м

 

 

 

dt

 

Кл

Плотность

 

 

dI

А

м

тока

j=dS

м2

1

Электродвижущая

=

 

Aст

B

сила

 

q

 

Кл

Напряжение

U =

Aст + Aкул

B

 

 

q

м2

 

 

 

 

 

 

В

Удельное

ρ=

R S

 

Ом·м

 

l

 

сопротивление

 

 

 

 

 

В

Проводимость

G=

 

1

 

 

 

См

 

R

 

 

 

 

 

 

 

Ф

Удельная

 

γ=

1

 

 

 

См/м

проводимость

 

ρ

Ф

Объёмная плотность

w = W

Дж

 

энергии

 

 

 

 

V

м3

Электричество: основные законы и соотношения величин

1.Сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов

в вакууме (закон Кулона)

F

эл

=

q1 q2

,

или F

эл

=k

q1 q2

,

4π ε r2

 

r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

где q1 и q2 – электрические заряды; r – расстояние между зарядами; ε0 – электрическая постоянная; k = 1ε0 = 9 109 Ф/м .

3 Определение справедливо в изотропной среде.

4 См. сноску 3.

19