Кинематика материальной точки. Круговые процессы. Работа. Мощность. Динамика вращательного движения твердого тела

1. Кинематика материальной точки

Механическое движение – изменение положения тела в пространстве.

Система отсчета – система координат и прибор для измерения времени (часы).

Материальная точка – тело, размерами которого в данной задаче (явлении) можно пренебречь.

Траектория–воображаемая линия, которую описывает материальная точка при движении.

Перемещение–физическая величина, представляющая собой направленный отрезок (вектор) из начального положения тела в конечное

Путь (s)–физическая величина, равная длине траектории между начальным и конечным положениями тела

Поступательное движениетела–движение, при котором все точки тела движутся одинаково, т. е. имеют одинаковые траектории

Закон сложения скоростей. Скорость тела относительно неподвижной системы отсчета равна сумме его скорости относительно подвижной системы отсчета и скорости подвижной системы отсчета относительно неподвижной.

Период вращения – наименьший промежуток времени, за который точка совершает один оборот. Отношение времени движения к соответствующему числу оборотов.

Частота вращения – отношение числа оборотов к соответствующему промежутку времени. Число оборотов, совершаемых за единицу времени.

Угловая скорость (w) – физическая величина, равная отношению угла, характеризующего положение тела на окружности

1. Средняя скорость. 2. Мгновенная скорость  . 3. Полное ускорение . 4. Тангенциальное ускорение . 5. Нормальное ускорение  .  6. Связь между периодом и частотой вращения  . 7. Угловая скорость  . 8. Угловое ускорение  . 9. Связь между различными кинематическими характеристиками  v = ωR, ω = 2πn, a_t = Re, a_n = w²R, .

Радиус-векторы и перемещение     Сложение скоростей       Поступательное движение тела

Возможные направления скорости и ускорения    Линейная и угловая скорость

8. Круговые процессы

Обратимый процесс – при совершении системой процесса сначала в прямом, а затем в обратном направлении, как сама система, так и все внешние тела возвращаются в исходные состояния.

Цикл – замкнутый процесс термодинамической системы. Работа системы за один цикл численно равна площади внутри замкнутой кривой на диаграмме  p-V.

Прямой цикл – на диаграмме  p-V  замкнутая кривая процесса идет по часовой стрелке. Работа системы положительная  A > 0.

Обратный цикл – на диаграмме  p-V замкнутая кривая процесса идет против часовой стрелки. Работа системы отрицательная  A < 0.

Энтропия – специфическая физическая величина, которая определяет направление протекания физических процессов. Энтропия – функция состояния.

Второе начало термодинамики – 1) невозможен процесс, единственным результатом которого является превращение всей теплоты, полученной от некоторого тела, в механическую работу (формулировка Томсона); 2) невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от мене нагретого тела к более нагретому (формулировка Клаузиуса). В первом случае необходим охладитель; во втором случае – необходимо совершить работу. 3) в замкнутой системе возможны только такие процессы, в которых энтропия не убывает.

Термический КПД цикла – отношение работы системы к полученной от внешних тел теплоте.

Цикл Карно – круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат: изотермическое расширение (при температуре нагревателя  Т₁); адиабатное расширение