Спеціальна теорія відносності внесла фундаментальні зміни в закони класичної механіки, виходячи з таких постулатів
· всі інерційні системи відліку є рівноправними;
· швидкість світла в усіх інерційних системах є однаковою.
З цих постулатів випливає, що швидкість світла є максимально допустимою в природі. Будь-який матеріальний об'єкт не може рухатися швидше за світло.
З точки зору спеціальної теорії відносності простір і час тісно пов'язані між собою. Їх слід вважати єдиним чотиривимірним многовидом, що має назву „простір-час”. Спостерігачі, що рухаються один відносно одного, по-різному визначають "просторові" і "часовий" напрямки у цьому многовиді. Тому простір і час більше неможливо розглядати як дві окремі сутності.
Загальна теорія відносності доповнила цю картину тим, що енергія гравітаційного поля (породжена матерією) здатна деформувати простір-час так, що „прямі” лінії в просторі та часі мають властивості „кривих” ліній.
Теорія відносності входить в істотне протиріччя з деякими аспектами класичної механіки. Наприклад, парадокс Еренфеста показує несумісність СТО з поняттям абсолютно твердого тіла. Треба відзначити, що навіть у класичній фізиці передбачається, що механічне вплив на тверде тіло поширюється зі швидкістю звуку, а аж ніяк не з нескінченної (як має бути в уявній абсолютно твердої середовищі).
10.
Механі́чні колива́ння — це фізичний процес у механіці, під час якого чергуються інтервали збільшення і зменшення фізичної величини.
Бувають прості і складні. Складні коливання- це певним чином скомбіновані прості. Вони найчастіше спостерігаються в живих організмах. Прості коливання в свою чергу поділяються на:
а) гармонічні коливання — такі коливання, які відбуваються за законом синуса або косинуса;
б) Реальні (згасаючі) коливання — ті коливання, що мають місце в природі, поступово згасають;
в) вимушені коливання — відбуваються при дії на систему зовнішньої сили, яка повинна діяти ритмічно (за законом гармонічних коливань).
Математичний маятник — теоретична модель маятника, в якій матеріальна точка масою m підвішена на невагомому нерозтяжному стержні довжини l і здійснює рух в вертикальній площині під впливом сил тяжіння з прискоренням вільного падіння g.
Фізи́чний ма́ятник — тверде тіло довільної форми, яке під дією сили тяжіння здійснює коливання навколо нерухомої горизонтальної осі, що не проходить через центр маси тіла.
Рух фізичного маятника складний. У загальному випадку його можна розділити на коливання і обертання центра маси щодо вісі і власне обертання.
Пружинный маятник — механическая система, состоящая из пружины с коэффициентом упругости (жёсткостью) k (закон Гука), один конец которой жёстко закреплён, а на втором находится груз массы m.
Когда на массивное тело действует упругая сила, возвращающая его в положение равновесия, оно совершает колебания около этого положения.Такое тело называют пружинным маятником. Колебания возникают под действием внешней силы. Колебания, которые продолжаются после того, как внешняя сила перестала действовать, называют свободными. Колебания, обусловленные действием внешней силы, называют вынужденными. При этом сама сила называется вынуждающей.
Гармонічні коливання
Коливання, які відбуваються в системі під дією зовнішньої періодичної сили, називаються вимушеними.
Сила, що викликає такі коливання, називається змушуючою силою.
Частота вимушених коливань дорівнює частоті змушуючої сили. Амплітуда вимушених коливань за незмінної частоти змушуючої сили залишається сталою.
Нехай до двох штативів прив'язано й натягнено шнурок, до якого підвішено математичні маятники (мал. 2). Два маятники мають однакову довжину. Привівши в коливання один із них, ми побачимо, що почнуть коливатися всі маятники. Однак той, який має таку ж довжину, що й маятник, приведений нами в рух, коливатиметься з найбільшою амплітудою. Позаяк довжина цих двох маятників однакова, то й однакові частоти їхніх вільних (власних) коливань, тоді як решта матимуть інші частоти власних коливань.
11.
Пружна хвиля називається синусоїдальною (або гармонічною), якщо відповідні їй коливання частинок середовища є гармонічними. На рис. 21 показана синусоїдальна поперечна хвиля, яка поширюється зі швидкістю υ уздовж осі х, тобто показана залежність між зміщенням U(x,t) частинок середовища, у хвильовому процесі, і відстанню х цих частинок від джерела коливань для будь-якого фіксованого моменту часу t.
Поздовжні хвилі можуть поширюватися в середовищах, у яких виникають пружні сили при деформаціях стиску і розтягу. Це означає, що поздовжні хвилі поширюються у твердих, рідких і газоподібних середовищ.
Поперечні хвилі можуть поширюватися в середовищах, у яких виникають пружні сили при деформаціях зсуву, тобто фактично тільки у твердих тілах. У рідинах і газах виникають лише подовжні хвилі, а у твердих тілах — як подовжні, так і поперечні хвилі.
Механічні або пружні хвилі - це процес розповсюдження механічних коливань в пружних середовищах. Механічні коливання частотного діапазону від 14 Гц до 20 кГц призводять до суб’єктивного відчуття звуку в органах слуху, тому вони носять назву звукових коливань або просто звуку. Відповідні до цього діапазону хвилі в пружних середовищах називаються звуковими хвилями. Розділ фізики, що вивчає закономірності звуку та звукових хвиль, називається акустикою (від грецького слова Ьκουστικьζ - акустикос - слуховий). До акустичного діапазону відносять також інфразвук - коливання з частотами, нижчими від звукових, і ультразвук - коливання, частоти яких вищі ніж 20 кГц.
Коливання, що збуджуються в деякій частині пружного середовища, завдяки наявності пружних зв’язків між частинками середовища, розповсюджуються від джерела коливань на периферію, що сприймається як хвильовий процес. Хвилі являють собою процес передачі енергії без переносу речовини. В хвильовому процесі існує два характерних напрямки: напрямок коливань та напрямок їх розповсюдження. Якщо ці напрямки співпадають, то
хвилі називаються повздовжніми. У випадку, коли напрямок коливань та напрямок їх розповсюдження взаємно перпендикулярні хвилі називаються поперечними. Повздовжні хвилі можуть існувати в довільному пружному
середовищі. Поперечні хвилі розповсюджуються тільки в середовищах, що противляться деформаціям зсуву, тобто в твердих середовищах. В рідинах виникають особливі хвилі обумовлені нестискуваністю рідин, на їх поверхнях існують так звані поверхневі хвилі. При вивченні закономірностей хвильових процесів особливу роль мають гармонійні хвилі. По-перше тому, що згідно з гармонійним аналізом довільний складний хвильовий процес може бути представленим як
суперпозиція гармонійних хвиль. По-друге тому, що це найпростіші хвилі, їх вивчення дозволяє уяснити найбільш загальні властивості хвильових процесів.
12.
Ідеа́льний газ (рос. идеальный газ; англ. ideal gas, нім. ideales Gas n) — це газ, в якому молекули можна вважати матеріальними точками, а силами притягання й відштовхування між молекулами можна знехтувати. У природі такого газу не існує, але близькими за властивостями до ідеального газу є реальні розріджені гази, тиск в яких не перевищує 200 атмосфер і які перебувають при не дуже низькій температурі, оскільки за таких умов відстань між молекулами набагато перевищує їх розміри.
Розрізняють три типи ідеального газу:
Класичний ідеальний газ або газ Максвелла-Больцмана.
Ідеальний квантовий газ Бозе (складається з бозонів). Див. статистика Бозе-Ейнштейна.
Ідеальний квантовий газ Фермі (складається з ферміонів). Див. статистика Фермі-Дірака.
Предмет дослідження. Термодинамічні системи.
Термодинамічні параметри. Термодинамічний та статистичний
методи дослідження термодинамічних систем.
Будову та внутрішній рух тіл та систем, що складаються з дуже великої кількості складових елементів (атомів, молекул, елементарних часток, інших тіл, навіть зірок та інших небесних тіл - молекул в подальшому) вивчають
два взаємодоповнюючих розділи фізики: молекулярна фізика та термодинаміка. Предмет їх дослідження носить назву термодинамічної системи. Дослідження термодинамічних систем відбувається принципово різними методами, які взаємно доповнюють один одного.
