2017 füüsika eksami teemad-vastused (0)

Tallinna Tehnikakõrgkool - Füüsika - Füüsika

5 VÄGA HEA

Ainepunkti kinemaatika a. Ainepunkti kiirus b. Ainepunkti kiirendus c. Ringliikumine . Nurkkiirus ja –kiirendus d. Pöörlemist kirjeldavate suuruste vektoriseloom e. Tahke keha kulgev ja pöörlev liikumine
A)Ainepunkti kiirus
Kõige lihtsam mehaaniline liikumine on ainepunkti liikumine. Mõõtmed ja kuju võib jätta arvestamata tema liikumise kirjeldamisel. Kas lihtsustus on õigustatud või mitte, see oleneb liikumisülesandest. Näiteks Maad võib liikumisel ümber Päikese vaadelda ainepunktina, kuid pöörlemisel ümber oma telje mitte.
B)Ainepunkti kiirendus
Kiirenduseks nimetatakse kiiruse muutumise kiirust. Sellest definitsioonist järgneb, et kiirendus arvutud analoogiliselt kiirusega – tuletise abil. Kiiruse puhul 𝑣 = lim ∆𝑡→0 ∆𝑟 ∆𝑡 = 𝑑𝑟 𝑑𝑡 = 𝑟 = 𝑟 ′ leidsime tuletise kohavektorist aja järgi ja saime selle muutumise kiiruse ehk lihtsalt kiiruse. Võttes tuletise kiirusest, saame kiiruse muutumise kiiruse 𝑎 = lim ∆𝑡→0 ∆𝑣 ∆𝑡 = 𝑑𝑣 𝑑𝑡 = 𝑣 = 𝑣 ′ See ongi kiirendus.
C) Ringliikumine. Nurkkiirus ja –kiirendus
Lihtsamaks kõverjooneliseks liikumiseks on ringliikumine, ehk liikumine, mille trajektooriks on ringjoon. Sel juhtumil trajektoori kõverusraadius ei muutu ajas. Tähistades konstantse kõverusraadiuse tähega R saame normaalkiirenduse avaldada
𝑎𝑛 = 𝑣 2 𝑅 .
Ringliikumisel nimetatakse seda tavaliselt kesktõmbekiirenduseks, sest ta on suunatud ringi keskpunkti . Ringjoonelistest on kõige lihtsam ühtlane ringliikumine. Selle puhul
𝑎𝜏 = 0 .
Kiirus ei muutu suuruse poolest, suund aga muutub. Seetõttu
𝑎𝑛 ≠ 0 .
Punkti asukohta ringjoonel võib määrata ka nurgaga 𝜑 .
Kui koordinaatide alguspunkt O on ringi tsentris, siis kohavektor muutub ainult suuna poolest. Olgu see aja ∆𝑡 jooksul pöördunud nurga ∆𝜑 võrra. Ajaühikus sooritatud pöördenurk on siis ∆𝜑 ∆𝑡 . Seda nimetatakse keskmiseks nurkkiiruseks ajavahemikul ∆𝑡 või kaarel A1A
D)Pöörlemist kirjeldavate suuruste vektoriseloom
Kiiruse 𝑣 , kiirenduse 𝑎 , tangentsiaal- 𝑎 𝜏 ja normaalkiirenduse 𝑎 𝑛 vektoriaalsus selgus juba eelnevalt. Osutub, et ka nurk 𝜑 pi , nurkkiirus 𝜔 omega ja nurkkiirendus 𝜀 on vektorid. See tuleneb asjaolust, et pöördenurga arvväärtus üksinda ei anna meile täit ettekujutust pöördest. Keha võib pöörduda ümber mitmesuguse telje. Seepärast on vaja näidata ka telje asendit ruumis, mille ümber toimub pöörlemine. Telje üks suundadest omistataksegi nurgavektorile 𝜑 . Suund valitakse kruvireegli järgi.
Kui pöördenurk on vektor, siis sellest võetud tuletis aja järgi st nurkkiirus 𝜔 on samuti vektor. Analoogiliselt leiame, et ka nurkkiirendus 𝜀 on vektor. 𝜔 on alati nurgavektoriga samasihiline, kuid 𝜀 ei lange üldiselt kokku pöörlemisteljega. Teljesihiline on see ainult fikseeritud telje puhul. Sel juhul on 𝜀 nurkkiirusvektori 𝜔 suunaline kiireneva ja vastassuunaline aeglustuva pöörlemise korral.
E) Tahke keha kulgev ja pöörlev liikumine
Liikumisülesannetes käsitletakse tahket keha tavaliselt ainepunktidest koosnevana, kusjuures nende vahekaugused on muutumatud. Sel juhul võib keha meelevaldse liikumise lahutada kaheks lihtsamaks liikumiseks (kulg- ja pöördliikumiseks), mis toimuvad teineteisest sõltumatult. Kulgliikumisel jäävad kõik ainepunkte ühendavad mõttelised sirged kogu liikumise kestel iseenesega paralleelseks. Pöördliikumisel moodustavad kõik ainepunktid ringjooni ümber ühise telje, mida nimetatakse pöörlemisteljeks
Kulgliikumisel on keha kõigi punktide trajektoorid ühesugused. Seetõttu on ühesugused nii kiirused kui ka kiirendused. Kogu keha liikumist võib kirjeldada ainult ühe punkti liikumisega. Tavaliselt võetakse selleks punktiks keha massikese. Pöördliikumisel ei ole kõigi punktide trajektoorid ühesugused. Need on ringjooned, kuid raadiused on ringjoontel erinevad. Sellest tulenevalt on erinevad ka joonkiirused ja –kiirendused. Ühesugune on nii pöördenurk, nurkkiirus kui ka nurkkiirendus. Sellepärast eelistatakse kehade pöörlemise kirjeldamisel nurksuurusi. Joonsuurused on neist kergesti leitavad, need on võrdelised pöörlemisraadiusega.
2. Ainepunkti ja tahke keha translatoorse liikumise dünaamika a. Inertsiseadus ja inertsiaalsed taustsüsteemid b. Liikumishulk , jõud ja impulss . Newtoni II seadus c. Ainepunkti süsteemi dünaamika. Newtoni III seadus d. Liikumishulga ehk impulsi jäävuse seadus e. Töö kõverjoonelisel liikumisel f. im energia g. Vektorväli h. Töö tsentraalse jõu väljas i. Mehaanilise energia jäävuse seadus j. Potentsiaalse energia ja jõu vaheline seos k. Gradiendi füüsikaline tähendus l. Absoluutselt elastne tsentraalpõrge m. Mitteelastne tsentraalpõrge
A) inertsiseadus(Newtoni I seadus) ja inertsiaalsed taustsüsteemid
N I s ehk inertsiseadus Iga keha püsib paigal või liigub ühtlaselt sirgjooneliselt seni, kuni teiste kehade mõju ei muuda selle keha liikumisolekut. Inertsiks nimetatakse kõigi kehade visa püüdu säilitada ühtlase liikumise olekut(sealhulgas paigalseisu)
Inertsiaalne taustsüsteem Selline materiaalne taustsüsteem, milles inertsiseadus kehtib täiesti täpselt ehk süsteemis olev keha liigub ühtlaselt sirgjooneliselt, kuni talle ei mõju mõni süsteemis olev jõud. Näiteks kiirendusega liikuv buss ei ole inertsiaalne taustsüsteem.
B) Liikumishulk, jõud ja impulss. N II seadus
N II seadus ehk masspunkti dünaamika põhivõrrand Liikumishulga muutus on võrdeline jõuimpulsiga ja toimub jõu mõjumise suunas
Impulss e liikumishulk Liikumisolekut kirjeldav suurus, mis võrdub massi ja kiiruse korrutisega.
Jõud on füüsikaline suurus millega mõõdetakse ühe keha mõju teisele. Jõu tulemusena muutub kehade liikumishulk.
Jõud on seda suurem, mida kiiremini see liikumishulka muudab.
Jõuimpulss
Iseloomustab F mõju ajavahemiku ∆t jooksul
Kuna muut on alati hilisema ja varasema väärtuse vahe, siis ∆p = p2 - p1, kus p=F*t
C. Ainepunkti süsteemi dünaamika. Newtoni III seadus
N III seadus
Mõjule/jõule on olemas alati võrdne ja vastassuunaline mõju/jõud.
D. Liikumishulga ehk impulsi jäävuse seadus
Suletud süsteemi liikumishulk on jääv
E) Töö kõverjoonelisel liikumisel
Jõu mõju liikuvale kehale oleneb jõu suunast . Näiteks liikumisel horisontaalsel teel ei ole vertikaalsel raskusjõul mingit mõju, kui hõõrdumist mitte arvestada. Seevastu on mõju oluline, kui jõud mõjub horisontaalselt . Mõju tulemuseks on kiiruse muutumine. Muutumise suurus oleneb jõu mõjumise ajast või tee pikkusest, millel mõju esineb. Seetõttu on füüsikas kasutusele võetud suurus, mis oleneks nii jõu suurusest , selle mõjumissuunast kui ka teepikkusest. See kannab töö nime. Mehaaniline töö on seda suurem, mida suurem on kehale mõjuv jõud ja mida rohkem keha selle jõu mõjul nihkub 𝐴 = 𝐹 ∙ 𝑠 ∙ cos alfa
mehaaniline töö on kehale nihke suunas mõjuva jõu ja nihke suuruse korrutis.
F) Kineetiline energia
Kineetiliseks energiaks nimetatakse energiat, mis kehal on tema
liikumise tõttu.
Liikuva keha kineetiline energia Ek võrdub keha massi m ja kiiruse
ruudu v2 poole korrutisega:
Ek = mv2/2
Keha kineetilise energia muut võrdub keha poolt tehtud tööga.
Süsteemis võib esineda ainult kineetilise ja potentsiaalse energia
vastastikune muundumine .
G)Vektorväli
Vektorväljaks nimetatakse vektoranalüüsis funktsiooni, mis seab eukleidilise ruumi (või lokaalselt eukleidilise ruumi igale punktile vastavusse vektori.
H. Töö tsentraalse jõu väljas
Vektori võib lahutada komponentideks või avaldada mitme vektori summana. Seepärast võib ka ühe vektorvälja lahutada mitmeks väljaks. Kõige lihtsam (lihtsaim liidetav) on homogeenne väli. Homogeenseks nimetatakse välja, mille vektorid on igas ruumipunktis ühesuguse suuruse ja suunaga.St et homogeense välja vektor on ruumis konstantne . Näitena võib tuua gravitatsioonivälja tasase maapinna lähedal.
Lihtne on ka tsentraalne väli. Tsentraalseks nimetatakse välja, mille vektorite pikendused lõikuvad ühes nn tsentraalses punktis.

Mehaanilise energia jäävuse seadus
Mehaaniline energia on: W = Wp +Wk ,
mille muut on 0. See väljendab mehaanilise energia jäävuse seadust:
Suletud konservatiivse süsteemi mehaaniline energia on jääv.
∆Wk + ∆Wp = 0
Dissipatiivses süsteemis kehtib üldine energia jäävuse seadus, kus arvesse tuleb võtta hõõrdumisel soojuseks muudnunud energiat jne.
j. Potentsiaalse energia ja jõu vaheline seos
k. Gradiendi füüsikaline tähendus
Mingist skalaarsest suurusest gradiendi leidmine annab suuna, milles see suurus kasvab kõige kiiremini. Seda näitab gradiendi kui vektori suund. Gradiendi leidmine mingist skalaarsest suurusest tähendab selle suuruse osatuletised koordinaatide järgi. Näiteks:
l. Absoluutselt elastne tsentraalpõrge
Põrkeks nimetatakse keha liikumisoleku järsku muutust kokkupuutel teise kehaga. Kui seejuures ei teki kehadel jääkdeformatsioone, nimetatakse põrget absoluutselt elastseks. Põrkejoon – kehade kokkupuutepunktist kokkupuutuvate pindadega risti tõmmatud sirge. Kui kehade massikeskmed asuvad põrke ajal põrkejoonel, siis nimetatakse põrget tsentraalseks. Kerakujuliste kehade põrge on alati tsentraalne. Absoluutselt elastse põrke puhul kehtivad impulsi jäävuse ja mehaanilise energia jäävuse seadused:
m. Mitteelastne tsentraalpõrge
Antud juhul olgu kuulikesed niivõrd plastilised, et nad jääksid pärast põrget kokku (Joon. 19). Siis on süsteem mittekonservatiivne ja mehaanilise energia jäävuse seadust rakendada ei saa. Osa sellest kulub kuulikeste jäävaks deformeerimiseks. Kuid seda pole tarviski, sest üheainsa lõppkiiruse määramiseks piisab impulsi jäävuse seadusest

Pöördliikumise dünaamika a. Jõumoment ja impulsimoment b. Inertsimoment c. Pöördliikumise dünaamika põhiseadus d. Impulsimomendi jäävuse seadus e. Pöörleva keha kineetiline energia

Jõumoment ja impulsimoment

Inertsimoment
Keha e punktmasside süsteemi inertsimoment:
Ühe punktmassi inertsimoment seega ilma summamärgita. Raadiuse ristkomponendi algus on pöörlemisteljel, mass on punktmassi oma.

Pöördliikumise dünaamika põhiseadus

Impulsimomendi jäävuse seadus e. Pöörleva keha kineetiline energia
Suletus süsteemi impulsimoment on jääv. Järeldused: 1) Kui suletus süsteemi mingi osa panna süsteemisiseste jõudude mõjul pöörlema ühes suunas, peab süsteemi ülejäänud osa hakkama pöörlema vastupidises suuna. 2) Kui muutub süsteemi inertsimoment, peab vastupidiselt muutuma(kasvama või kahanema ) süsteemi nurkkiirus.

Võnkumised a. Harmooniline võnkumine b. Vedrupendel . Matemaatiline ja füüsikaline pendel c. Harmoonilise võnkumise energia d. Samas sihis toimuvate võnkumiste liitmine e. Tuiklemine f. Ristuvates sihtides toimuvate võnkumiste liitmine g. Sumbuvad võnkumised h. Sundvõnkumine . Resonants i. Sundvõnkumise faas

Harmooniline võnkumine
Harmooniliseks nimetatakse võnkumist, milles võnkuv suurus muutub ajas sinusoidaalse seaduspärasuse järgi. Teisisõnu veel: harmooniline võnkumine on võnkumine hälbega võrdelise ja tasakaaluasendi poole suunatud jõu mõju

Vedrupendel. Matemaatiline ja füüsikaline pendel

Harmoonilise võnkumise energia

Samas sihis toimuvate võnkumiste liitmine
Võnkuvale kehale võib samaaegselt mõjuda mitu tasakaaluasendi poole viivat jõudu. Neid võib liita ja vaadelda võnkumist ikkagi ühe jõu põhjustatud liikumisena. Võib ka liita erinevate jõudude poolt tekitatud liikumisi . Siis räägitakse võnkumiste liitmisest. Tulemus kannab liitvõnkumiste nime.

Tuiklemine
Tuiklemise või faasivahe muutumise periood 𝑇 on määratud liidetavate võnkumiste sageduste vahega. Nähtust nimetatakse tuiklemiseks ainult siis, kui 𝜔1 − 𝜔2 ≪ 𝜔1,2, st kui liituvad lähedaste sagedustega võnkumised. Suure sageduste vahe korral ei ole liitvõnkumiste pilt nii lihtne. Selget amplituudi suurenemist ja vähenemist ei ole märgata.

Ristuvates sihtides toimuvate võnkumiste liitmine
Üks vedrude paar paneb keha võnkuma X-telje, teine Y-telje sihis. Kui hälbed on väikesed, siis on mõlemad võnkumised eraldi võetuna harmoonilised: 𝑥 = 𝐴𝑥 sin 𝜔𝑥𝑡 + 𝜑𝑥 𝑦 = 𝐴𝑦 sin 𝜔𝑦𝑡 + 𝜑𝑦 Keha tegelik liikumine on nende liikumiste summa. Üldisel juhul tekivad väga keerulised trajektoorid. Neid nimetatakse Lissajous ’ kujunditeks.

Sumbuvad võnkumised

Sundvõnkumine. Resonants. Sundvõnkumise faas
Omavõnkesagedus − keha viiakse tasakaaluasendist välja ja jäetakse omaette . tekib mingi sagedusega võnkumine, mida nim omavõnkesageduseks. Omavõnkeperiood − seotud omavõnkesagedusega => T=2π/ω

Lained a. Võnkumiste levimine keskkonnas. Rist - ja pikilainetus b. Sfääriline ja tasapinnaline laine c. Lainete diferentsiaalvõrrand. Superpositsiooniprintsiip d. Lainete interferents e. Seisvad lained f. Lainepakett. Faasi- ja grupikiirus

Võnkumiste levimine keskkonnas. Rist - ja pikilainetus
Ristlainetus − osakesed ei võngu mitte laine levimissuunas, vaid sellega risti. Näiteks lainetused vee pinnal. Ristlaine tekib vedelate ja tahkete kehade pinnal, varrastes, keeltes.
Pikilainetus − osakesed võnguvad laine levimissuunas, kuid lõppkokkuvõttes nad ruumis siiski edasi ei kandu. Pikilainetus on nn ruumilainetus, levides aine sees. Näiteks heli levimine õhus.

Sfääriline ja tasapinnaline laine
Tasalaine − lainepinnad on paralleelsed tasandid, mis on risti laine levimissuunaga
Sfääriline laine − lainepinnad on kontsentrilised sfäärid.

Lainete differentsiaalvõrrand. Superpositsiooniprintsiip
Lainete diferentsiaalvõrrand
Kui laine ei levi x-telje sihis, saadakse ψ’’ asemele kõigi koordinaatide järgi võetud teise astme osatuletiste summa.

Lainete interferents
Interferents on füüsikaline nähtus, kus kahe laine liitumisel saadakse uus laine, mille amplituud on suurem või väiksem. Üldjuhul mõeldakse interferentsi all selliste lainete liitumist , mis on üksteisega seotud või koherentsed . Selle jaoks peavad lained tulema samast allikast või olema lähedase sagedusega. Interferentsi nähtust võib jälgida nii valgus-, raadio-, heli- kui ka veelainete korral. Interferentsi tõttu tekkinud kiiritustiheduse jaotust nimetatakse interferentsipildiks.

Seisvad lained
Seisev laine on laine, mille korral võnkumiste energia levikut ei toimu. Seisulaine tekib juhul, kui laineid juhtiva keha otsale lähenev laine ning otsalt tagasi peegeldunud laine tugevdavad teineteist interferentsil. Seisulaine iga punkt võngub kindla amplituudiga. Punkte, kus amplituud on maksimaalne, nimetatakse seisulaine paisudeks. Punkte, mis ei võngu (amplituud = 0) nimetatakse seisulaine sõlmedeks . Laineid juhtiva keha otstel paikneb alati seisulaine sõlm. Seetõttu peab keha pikkusele L mahtuma täisarv m poollainepikkusi:
Kui m = 1, on tegemist põhitooniga, kui m > 1, siis vastava ülemtooniga.

Lainepakett.Faasi- ja grupikiirus
Kui lained levivad samas suunas, asendab tuiklemistest tuntud perioodilist maksimumi ruumis laine levimiskiirusega liikuv lainepakett - jada suurema amplituudiga võnkumisi.

Lained elastses keskkonnas; akustika elemendid. a. Helilained b. Heli intensiivsuse logaritmiline skaala c. Heli valjuse psühhofüüsikaline logaritmiline skaala, samavaljuskõverad d. Doppleri efekt

Helilained
Helilaineteks ehk kuuldavaks heliks ehk lihtsalt heliks nimetatakse elastses keskkonnas levivaid mehhaanilisi võnkumisi, mille sagedus asub vahemikus 16 Hz–20 000 Hz

Heli intensiivsuse logaritmiline skaala

Heli valjuse psühhofüüsikaline logaritmiline skaala, samavaljuskõverad

Doppleri effekt
Doppleri efekt seisneb heli kõrguse muutumises kui heliallikas vaatleja (lainete vastuvõtja ) suhtes läheneb või kaugeneb.
Hüdromehaanika alused a. Vedelike peamised füüsikalised omadused b. Viskoossus c. Vedelikus mõjuvad jõud d. Hüdrostaatiline rõhk, hüdrostaatilise rõhu omadused e. Vedeliku tasakaalu diferentsiaalvõrrandid f. Hüdrostaatika põhivõrrand, põhivõrrandi rakendusvorm g. Pascali seadus h. Archimedese seadus i. Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu elementaarjoa kohta j. Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu kohta k. Bernoulli võrrand reaalvedeliku statsionaarse voolu kohta

Vedelike peamised füüsikalised omadused
Tihedus (kg/m3 ) on vedeliku ruumalaühiku mass: 𝜌 = 𝑚/ 𝑉 .
Erikaal (N/m3 ) on vedeliku ruumalaühiku kaal: 𝛾 = 𝐹𝑔 /V
Tihedus ja erikaal olenevad vedeliku liigist ja temperatuurist ning vedelikule mõjuvast rõhust.
Vedelikku saab kokku suruda, kuid gaasiga võrreldes üsna tühisel määral
Tavalistel tingimustel võib enamikke vedelikke suures rõhuvahemikus lugeda praktiliselt mittekokkusurutavaks ( erandiks on hüdrauliline löök).
Soojuspaisumine on vedeliku ruumala ja seega ka tiheduse muutumine sõltuvalt temperatuurist jääva rõhu all. Seda iseloomustab ruumpaisumistegur (K-1 ): 𝛽𝑡 = 1 𝑉0 d𝑉 d𝑡 ,

Viskoossus
Viskoossus on vedelike omadus takistada oma osakeste liikumist üksteise suhtes. Viskoossus on vedeliku sisehõõrde mõõt. Kui laminaarsel voolamisel liiguvad vedeliku kihid üksteise suhtes erineva kiirusega, siis tekib hõõrdumine , mis püüab takistada nende omavahelist liikumist. Mida suurem on takistav jõud, seda vaevalisem on vedeliku voolamine . Sellisel juhul öeldakse, et tegemist on paksu ehk viskoosse vedelikuga.

Vedelikus mõjuvad jõud
Vedelikus mõjuvad jõud jagunevad massi- ja pinnajõududeks. Massijõud on jõud, mis mõjuvad kõigile vedelikuosakestele: raskusjõud , inertsijõud, kesktõmbejõud, kesktõukejõud . Massijõud on võrdeline massiga: 𝐹𝑚 = 𝑚 ∙ a
Pinnajõud 𝐹𝐴 mõjuvad vedeliku pinnale ning on võrdelised mõjupindalaga. Nende jõudude hulka kuuluvad risti pinda mõjuv rõhujõud 𝐹𝑝 ja piki pinda mõjuv viskoossusest põhjustatud hõõrdejõud 𝐹𝜇.

Hüdrostaatiline rõhk, omadused
Hüdrostaatilise rõhu defineerimiseks vaadeldakse tasakaalus oleva vedeliku massi m, mis on mõttelise tasapinnaga jaotatud kahte ossa . Neid osi peab hoidma koos mingi jõud Fp, see on hüdrostaatiline rõhujõud ehk survejõud . Selle jõu intensiivsust tasapinna A suvalises punktis nimetatakse hüdrostaatiliseks rõhuks (ka hüdrostaatiliseks pingeks)
Hüdrostaatilisel rõhul on kaks omadust:

hüdrostaatiline rõhk mõjub pinnaga risti. Tõestuseks oletame, et see pole nii. See tähendab, et elementaarjõud {\displaystyle \ Deltaseisvas vedelikus seda ei juhtu võib järeldada, et piki pinda olevat jõukomponenti pole olemas ning jõud mõjub pinnaga risti.

hüdrostaatiline rõhk vedeliku mingis punktis on kõikides suundades ühesugune

Vedeliku tasakaalu differentsiaalvõrrandid

Hüdrostaatika põhivõrrand, rakendusvorm

Pascali seadus
rõhu muutus millises tahes vedeliku punktis kandub niisamasugusena edasi kõikidesse teistesse punktidesse.

Archimedese seadus
igale vedelikus või gaasis asetsevale kehale mõjub üleslükkejõud , mis on võrdne selle keha poolt väljatõrjutud vedeliku või gaasi kaaluga.

Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu elementaarjoa kohta

Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu kohta

Bernoulli võrrand reaalvedeliku statsionaarse voolu kohta
8. Molekulaarkineetiline teooria ja termodünaamika I alus (printsiip) a. Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand b. Molekulide keskmise kineetilise energia ja gaasi absoluutse temperatuuri vaheline seos c. Gaasi töö. Soojushulk ja siseenergia d. Soojus ja töö isoprotsessidel e. Adiabaatiline protsess f. Maxwelli kiiruste jaotus g. Molekulide efektiivne diameeter , keskmine vaba tee pikkus ja keskmine põrgete arv ajaühikus

Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand

Gaasi rõhk on võrdne molekulide keskmise kineetilise energiaga ja nende arvuga ruumalaühikus. Gaasi olekuvõrrand (rõhk, avaldatud molekulide poolt):
gaasi osakese kiiruse ruudu keskväärtus

Molekulide keskmise kineetilise energia ja gaasi absoluutse temperatuuri vaheline seos

Molekulide keskmine kineetiline energia on võrdeline gaasi absoluutse temperatuuriga

Gaasi töö. Soojushulk ja siseenergia

Termodünaamika esimene seadus. Kui siseenergia muutub nii soojendamise-jahutamise kui ka töö tulemusena, siis on siseenergia muutus võrdne gaasile antud soojushulga ja gaasi poolt sooritatud töö vahega: U2 −U1 = Q − A, kus U – siseenergia, Q – soojushulk. Töö võib kirjutada ka plussmärgiga, siis on see välisjõudude töö, mis tehakse gaasi ruumala muutes.

Soojus ja töö isoprotsesidel

Isoprotsessiks nimetatakse sellist oleku muutumist, milles mingi olekut iseloomustav parameeter jääb konstantseks.

Adiabaatiline protsess

Adiabaatiliseks nimetatakse protsessi, milles termodünaamilisel süsteemil ei ole soojusvahetust ümbritseva keskkonnaga ehk Q = 0. Adiabaatilise protsessi võrrand on:
Termodünaamika esimesest seadusest:
Adiabaatilisel paisumisel langeb rõhk kiiremini kui isotermilisel, kuna rõhku alandavad kaks tegurit(temp langemine ja ruumala suurenemine), mitte üks.

Maxwelli kiiruste jaotus

Gaasi molekulide kiirustel on kõik suunad võrdväärselt esindatud . Sama ei kehti aga kiiruse suuruse kohta. Ühtesid kiirusi esineb rohkem, teisi vähem. Täpsemalt näitab seda kiiruste jaotusseadus. Selle tuletas teoreetiliselt šoti füüsik ja matemaatik James Maxwell

Molekulide efektiivne diameeter, keskmine vaba tee pikkus ja keskmine põrgete arv ajaühikus

Oma korrapäratul liikumisel põrkuvad molekulid tihti üksteisega. Seejuures lähenevad nad teineteisele teatud minimaalse kauguseni. Seda kaugust 𝑑 nimetataksegi molekuli efektiivseks diameetriks
Kahe järjestikuse põrke vahel molekul läbib mingi teepikkuse, mida nimetatakse vabaks teepikkuseks. See on muutuv suurus. Kuid vaba teepikkuse keskmine väärtus, arvutatuna üle suure hulga põrgete, on täiesti konstantne suurus. See muutub ainult siis, kui muutub gaasi olek. Keskmise vaba tee pikkuse 𝜆 saab arvutada keskmise kiiruse 𝑣 abil, kui on teada keskmine põrgete arv ajaühikus 𝜐 :
9. Termodünaamika II alus (printsiip) a. Ringprotsess . Pööratav ja mittepööratav protsess b. Carnot ’ ringprotsess ja selle kasutegur c. Termodünaamika II alus (printsiip) d. Entroopia ja süsteemi oleku tõenäosus

Ringprotsess. Pööratav ja mittepööratav protsess
Pööratav protsessi saab teostada vastupidises suunas nii, et süsteem läbib vastupidises järjekorras kõik samad olekud , mida ta läbis pärisuunas. Pärast protsessi ja tema pöördprotsessi ei tohi keskkonda jääda mingeid muutusi. Pööratav saab olla ainult tasakaaluline protsess.
Mittepööratava protsessi korral pole olekute vastupidises järjekorras läbimine võimalik. Kõik reaalsed protsessid on rangelt võttes mittepööratavad, kuid sageli kulgevad nad nii aeglases tempos, et neid võib esimeses lähenduses pidada pööratavaiks.

Carnot’ ringprotsess ja selle kasutegur
Carnot tsükkel koosneb kahest isotermist ja kahest adiabaadist.
Valem näitab, et kasutegur on seda suurem, mida suurem on soojendaja ja jahutaja temperatuuri vahe. Maksimaalne väärtus 1 saavutatakse ainult siis, kui 𝑇2 = 0. Kuid sellist jahutajat ei ole põhimõtteliselt võimalik ehitada. Ühegi keha temperatuur ei saa olla püsivalt absoluutne 0, kui sellele antakse pidevalt soojust.

Termodünaamika II alus(printsiip)
Igasugune soojusmasin , mille töö ainus tulemus on soojendajalt saadud kogu soojushulga jäägitu muutmine tööks, on võimatu.

Entroopia ja süsteemi oleku tõenäosus
Entroopia on termodünaamikas ja statistilises mehaanikas kasutatav ekstensiivne suurus, mis kirjeldab vaadeldava süsteemi erinevate võimalike juhuslike ümberpaigutuste arvu. Tihti öeldakse, et entroopia mõõdab "korratust". Protsessidele, milles entroopia kasvab, vastavad pöördumatud muutused süsteemis, mis vähendavad süsteemi võimet teha tööd, sest osa energiast on pöördumatult muundunud soojuseks.
Iseenese hooleks jäetud süsteem läheb üle vähem tõenäosest olekust enam tõenäosesse olekusse. enam tõenäone on see süsteemi olek, mille realiseerumisviiside arv on suurem.
10. Elektriväli vaakumis a. Elektrilaengu jäävuse seadus b. Elektriväli, selle tugevus c. Elektrivälja energeetiline karakteristika d. Elektriväljatugevuse voog e. Gaussi teoreem elektrostaatilise välja jaoks vaakumis f. Gaussi teoreemi rakendusi

Elektrilaengu jäävuse seadus
isoleeritud süsteemi elektrilaengute algebraline summa on jääv

Elektriväli, selle tugevus

Elektrivälja energeetiline karakteristika
Väljapunkti potentsiaal on sellesse punkti paigutatud ühikproovilaengu energia.
Väljatugevus näitab potentsiaali kõige kiirema kahanemise suunda ja selles suunas potentsiaali muutust pikkusühikul.

Elektriväljatugevuse voog

Gaussi teoreem elektrostaatilise välja jaoks vaakumis
elektriväljatugevuse voog läbi mis tahes kinnise pinna on võrdeline pinna sees olevate laengute algebralise summaga

Gaussi teoreemi rakendusi
11. Elektriväli dielektrikus a. Dielektrikud ja elektrijuhid b. Dielektriku polarisatsioon c. (Di)elektriline vastuvõtlikkus d. Gaussi teoreem elektrostaatilise välja jaoks aines e. Ääretingimused dielektrikute lahutuspinnal f. Senjettelektrikud

Dielektrikud ja elektrijuhid

Dielektriku polarisatsioon

tugevam

(Di)elektriline vastuvõtlikus

Gaussi teoreem elektrostaatilise välja jaoks aines

Ääretingimused dielektrikute lahutuspinnal

Senjettelektrikud

Senjettelektrik on eri liiki dielektrik , milles polarisatsioon võib tekkida iseeneslikult, välise elektrivälja mõjuta. Kui tavalistel dielektrikutel on 𝜀 suurusjärgus 10, siis senjettelektrikutel võib see ulatuda 10-tuhandeni või isegi 100-tuhandeni. Sellises aines kahaneb välja tugevus peaaegu nullini
12. Elektrijuhid elektriväljas a. Elektriväli juhi sees ja selle pinnal b. Elektrimahtuvus c. Kondensaator d. Laengutesüsteemi ja elektrivälja energia

Elektriväli juhi sees ja selle pinnal

Elektrimahtuvus
Elektrimahtuvus iseloomustab elektrit juhtiva keha või kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut. Mahtuvust mõõdetakse elektrilaenguna, mis tõstab keha potentsiaali või kondensaatori elektroodide potentsiaalide vahet (pinget) ühiku võrra:

Kondensaator
Kaht dielektrikuga eraldatud metallplaati või mistahes kujuga elektrijuhti – elektroodi – nimetatakse kondensaatoriks. Kondensaatori mahtuvus on oluliselt suurem üksiku elektroodi mahtuvusest.

Laengutesüsteemi elektrivälja energia
13. Alalisvool a. Elektrivoolu tekkimise tingimused ja karakteristikud b. Metallide elektrijuhtivuse klassikaline teooria c. Klassikalise elektronteooria katseline kontroll d. Üldistatud Ohmi seadus integraalsel kujul. Kirchhoffi seadused

Elektrivool tekkimise tingimused ja karakteristikud

Metallide elektrijuhtivuse klassikaline teooria

Klassikalise eketronteooria katseline kontroll

Üldistatud Ohmi seadus integraalsel kujul. Kirchhoffi seadused
14. Magnetostaatika a. Magnetväli b. Biot ’- Savart ’i- Laplace ’i seadus c. Sirge juhi magnetväli d. Ringvoolu magnetväli e. Koguvooluseadus f. Toroidi ja pika solenoidi magnetväli g. Lorentzi jõud

Magnetväli

Biot’-Savart’i-Laplace’i seadus

Sirge juhi magnetväli

Ringvoolu magnetväli

Koguvooluseadus

Toroidi ja pika solenoidi magnetväli

Lorentzi jõud

.DOCX Laadi alla originaalfail 26 lk · .docx · 30 allalaadimist

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 26 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2017-01-04 Kuupäev, millal dokument üles laeti

30 laadimist Kokku alla laetud

0 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

Heelium Õppematerjali autor

Sarnased õppematerjalid

docx

Füüsika I konspekt

valgustugevus. Nende ühikud on vastavalt: meeter, sekund, kilogramm, mool, kelvin, amper ja kandela. Skalaarne suurus on esitatav vaid ühe mõõtarvuga, millele lisandub mõõtühik. Skalaarsed suurused on ilma suunata (näit. aeg, pikkus, rõhk, ruumala, energia, temperatuur). Vektoriaalne suurus on üldjuhul esitatav kolme arvuga (+ mõõtühik). Need on vektori koordinaadid. Vektoriaalsetel suurustel on suund olemas (näit. kiirus, kiirendus, jõud). Mehaanika on füüsika osa, mis uurib liikumist. Kinemaatika on mehaanika osa, mis kirjeldab liikumist, tundmata huvi selle põhjuste vastu. Kinemaatika püüab vastata vaid küsimusele Kuidas keha liigub? Liikumine on keha asukoha muutumine teise keha suhtes. Teist keha nimetatakse sel juhul taustkehaks. Avaldist, mis suvalisel ajahetkel määrab vaadeldava keha kauguse taustkehast (koordinaadi x), nimetatakse liikumisvõrrandiks x = x(t). Taustsüsteem = taustkeha + koordinaadistik + ajamõõtja.

Füüsika

pdf

Füüsika 1 eksam

Sissejuhatus Erinevad ühikud rad rad 1 2 = 1Hz 1 = Hz s s 2 Vektorid r F - vektor r F ja F - vektori moodul Fx - vektori projektsioon mingile suunale, võib olla pos / neg. r Fx = F cos Vektor ristkoordinaadistikus Ükskõik millist vektorit võib esitada tema projektsioonide summana: r r r r F = Fx i + Fy j + Fz k , millest vektori moodul: F = Fx2 + Fy2 + Fz2 Kinemaatika Kiirus Keskmine kiirus Kiirus on raadiusvektori esimene tuletis aja t2 järgi. s v dt s v = - võimalik leida ühtlase liikumise kiirust vk = = t1 t t t ds t2

Füüsika

docx

Füüsika eksami konspekt

Füsa eksami konspekt 1, Liikumise kirjeldamine Taustsüsteem on mingi kehaga seotud ruumiliste ja ajaliste koordinaatide süsteem. Kohavektor on vektor, mille alguspunkt ühtib koordinaatide alguspunktiga. Trajektoor on keha või ainepunkti teekond liikumisel ruumis või tasandil. Trajektoori saab korrektselt kasutada ainult punktmassi korral. Kiirus on vektoriaalne suurus, mis võrdub nihke ja selle sooritamiseks kulunud ajavahemiku suhtega (kiirusvektor on igas trajektoori punktis suunatud mööda trajektoori puutujat selles punktis). Kiirendus on kiiruse muutus ajaühikus. (Kiirendusvektor lahutub kiirenevalt liikuva keha trajektoori igas punktis trajektoori puutuja sihiliseks tangentsiaalkiirenduseks ning sellega risti olevaks normaalkiirenduseks ehk tsentrifugaalkiirenduseks) 2,* Ühtlaselt muutuv sirgjooneline liikumine. a=consT =>kolmikvalem, Keha liigub sirgjoonelisel trajektooril, kusjuures tema kiirendus on nii suunalt kui suuruselt muutumatu ning samasihilise kiirusega

Füüsika

doc

Füüsika kokkuvõttev konspekt

1.1.1.Inertsiaalne taustsüsteem Dünaamika võrrandid ei muutu üleminekul Ist inertsiaalsest taustsüsteemist teisesse,see Taustsüsteem, mis seisab paigal või liigub tähendab,et nad on invariantsed sirgjooneliselt a=0. Taustsüsteemiks koordinaatide teisenduste suhtes. nimetatakse taustkehaga seotud 1.1.2.Ühtlane sirgliikumine koordinaatsüsteemi ja ajaloendamismeetodit ehk kella. Seega taustsüsteem koosneb 1) nim liikumist, kus 1.Ühtlaseks sirgliikumiseks taustkehast, 2) selle koordinaadistikust, 3) keha sooritab mistahes võrdsetes aja mõõtmisviisist. ajavahemikes võrdsed nihked. Sellise liikumise puhul on hetkkiirus võrdne *Trajektoor on keha kui punktmassi liikumistee.

Füüsika

docx

Füüikalised suurused ja nende etalonid

Füüsika eksami küsimused ja vastused! Füüikalised suurused ja nende etalonid: Klassikaline mehaanika 2) Kulgliikumise kinemaatika põhimõisteid o Ainepunkt (punktmass)keha,mille kuju ja mõõtmetega või antud ülesandes arvestamata jätta o Taustsüsteem (+ joonis) on kehade süsteem,mille suhtes antud liikumist vaadeldakse o Kohavektor (+ joonis)kohavektor määrab üheselt ära keha asukoha ristkoordinaadistikus o Nihkevektor (+ joonis) kohavektori juurdekasv vaadeldava ajavahemiku jooksul o Liikumisseadus (+ valem)Kui punkt liigub ruumis,siis tema koordinaadid muutuvad ajas o Kiirus ja kiirendus(+ valemid)kiirus on vektoriaalne suurus, mis iseloomustab punktmassi asukoha muutumist ajavahemikus, Kiirendus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui kiiresti keha kiirus muutub. Kui keha kiirus temale mõjuva jõu tõttu

Füüsika

doc

Füüsika 1 kordamisküsimused

valgustatus luks lx lm/m2 m2·m-4·cd=m-2·cd radioaktiivse aine aktiivsus bekerell Bq s-1 neeldumisdoos grei Gy J/kg m2·s-2 ekvivalentne kiirgusdoos siivert Sv J/kg m2·s-2 katalüütiline aktiivsus katal Kat s-1·mol Klassikalise füüsika kehtivuspiirkond – selle aluseks on Newtoni poolt formuleeritud 3 dünaamika põhiseadust. Klassikalises mehaanikas kasutatakse protsesside kirjeldamisel trajektoori mõistet, mis esitub diferentsiaalvõrrandi(tesüsteemi) abil. Mehaanika põhiülesanne on liikuva keha asukoha määramine, mistahes ajahetkel. Taustsüsteem – on kella ja koordinaatsüsteemiga varustatud keha, mille suhtes liikumist vaadeldakse.

Füüsika

doc

MEHAANIKA JA MOLEKULAARFÜÜSIKA, PÕHIMÕISTED NING SEADUSED

MEHAANIKA JA MOLEKULAARFÜÜSIKA PÕHIMÕISTED NING SEADUSED Füüsika käsitleb looduse kõige üldisemaid nähtusi ja seaduspärasusi. Need ongi füüsikalised objektid. Objekt on see, millele tegevus on suunatud. Füüsikaline suurus on füüsikalise objekti mõõdetav iseloomustaja (karakteristik). Füüsika objekt (loodusnähtus) on olemas ka ilma inimeseta. Füüsikaline suurus on inimlik vahend objekti kirjeldamiseks. Suuruse mõõtmine on võrdlemine mõõtühikuga. Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem SI kasutab 7 füüsikalist suurust põhisuurustena. Nende suuruste mõõtühikud on põhiühikud. Kõik teised suurused ja ühikud on määratud vastavalt põhisuuruste ning põhiühikute kaudu. Põhisuurused on: pikkus, aeg, mass, aine hulk, temperatuur, voolutugevus ja valgustugevus

Füüsika

docx

MEHAANIKA JA MOLEKULAARFÜÜSIKA

MEHAANIKA JA MOLEKULAARFÜÜSIKA PÕHIMÕISTED NING SEADUSED K. Tarkpea Füüsika käsitleb looduse kõige üldisemaid nähtusi ja seaduspärasusi. Need ongi füüsikalised objektid. Objekt on see, millele tegevus on suunatud. Füüsikaline suurus on füüsikalise objekti mõõdetav iseloomustaja (karakteristik). Füüsika objekt (loodusnähtus) on olemas ka ilma inimeseta. Füüsikaline suurus on inimlik vahend objekti kirjeldamiseks. Suuruse mõõtmine on võrdlemine mõõtühikuga. Rahvusvaheline mõõtühikute süsteem SI kasutab 7 füüsikalist suurust põhisuurustena. Nende suuruste mõõtühikud on põhiühikud. Kõik teised suurused ja ühikud on määratud vastavalt põhisuuruste ning põhiühikute kaudu. Põhisuurused on: pikkus, aeg, mass, aine hulk, temperatuur, voolutugevus ja valgustugevus

Aineehitus

Rohkem sarnaseid