À PROPOS DE L'ESSENCE PHYSIQUE DE LA MASSE

Brusin S.D., Brusin L.D.

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annotation. L'essence physique de la masse, donnée par Newton, est expliquée, et il est montré que l'essence physique de la masse est déformée dans les manuels modernes.

Paramètre poids introduit pour la première fois par Newton et formulé comme suit : "La quantité de matière (masse) est une mesure de celle-ci, fixée proportionnellement à sa densité et à son volume"... La quantité de la substance a été préalablement déterminée en la pesant. Or, on sait par exemple qu'une même pièce d'or au pôle pèse plus qu'à l'équateur. Par conséquent, l'introduction d'un paramètre simple qui détermine clairement la quantité de matière (substance) dans le corps est le plus grand mérite du génie de Newton. Cela a permis formuler les lois du mouvement et de l'interaction des corps.

Tout d'abord, Newton définit la quantité de mouvement d'un corps comme proportionnelle à la quantité de matière (masse) du corps, puis définit l'inertie d'un corps (indiquant sa proportionnalité à la masse du corps) dans la formulation suivante : Le pouvoir inné de la matière il y a une capacité inhérente de résistance, selon laquelle tout corps pris séparément, puisqu'il est laissé à lui-même, maintient son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme. » Cette définition a constitué la base de la première loi de Newton. Nous ferons attention que l'inertie d'un corps est une propriété de la matière, caractérisée par la masse du corps.

Conformément à la loi II de Newton, la quantité de matière (masse) d'un corps affecte l'accélération reçue par le corps à la même force, et conformément à la loi de la gravitation universelle de Newton, tous les corps sont attirés les uns vers les autres avec une force qui est directement proportionnel au produit des masses (quantité de matière) des corps ; ces forces sont appelées forces gravitationnelles. Cavendish a montré cette loi expérimentalement pour n'importe quel corps. Ainsi, la même masse corporelle a des propriétés gravitationnelles et inertielles (selon l'expression de Newton, cela est dû à dansné par le pouvoir de la matière).

DANS science moderne la définition suivante de la masse est donnée : « La masse d'un corps est une quantité physique qui est une mesure de ses propriétés inertielles et gravitationnelles. On ne sait pas qui et pourquoi il a fallu déformer le sens physique profond et simple du concept de masse, donné par Newton (pas la masse n'est une mesure des propriétés inertielles d'un corps, mais les propriétés inertielles d'un corps sont déterminées par sa masse). Les historiens des sciences doivent comprendre cette question importante. La distorsion de l'essence physique de la masse a conduit à ce qui suit :

1. Des concepts sont apparus masse inerte et masse gravitationnelle, et il a fallu des efforts considérables et de nombreuses expériences par Eotvos pour prouver l'égalité des masses inertielle et gravitationnelle, bien que la définition de la masse de Newton montre clairement qu'il y a une masse, mais a des propriétés inertielles et gravitationnelles.

2. A une méconnaissance de la nature physique des paramètres associée à une méconnaissance de la masse. Par exemple, l'essence de la densité d'un corps ne réside pas dans la quantité d'inertie par unité de volume, mais dans la quantité de matière (substance) par unité de volume.

Une compréhension erronée de l'essence physique de la masse est donnée dans tous les manuels, y compris les manuels scolaires, et la jeune génération méconnaît l'essence physique de la masse... donc il est nécessaire de corriger cette situation en introduisant dans tous les manuels la définition ci-dessus de la masse donnée par Newton

Littérature:

1. Newton, I. "Principes mathématiques de la philosophie naturelle",

M., "Sciences", 1989, p. 22

2. Idem, p. 25

3. Detlaf AA, Yavorskiy BM Manuel de physique, M. "Science", 1974, p. 36

Le concept qui nous est familier depuis la plus tendre enfance est celui de masse. Et pourtant, au cours de la physique, certaines difficultés sont associées à son étude. Par conséquent, il est nécessaire de définir clairement comment il peut être reconnu? Et pourquoi n'est-il pas égal au poids ?

Détermination de la masse

La signification scientifique naturelle de cette valeur est qu'elle détermine la quantité de matière contenue dans le corps. Pour sa désignation, il est d'usage d'utiliser la lettre latine m. L'unité de mesure dans le système standard est le kilogramme. Dans les tâches et la vie quotidienne, les extra-systémiques sont souvent utilisés : gramme et tonne.

Dans un cours de physique scolaire, la réponse à la question : « Qu'est-ce que la masse ? est donnée lors de l'étude du phénomène d'inertie. Ensuite, il est défini comme la capacité du corps à résister à un changement dans la vitesse de son mouvement. Par conséquent, la masse est également appelée inerte.

Qu'est-ce que le poids ?

C'est d'abord la force, c'est-à-dire le vecteur. La masse est un poids scalaire qui est toujours appliqué à un support ou à une suspension et est dirigé dans la même direction que la force de gravité, c'est-à-dire verticalement vers le bas.

La formule de calcul du poids dépend du déplacement de ce support (suspension). Si le système est au repos, l'expression suivante est utilisée :

P = m * g, où P (dans les sources anglaises la lettre W est utilisée) est le poids du corps, g est l'accélération de la gravité. Pour le terrain g, il est d'usage de prendre une valeur égale à 9,8 m/s 2.

La formule de la masse peut en être dérivée : m = P/g.

En descendant, c'est-à-dire dans le sens du poids, sa valeur diminue. La formule prend donc la forme :

P = m (g - a). Ici "a" est l'accélération du mouvement du système.

C'est-à-dire que lorsque ces deux accélérations sont égales, un état d'apesanteur est observé lorsque le poids corporel est nul.

Lorsque le corps commence à se déplacer vers le haut, ils parlent alors d'une augmentation de poids. Dans cette situation, une condition de surcharge se produit. Parce que le poids corporel augmente, et sa formule ressemblera à ceci :

P = m (g + a).

Comment la masse est-elle liée à la densité ?

Décision. 800kg/m3. Afin d'utiliser la formule déjà connue, vous devez connaître le volume de la tache. Il est facile de calculer si vous prenez une place pour un cylindre. La formule de volume sera alors la suivante :

V = * r 2 * h.

De plus, r est le rayon et h est la hauteur du cylindre. Le volume sera alors égal à 668794,88 m 3. Vous pouvez maintenant compter la masse. Cela se passera comme ceci: 535034904 kg.

Réponse : la masse de pétrole est d'environ 535 036 tonnes.

Problème numéro 5. Condition : La longueur du plus long câble téléphonique est de 15151 km. Quelle est la masse de cuivre entrant dans sa fabrication si la section des fils est de 7,3 cm 2 ?

Décision. La densité du cuivre est de 8900 kg/m 3. Le volume se trouve à l'aide d'une formule qui contient le produit de la surface de base et de la hauteur (ici la longueur du câble) du cylindre. Mais vous devez d'abord traduire cette zone en mètres carrés. Autrement dit, divisez ce nombre par 10000. Après calculs, il s'avère que le volume de l'ensemble du câble est approximativement égal à 11000 m 3.

Maintenant, vous devez multiplier les valeurs de densité et de volume pour savoir quelle est la masse. Le résultat est le nombre 97 900 000 kg.

Réponse : la masse du cuivre est de 97 900 tonnes.

Une autre tâche liée à la masse

Problème numéro 6. Condition : La plus grosse bougie pesant 89867 kg mesurait 2,59 m de diamètre Quelle était sa hauteur ?

Décision. La densité de la cire est de 700 kg/m3. La hauteur devra être trouvée à partir de C'est-à-dire que V doit être divisé par le produit de et le carré du rayon.

Et le volume lui-même est calculé en masse et en densité. Il s'avère être égal à 128,38 m 3. La hauteur était de 24,38 m.

Réponse : la hauteur de la bougie est de 24,38 m.

Masse (quantité physique) Poids, une grandeur physique, une des caractéristiques principales de la matière, qui détermine ses propriétés inertielles et gravitationnelles. En conséquence, une distinction est faite entre inerte et gravitationnel (lourd, gravitationnel) M.

Le concept de M. a été introduit en mécanique par I. Newton. En mécanique newtonienne classique, M. est inclus dans la définition de la quantité de mouvement ( quantité de mouvement) du corps : la quantité de mouvement p est proportionnelle à la vitesse du corps v,

p = mv.

Le coefficient de proportionnalité - constant pour une valeur corporelle donnée m - est le M. du corps. Une définition équivalente de M. est obtenue à partir de l'équation du mouvement de la mécanique classique

f = ma.

Ici M. est le coefficient de proportionnalité entre la force f agissant sur le corps et l'accélération du corps a provoquée par celui-ci. Déterminée par les relations (1) et (2) M. est appelée masse inertielle, ou masse inertielle ; il caractérise les propriétés dynamiques d'un corps, est une mesure de l'inertie du corps : à force constante, plus le corps M. est grand, moins il acquiert d'accélération, c'est-à-dire plus l'état de son mouvement change lentement (plus son inertie).

Agissant sur différents corps avec la même force et mesurant leurs accélérations, il est possible de déterminer le rapport M. de ces corps : m 1 : m 2 : m 3 ... = un 1 : une 2 : une 3 ... ; si l'un des M. est pris comme unité de mesure, vous pouvez trouver le M. des corps restants.

Dans la théorie de la gravité de Newton, M. agit sous une forme différente - en tant que source du champ gravitationnel. Chaque corps crée un champ gravitationnel proportionnel au M. du corps (et subit l'influence du champ gravitationnel créé par d'autres corps, dont la force est également proportionnelle au M. du corps). Ce champ provoque l'attraction de tout autre corps à ce corps avec une force déterminée La loi de la gravitation de Newton:

où r est la distance entre les corps, G est l'universel constante gravitationnelle, un m 1 et M 2 - M. corps attirant. A partir de la formule (3), il est facile d'obtenir une formule pour poids P d'un corps de masse m dans le champ gravitationnel de la Terre :

P = m g.

Ici g = G M / r 2 - l'accélération de la chute libre dans le champ gravitationnel de la Terre, et r »R - le rayon de la Terre. M., définie par les relations (3) et (4), est appelée la masse gravitationnelle du corps.

En principe, il ne s'ensuit de nulle part que le champ magnétique, qui crée le champ gravitationnel, détermine aussi l'inertie d'un même corps. Cependant, l'expérience a montré que le champ magnétique inerte et le champ magnétique gravitationnel sont proportionnels l'un à l'autre (et avec le choix habituel des unités de mesure, ils sont numériquement égaux). Cette loi fondamentale de la nature s'appelle le principe d'équivalence. Sa découverte est associée au nom de G. Galilée, qui a établi que tous les corps sur Terre tombent avec la même accélération. MAIS. Einstein mettre ce principe (d'abord formulé par lui) comme base de la théorie générale de la relativité (voir. Gravitation). Le principe d'équivalence a été établi expérimentalement avec une très grande précision. Pour la première fois (1890-1906) un contrôle de précision de l'égalité des champs magnétique inerte et gravitationnel a été effectué par L. Eotvos, qui a trouvé que M. correspondait à l'erreur ~ 10-8. En 1959-1964, les physiciens américains R. Dicke, R. Krotkov et P. Roll ont réduit l'erreur à 10-11, et en 1971, les physiciens soviétiques VB Braginsky et V. I. Panov ont réduit l'erreur à 10-12.

Le principe d'équivalence permet la définition la plus naturelle du M. d'un corps pesée.

Initialement, M. était considéré (par exemple par Newton) comme une mesure de la quantité de matière. Cette définition n'a un sens clair que pour comparer des corps homogènes construits à partir du même matériau. Il souligne que l'additivité du M. - M. d'un corps est égale à la somme de M. de ses parties. Le M. d'un corps homogène est proportionnel à son volume, on peut donc introduire le concept densité- M. unité de volume du corps.

En physique classique, on croyait que le champ magnétique d'un corps ne changeait dans aucun processus. Cela correspondait à la loi de conservation de M. (matière) découverte par M.V. Lomonossov et A.L. Lavoisier... En particulier, cette loi affirmait que dans tout réaction chimique la somme de M. des composantes initiales est égale à la somme de M. des composantes finales.

Le concept de M. a acquis un sens plus profond dans la mécanique des promotions. La théorie de la relativité d'A. Einstein (voir. Théorie de la relativité), considérant le mouvement des corps (ou particules) à des vitesses très élevées - comparables à la vitesse de la lumière avec »3 × 1010 cm/sec. Dans la nouvelle mécanique - c'est ce qu'on appelle la mécanique relativiste - la relation entre la quantité de mouvement et la vitesse des particules est donnée par la relation :

A basse vitesse (v<< с ) это соотношение переходит в Ньютоново соотношение р = mv . Поэтому величину m 0 называют массой покоя, а М. движущейся частицы m определяют как зависящий от скорости коэфф. пропорциональности между р и v :

En gardant à l'esprit, en particulier, cette formule, ils disent que le champ magnétique d'une particule (corps) augmente avec une augmentation de sa vitesse. Une telle augmentation relativiste de la magnitude d'une particule avec une augmentation de sa vitesse doit être prise en compte lors de la conception accélérateurs de particules hautes énergies. M de repos m 0 (M dans le référentiel associé à la particule) est la caractéristique interne la plus importante de la particule. Toutes les particules élémentaires ont des valeurs strictement définies de m 0 inhérentes à un type donné de particules.

Il convient de noter qu'en mécanique relativiste la définition de M. à partir de l'équation du mouvement (2) n'est pas équivalente à la définition de M. comme coefficient de proportionnalité entre la quantité de mouvement et la vitesse des particules, puisque l'accélération cesse d'être parallèle à la force qui l'a causé, et M. s'avère dépendre de la direction de la vitesse des particules.

Selon la théorie de la relativité, le M. d'une particule m est lié à son énergie E par le rapport :

M. reste détermine l'énergie interne de la particule - l'énergie dite de repos E 0 = m 0 c 2 ... Ainsi, l'énergie est toujours associée à M. (et vice versa). Par conséquent, la loi de conservation de M. et la loi de conservation de l'énergie n'existent pas séparément (comme en physique classique) - elles sont fusionnées en une seule loi de conservation de l'énergie totale (c'est-à-dire incluant l'énergie restante des particules) . Une séparation approximative entre la loi de conservation de l'énergie et la loi de conservation magnétique n'est possible qu'en physique classique, lorsque les vitesses des particules sont faibles (v<< с ) и не происходят процессы превращения частиц.

En mécanique relativiste, M. n'est pas une caractéristique additive d'un corps. Lorsque deux particules se combinent pour former un état stable composite, un excès d'énergie est libéré (égal à énergies de liaison) DE, qui correspond à M. Dm = DE / c 2 ... Par conséquent, le M. d'une particule composite est inférieur à la somme de M. de ses particules constitutives par la valeur DE / c 2 (soi-disant défaut de masse). Cet effet est particulièrement prononcé dans réactions nucléaires... Par exemple, M. deutéron (d) est inférieur à la somme de M. proton (p) et neutron (n); le défaut M. Dm est associé à l'énergie E g d'un quantum gamma (g), produit lors de la formation d'un deutéron : p + n ® d + g, E g = Dm c 2 ... Un défaut de M., apparaissant lors de la formation d'une particule composite, reflète la connexion organique entre M. et l'énergie.

L'unité de M. dans le système d'unités CGS est gramme et en Système international d'unités SI - kilogramme... M. les atomes et les molécules sont généralement mesurés en unités de masse atomique... Il est d'usage d'exprimer la grandeur des particules élémentaires soit en unités de grandeur de l'électron m e, soit en unités d'énergie, indiquant l'énergie au repos de la particule correspondante. Ainsi, le M. de l'électron est de 0,511 MeV, le M. du proton est de 1836,1 m e, soit 938,2 MeV, etc.

La nature de M. est l'un des problèmes non résolus les plus importants de la physique moderne. Il est généralement admis que le champ magnétique d'une particule élémentaire est déterminé par les champs qui lui sont associés (électromagnétique, nucléaire, etc.). Cependant, la théorie quantitative de M. n'a pas encore été créée. Il n'y a pas non plus de théorie qui explique pourquoi les M. des particules élémentaires forment un spectre discret de valeurs, et encore plus qui permet de déterminer ce spectre.

En astrophysique, le champ magnétique d'un corps qui crée un champ gravitationnel est déterminé par ce qu'on appelle rayon gravitationnel corps R gr = 2GM / s 2 ... En raison de l'attraction gravitationnelle, aucun rayonnement, y compris la lumière, ne peut sortir à l'extérieur, au-delà de la surface d'un corps de rayon R £ R gr. Les étoiles de cette taille seront invisibles ; c'est pourquoi ils ont été nommés " trous noirs". De tels corps célestes devraient jouer un rôle important dans l'Univers.

Lit. : Jemmer M., Le concept de masse en physique classique et moderne, traduit de l'anglais, M., 1967 ; Khaikin S.E., fondements physiques de la mécanique, M., 1963 ; Manuel élémentaire de physique, édité par G. S. Landsberg, 7e édition, volume 1, Moscou, 1971.

Oui A. Smorodinsky.

Grande Encyclopédie soviétique. - M. : Encyclopédie soviétique. 1969-1978 .

Voyez ce qu'est « Masse (quantité physique) » dans d'autres dictionnaires :

- (lat.massa, lit. morceau, morceau, morceau), physique. valeur, l'un des principaux. Har à la matière, qui détermine son inertie et gravitationnelle. Saint va. Le concept de "M." a été introduit en mécanique par I. Newton dans la définition de l'impulsion (nombre de mouvement) d'un corps, l'impulsion p est proportionnelle ... ... Encyclopédie physique

- (lat.massa). 1) la quantité de substance dans l'objet, quelle que soit sa forme ; corps, matière. 2) dans une auberge : une quantité importante de quelque chose. Dictionnaire de mots étrangers inclus dans la langue russe. Chudinov AN, 1910. MASSE 1) en physique, le montant ... ... Dictionnaire des mots étrangers de la langue russe

- - 1) au sens scientifique naturel, la quantité d'une substance contenue dans l'organisme ; la résistance d'un corps à une modification de son mouvement (inertie) est appelée masse inertielle ; l'unité physique de masse est la masse inerte de 1 cm3 d'eau, soit 1 g (gramme ... ... Encyclopédie philosophique

POIDS- (au sens ordinaire), la quantité de substance contenue dans un corps donné ; la définition exacte découle des lois fondamentales de la mécanique. Selon la deuxième loi de Newton, "le changement de mouvement est proportionnel à la force agissante et a ... ... Grande encyclopédie médicale

Phys. la valeur caractérisant la dynamique. sv va tepa. I. m. est inclus dans la deuxième loi de Newton (et est donc une mesure de l'inertie d'un corps). Égal aux gravitats. masse (voir POIDS). Dictionnaire encyclopédique physique. M. : Encyclopédie soviétique. Rédacteur en chef A... Encyclopédie physique

- (poids lourd), physique une valeur qui caractérise le corps comme source de gravité ; égale à la masse inerte. (voir MASSE). Dictionnaire encyclopédique physique. M. : Encyclopédie soviétique. Rédacteur en chef A.M. Prokhorov. 1983 ... Encyclopédie physique

Phys. une valeur égale au rapport de la masse au nombre en va. L'unité est M. m. (En SI) kg / mol. M = m / n, où M M. m. En kg / mol, m est la masse en va en kg, nombre en va en moles. Valeur numérique de M. m., Express. en kg / mol, est égal à poids moléculaire divisé par ... Grand dictionnaire polytechnique encyclopédique - valeur, caractère physique. objets ou phénomènes du monde matériel, communs à de nombreux objets ou phénomènes en qualités. respect, mais individuel en quantité. relation pour chacun d'eux. Par exemple, masse, longueur, aire, volume, force électrique. courant F ... Grand dictionnaire polytechnique encyclopédique

Définition

En mécanique newtonienne, la masse d'un corps est appelée quantité physique scalaire, qui est une mesure de ses propriétés inertielles et une source d'interaction gravitationnelle. En physique classique, la masse est toujours positive.

Poids- une valeur additive, ce qui signifie : la masse de chaque ensemble de points matériels (m) est égale à la somme des masses de toutes les parties distinctes du système (m i) :

En mécanique classique, on considère :

• le poids corporel ne dépend pas du mouvement du corps, de l'impact des autres corps, de la position du corps ;
• la loi de conservation de la masse est remplie : la masse d'un système mécanique fermé de corps est inchangée dans le temps.

Masse inerte

La propriété d'inertie d'un point matériel est que si une force externe agit sur le point, alors il a une accélération de grandeur finie. S'il n'y a pas d'influences extérieures, alors dans le référentiel inertiel, le corps est au repos ou se déplace de manière uniforme et rectiligne. La masse entre dans la seconde loi de Newton :

où la masse détermine les propriétés inertes d'un point matériel (masse inerte).

Masse gravitationnelle

La masse d'un point matériel est incluse dans la loi de la gravitation universelle, alors qu'elle détermine les propriétés gravitationnelles d'un point donné, alors qu'elle est appelée masse gravitationnelle (lourde).

Il a été empiriquement obtenu que pour tous les corps, les rapports des masses inertes aux masses gravitationnelles sont les mêmes. Par conséquent, si nous choisissons correctement la valeur de la gravité constante, nous pouvons obtenir que pour tout corps les masses inerte et gravitationnelle sont les mêmes et sont associées à la gravité (F t) du corps sélectionné :

où g est l'accélération due à la pesanteur. Si nous effectuons des observations au même point, alors les accélérations de la gravité sont les mêmes.

Formule pour calculer la masse par la densité corporelle

Le poids corporel peut être calculé comme :

où est la densité de la substance du corps, où l'intégration s'effectue sur le volume du corps. Si le corps est homogène (), alors la masse peut être calculée comme :

Masse en relativité restreinte

En SRT, la masse est invariante, mais pas additive. Il est défini ici comme :

où E est l'énergie totale d'un corps libre, p est la quantité de mouvement du corps, c est la vitesse de la lumière.

La masse relativiste d'une particule est déterminée par la formule :

où m 0 est la masse au repos de la particule, v est la vitesse de la particule.

L'unité de masse SI de base est : [m] = kg.

Dans le SGS : [m] = gr.

Exemples de résolution de problèmes

Exemple

La tâche. Deux particules volent l'une vers l'autre avec des vitesses égales à v (la vitesse est proche de la vitesse de la lumière). Lorsqu'ils entrent en collision, un impact absolument inélastique se produit. Quelle est la masse de la particule qui s'est formée après la collision ? Les masses des particules avant la collision sont égales à m.

Décision. Avec une collision absolument inélastique de particules, qui avant l'impact avaient les mêmes masses et vitesses, une particule au repos est formée (Fig. 1), dont l'énergie au repos est égale à:

Dans notre cas, la loi de conservation de l'énergie mécanique est remplie. Les particules n'ont qu'une énergie cinétique. Par la condition du problème, la vitesse des particules est proche de la vitesse de la lumière, d'où ? nous fonctionnons avec les concepts de la mécanique relativiste :

où E 1 est l'énergie de la première particule avant impact, E 2 est l'énergie de la deuxième particule avant impact.

On écrit la loi de conservation de l'énergie sous la forme :

De l'expression (1.3), il résulte que la masse de la particule obtenue à la suite de la fusion est égale à :

Exemple

La tâche. Quelle est la masse de 2m 3 de cuivre ?

De plus, si la substance (cuivre) est connue, alors en utilisant le livre de référence, vous pouvez trouver sa densité. La densité du cuivre sera considérée égale à Cu = 8900 kg/m 3. Toutes les quantités sont connues pour le calcul. Faisons les calculs.

13. La loi de conservation du moment cinétique d'un point matériel et d'un système de points matériels.

14. Moment d'inertie autour d'un axe de rotation fixe. Le théorème de Steiner. L'énergie cinétique d'un corps en rotation. Le moment d'inertie d'une tige mince. Travail et puissance lors de la rotation d'un corps rigide.

15. Les transformations de Galilée. Le principe mécanique de relativité. Théorie spéciale et générale de la relativité. Principe d'équivalence.

16. Postulats de la théorie de la relativité restreinte. transformations de Lorentz.

28. Surface des vagues. Front de vague. Onde sphérique. Vagues amorties. Vague d'avion. Vitesse de phase et dispersion des ondes.

29. Énergie des vagues. Densité d'énergie. Débit moyen. Densité de flux. Le vecteur d'Umov.

30. Le principe de superposition d'ondes. Interférence des ondes. La cohérence. L'équation des ondes stationnaires et son analyse.

32. Justification expérimentale du dualisme particule-onde de la matière. La formule de De Broglie. Confirmation expérimentale de l'hypothèse de de Broglie.

33. Fonction d'onde et sa signification physique. Temps et équations de Schrödinger stationnaires. États stationnaires. Fonctions propres et valeurs propres.

34. Le rapport des incertitudes. Les limites du déterminisme mécanique.

35. Particule libre. Particule dans un puits de potentiel unidimensionnel. Quantification de l'énergie et de la quantité de mouvement d'une particule. Le principe de correspondance de Bohr.

36. Oscillateur harmonique quantique. Influence des paramètres du puits de potentiel sur la quantification de l'énergie. Effet tunnel.

37. Méthode de recherche statistique. Dérivation de l'équation de la théorie cinétique moléculaire des gaz pour la pression. Énergie cinétique moyenne des molécules.

39. La loi de Maxwell pour la distribution des particules de gaz parfaits en termes de vitesses et d'énergie de mouvement thermique. La signification physique de la fonction de distribution. Vitesses caractéristiques.

46. ​​​​Application de la première loi de la thermodynamique aux isoprocédés et processus adiabatique dans un gaz parfait. Dépendance de la capacité calorifique d'un gaz parfait sur le type de procédé.

47. Processus réversibles et irréversibles. Processus circulaire. Le cycle Carnot et son C.P.D. Pour un gaz parfait. Machines à chauffer.

48. La deuxième loi de la thermodynamique. Entropie. Entropie d'un gaz parfait.

49. Interprétation statistique de la deuxième loi de la thermodynamique.

50. Gaz réels. Écarts des lois des gaz réels par rapport aux lois des gaz parfaits. Forces et énergie potentielle des interactions intermoléculaires. Équation de Van der Waals.

51. Isothermes de gaz réel. l'expérience d'Andrews. Paramètres critiques.

52. Énergie interne du gaz réel. Effet Joule-Thomson.

53. Transitions de phase du premier et du deuxième type.

54. Concepts classiques de la capacité calorifique des solides. La théorie d'Einstein. La théorie de Debye.

55. Le concept de phonons. Statistiques du gaz phonon. Densité d'états.

57. Statistiques de Fermi-Dirac et Bose-Einstein. Fermions et bosons. Nombres quantiques. Spin d'un électron. Le principe de l'indiscernabilité de particules identiques. principe de Pauli.

Questions de base du cursus de physique (1 semestre)

1. Modélisation en physique et technologie. Modèles physiques et mathématiques. Le problème de la précision dans la modélisation.

Différents modèles physiques sont utilisés pour décrire le mouvement des corps, en fonction des conditions de problèmes spécifiques. Aucun problème physique ne peut être résolu de manière absolument exacte. Obtenez toujours une valeur approximative.

2. Mouvement mécanique. Types de mouvement mécanique. Point matériel. Système de référence. Vitesse moyenne. Vitesse instantanée. Accélération moyenne. Accélération instantanée. Vitesse et accélération d'un point matériel en tant que dérivées du rayon du vecteur par rapport au temps.

Mouvement mécanique - changement de la position des corps (ou parties du corps) les uns par rapport aux autres dans l'espace au fil du temps.

Types de mouvement mécanique : en translation et en rotation.

Point matériel - un corps dont les dimensions peuvent être négligées dans ces conditions.

Système de référence - un ensemble de systèmes de coordonnées et d'horloges.

Vitesse moyenne -

Vitesse instantanée -

Accélération moyenne et instantanée -

3. Courbure et rayon de courbure de la trajectoire. Accélération normale et tangentielle. Vitesse angulaire et accélération angulaire en tant que vecteur. Connexion de la vitesse angulaire et de l'accélération angulaire avec les vitesses linéaires et les accélérations des points d'un corps en rotation.

Courbure - le degré de courbure d'une courbe plate. L'inverse de la courbure est rayon de courbure.

Accélération normale :

Accélération tangentielle :

Vitesse angulaire:

Accélération angulaire:

La communication:

4. Le concept de masse et de force. Les lois de Newton. Référentiels inertiels. Forces lorsqu'un point matériel se déplace le long d'une trajectoire courbe.

Poids - grandeur physique, qui est l'une des caractéristiques principales de la matière, qui détermine ses propriétés inertielles et gravitationnelles.

Obliger - vecteur grandeur physique, qui est une mesure de l'intensité de l'impact sur un corps donné d'autres corps, ainsi que des champs.

Les lois de Newton :

1. Il existe de tels référentiels par rapport auxquels les corps en mouvement de translation gardent leur vitesse constante, si d'autres corps n'agissent pas sur eux ou si l'action de ces corps est compensée. De tels CO - inertiel.

2. L'accélération que le corps acquiert est directement proportionnelle à la résultante de toutes les forces agissant sur le corps, et inversement proportionnelle à la masse du corps :

3. Les forces avec lesquelles les corps agissent les uns sur les autres, de même nature, sont égales en amplitude et en direction le long d'une droite en sens inverse :

5. Centre de masse d'un système mécanique et loi de son mouvement.

Le centre de masse - un point imaginaire C dont la position caractérise la répartition de la masse de ce système.

6. Impulsion. Système isolé. Forces externes et internes. La loi de conservation de la quantité de mouvement et son lien avec l'homogénéité de l'espace.

Impulsion - quantité de mouvement, qui est

Système isolé - un système mécanique de corps, qui n'est pas sollicité par des forces extérieures.

Les forces les interactions entre les points matériels d'un système mécanique sont appelées interne.

Les forces, avec lesquels les corps externes agissent sur les points matériels du système sont appelés externe.

La dynamique ne change pas dans le temps :

7. Mouvement d'un corps à masse variable. Propulsion à réaction. L'équation de Meshchersky. Équation de Tsiolkovski.

Le mouvement de certains corps s'accompagne d'une modification de leur masse, par exemple, la masse d'une fusée diminue en raison de la sortie des gaz formés lors de la combustion du carburant.

Force réactive - la force qui résulte de l'action de la masse attachée (ou détachée) sur un corps donné.

L'équation de Meshchersky :

Équation de Tsiolkovski : ,Où et - la vitesse de sortie des gaz par rapport à la fusée.

8. Énergie. Types d'énergie. Le travail de la force et son expression à travers l'intégrale curviligne. L'énergie cinétique d'un système mécanique et sa relation avec le travail des forces externes et internes appliquées au système. Pouvoir. Unités de travail et de puissance.

Énergie- une mesure universelle de diverses formes de mouvement et d'interaction. Différentes formes d'énergie sont associées à diverses formes de mouvement de la matière : mécanique, thermique, électromagnétique, nucléaire, etc.

Travail de force:

Pouvoir:

Unité de travail- joule (J) : 1 J - travail effectué par une force de 1 N sur un trajet de 1 m (1 J = 1 N m).

Unité de puissance -watt (W) : 1 W est la puissance à laquelle 1 J de travail est effectué pendant 1 s (1 W = 1 J/s).

9. Forces conservatrices et non conservatrices. Energie potentielle dans un champ gravitationnel uniforme et central. Energie potentielle d'un ressort déformé élastiquement.

Forces conservatrices - toutes les forces qui agissent sur la particule du champ central : élastique, gravitationnelle et autres. Toutes les forces non conservatrices - non conservateur: forces de frottement.

10. La loi de conservation de l'énergie et son lien avec l'homogénéité du temps. La loi de conservation de l'énergie mécanique. Dissipation d'énergie. Forces dissipatives.

Loi de conservation de l'énergie mécanique : dans système de corps entre lesquels seulement conservateur forces, l'énergie mécanique totale est conservée, c'est-à-dire qu'elle ne change pas avec le temps.

La loi de conservation de l'énergie mécanique est associée à uniformité du temps. L'homogénéité du temps se manifeste par le fait que les lois physiques sont invariantes par rapport au choix de l'origine du temps.

Dissipation d'énergie - l'énergie mécanique diminue progressivement en raison de la conversion en d'autres formes d'énergie (non mécaniques).

Forces dissipatives- des forces, sous l'action desquelles sur un système mécanique, son énergie mécanique totale diminue.