Шпаргалка по "Физика"

БИЛЕТ 2                                                                                         

Классификация погрешностей:

-По форме представления-По причине  возникновения 
-По характеру проявления-По способу измерения 
Абсолютной погрешностью приближения называется модуль разности между истинным значением величины и её приближённым значением. |x - xn|, где x — истинное значение, xn — приближённое. 
Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению 
Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона 
Случайная величина — это величина, которая принимает в результате опыта одно из множества значений, причём появление того или иного значения этой величины до её измерения нельзя точно предсказать. 
Гистограмма - график, который показывает как часто встречаются те или иные значения 
Распределения результатов измерений - произведение F(x) на dx есть вероятность того, что отдельное случайно выбранное измерение попадает в интервал Х до Х+ dX

Билет 7 
Условие усиления: 
Разность фаз складываемых колебаний равна 0 или четному числу Пи ΔФ=Ф2-Ф1=2nПи, n=0,1,2,... 
при выполнении данного условия колебания совершаются в одинаковой фазе и усиливают друг друга. 
Условие ослабления: 
Разность фаз складываемых колебаний равна нечетному числу Пи ΔФ=Ф2-Ф1=2(n+1)Пи , n=0,1,2,.... при выполнении данного условия колебания совершаются в противофазе и ослабляют друг друга.

Билет 14: 
Вязкость-это воздействие слоев друг на друга при течении реальной жидкости с силами,касательными к слоям. 
Висхозиметрия-совокупность методов измерения вязкости:один из методов-капиллярный метод-формула Пуазейля- для определения вязкости крови. 
Градиент скорости-изменение скорости на некотором участке в направлении х,перпендикулярном скорости,отнесенного к длине этого участка. 
Гидравлическое сопротивление-чем больше вязкость и длина трубы и меньше площадь сечения,тем больше гидравлическое сопротивление

6 ВОПРОС № 6 
1)Графические зависимости смещения, скорости и ускорения от времени. 
СКОРОСТЬ – это производная от координаты по времени .  
Cкорость при гармоническом колебательном движении также изменяется по гармоническому закону, но колебания скорости опережают колебания смещения по фазе на p/2.  
УСКОРЕНИЕ– это производная от скорости по времени. 
Ускорение при гармоническом колебательном движении также изменяется по гармоническому закону, но колебания ускорения опережают колебания скорости на p/2 и колебания смещения на p.  
при прохождении колеблющимся телом положения равновесия (смещение равно нулю) ускорение равно нулю, а скорость тела максимальна а при достижении амплитудного значения смещения – скорость равна нулю, а ускорение максимально по модулю.  
Сравним выражения для смещения и ускорения при гармонических колебания.  
вторая производная смещения прямо пропорциональна (с противоположным знаком) смещению. Такое уравнение наз. уравнением гармонического колебания. 
2)Кинетическая и потенциальная энергия колебательного движения. 
Полная механическая энергия колеблющегося тела равна сумме его кинетической и потенциальной энергий и при отсутствии трения остается постоянной. 
В момент, когда смещение достигает максимума х = А, скорость, а вместе с ней и кинетическая энергия, обращаются в нуль. Минимуму кинетической энергии в состоянии максимального отклонения соответствует максимум потенциальной энергии. При этом полная энергия равна потенциальной энергии. 
Когда система проходит положение равновесия, смещение и потенциальная энергия равны нулю: х = 0, Е п = 0. Поэтому полная энергия равна кинетической. 
3)Сложное колебание и его гармонический спектр. 
Фурье показал, что периодическая f любой сложности может быть представлена в виде суммы гармонических f-ций, частоты которых кратны частоте сложной периодической функции. Такое разложение называется гармоническим анализом, который осущ. Специальным прибором-анализатором. Совокупность гармонических колебааний, на которые разложено сложное колебание называется – гармоническим спектром сложного колебания. 
Гармонический спектр удобно представить как набор частот отдельных гармоник совместно с соответствующими им амплитудами.(4-график сложного колебания;1,2,3-состовляющие его гармонического колебания)

1) Ламинарное (слоистое) течение - такое течение, при котором слои жидкости текут, не перемешиваясь, скользя друг относительно друга. Ламинарное течение является стационарным - скорость течения в каждой точке пространства остается постоянной.

Рассмотрим ламинарное течение ньютоновской жидкости в трубе радиуса R и длины L, давления на концах которой постоянны (Р1 и Р2). Выделим цилиндрическую трубку тока радиуса r (рис. 8.7).

На жидкость внутри этой трубки действуют  сила давления Fд = πг2(Р1 - Р2) и сила вязкого трения Fтр = 2πrLηdv/dr (2πrL - площадь боковой поверхности). Так как течение стационарное, сумма этих сил равна нулю:

В соответствии с приведенным выражением имеет место параболическая зависимость  скорости v слоев жидкости от расстояния от них до оси трубы r (огибающая всех векторов скорости есть парабола) (рис. 8.8).

Наибольшую скорость имеет слой, текущий вдоль оси трубы (r = 0), слой, «прилипший» к стенке (r = R), неподвижен.

2) Турбулентное (вихревое) течение - такое течение, при котором скорости частиц жидкости в каждой точке беспорядочно меняются. Такое движение сопровождается появлением звука. Турбулентное течение - это хаотическое, крайне нерегулярное, неупорядоченное течение жидкости. Элементы жидкости совершают движение по сложным неупорядоченным траекториям, что приводит к перемешиванию слоев и образованию местных завихрений.

Структура турбулентного  течения представляет собой нестационарную совокупность очень большого числа  малых вихрей, наложенных на основное «среднее течение».                                                                                           При этом говорить о течении в ту или иную сторону можно только в среднем за какой-то промежуток времени.

Турбулентное течение  связано с дополнительной затратой энергии при движении жидкости: часть энергии расходуется на беспорядочное движение, направление которого отличается от основного направления потока, что в случае крови приводит к дополнительной работе сердца. Шум, возникающий при турбулентном течении крови, может быть использован для диагностирования заболевания. Этот шум прослушивается, например, на плечевой артерии при измерении давления крови.

Турбулентное движение крови может возникнуть вследствие неравномерного сужения просвета сосуда (или локального выпирания). Турбулентное течение создает условия для оседания тромбоцитов и образования агрегатов. Этот процесс часто является пусковым                                                                                                                   в формировании тромба. Кроме того, если тромб слабо связан со стенкой сосуда, то под действием резкого перепада давления вдоль него вследствие турбулентности он может начать двигаться.

3) Число Рейнольдса

Понятия ламинарности и  турбулентности применимы как к  течению жидкости по трубам, так и к обтеканию ею различных тел. В обоих случаях характер течения зависит от скорости течения, свойств жидкости и характерного линейного размера трубы или обтекаемого тела.

Английский физик и  инженер Осборн Рейнольдс (1842-1912) составил безразмерную комбинацию, величина которой и определяет характер течения. Впоследствии эта комбинация была названа числом Рейнольдса (Re):

Число Рейнольдса используют при моделировании гидро- и аэродинамических систем, в частности кровеносной  системы. Модель должна иметь такое же число Рейнольдса, как и сам объект, в противном случае соответствия между ними не будет.

Важным свойством турбулентного  течения (по сравнению с ламинарным) является высокое сопротивление  потоку. Если бы удалось «погасить» турбулентность, то удалось бы достичь огромной экономии мощности двигателей кораблей, подводных лодок, самолетов.

4)  Распределение давления при течении реальной жидкости по трубам различного сечения. При течении по горизонтальной трубе реальной жидкости работа внешних сил расходуется на преодоление внутреннего трения. Поэтому статическое давление вдоль трубы постепенно падает. Этот эффект может быть продемонстрирован на простом опыте. Установим в разных местах горизонтальной трубы, по которой течет вязкая жидкость, манометрические трубки (рис. 8.11).

Из рисунка видно, что при  постоянном сечении трубы давление падает пропорционально длине. При  этом скорость падения давления (dP/dl) увеличивается при уменьшении сечения  трубы. Это объясняется ростом гидравлического  сопротивления при уменьшении радиуса.

В кровеносной системе человека на капилляры приходится до 70 % падения  давления.

5)Градиент скорости

В реальной жидкости вследствие взаимного  притяжения и теплового движения молекул имеет место внутреннее трение, или вязкость. Рассмотрим это явление на следующем опыте (рис. 8.1).

Поместим слой жидкости между двумя  параллельными твердыми пластинами. «Нижняя» пластина закреплена. Если двигать  «верхнюю» пластину с постоянной скоростью v1, то c такой же скоростью  будет двигаться самый «верхний» 1-й слой жидкости, который считаем «прилипшим» к верхней пластине. Этот слой влияет на нижележащий непосредственно под ним 2-й слой, заставляя его двигаться со скоростью v2, причем v2 < v1. Каждый слой (выделим n слоев) передает движение нижележащему слою с меньшей скоростью. Слой, непосредственно «прилипший» к «нижней» пластине, остается неподвижным.

Слои взаимодействуют друг с  другом: n-й слой ускоряет (п+1)-й слой, но замедляет (п-1)-й слой. Таким образом, наблюдается изменение скорости течения жидкости в направлении, перпендикулярном поверхности слоя (ось х). Такое изменение характеризуют производной dv/dx, которую называют градиентом скорости.

13 ВОПРОС 
Линией тока называется касательная, которая указывает направление скорости молекулы жидкости в настоящий момент времени. Молекула в этот момент должна находиться в точке касания. Некоторая трубчатая поверхность, образованная линиями тока, проходящими через произвольный замкнутый контур, называется трубкой тока.  
Идеальная жидкость – пренебрегаем силами вязкости; нет касательных и касательных и нормальных сил внутреннего трения при движении; единственная поверхностная сила, действующая на жидкость – сила нормального давления , однозначно определяемая плотностью и температурой жидкости; жидкость считается несжимаемой. 
Статическое давление равно отношению силы давления одной части жидкости на другую к площади соприкосновения, когда скорость их относительного движения равна нулю. Такое давление измерил бы манометр, движущийся вместе с потоком.  
динамическoe давлениe -Это кинетическая энергия потока в единичном объеме жидкости (объемная плотность энергии). 

Билет9

Образование волн . 
Генерация локализованным источником колебаний (излучателем, антенной). 
Спонтанная генерация волн в объёме при возникновении гидродинамических неустойчивостей. Такую природу могут иметь, например, волны на воде при достаточно большой скорости ветра, дующего над водной гладью. 
Переход волн одного типа в волны другого типа. Например, при распространении электромагнитных волн в кристаллическом твёрдом теле могут генерироваться звуковые волны. 
Скорость волны -определяется свойствами среды, в которой эта волна распространяется. При переходе волны из одной среды в другую ее скорость изменяется. 
Длиной волны называется расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней. 
Фронт Волны - ФРОНТ ВОЛНЫ, контур в пределах электромагнитного поля или материальной среды, все точки которого имеют одинаковые фазы колебаний. Фронт волны, как правило, перпендикулярен направлению распространения волны; он может быть плоским, сферическим или иметь более сложную форму. Каждая точка фронта является источником вторичных волн, которые через короткое время образуют фронт волны на новом месте. 
Фаза (волны) колебаний – аргумент функции, описывающей колебательный или волновой процесс

билет4  
Распределение Стьюдента и его применение. Классы точности приборов. 
При проведении эксперимента с малым числом измерений(малая выборка(до 30)) закон распределения среднего значения отличается от нормального и представляет собой так называемое распределение Стьюдента. 
Метод Стьюдента применяется только для прямых измерений-измер. величина сравнивается с другой(эталон) 
Классы точности приборов 
7 шт 
0,1 0,2 0,5 1,0 1,5 2,5 4,0 
эти цифры написаны на шкале прибора 
класс точности- приведенная погрешность,относительная погрешность при отклонении стрелки на всю длину прибора 
k=дельта икс/xmax*100%,где икс макс-значение тока,напряжения ; дельта икс - абсолютная ошибка,заложенная в конструкции прибора(она постоянна для каждого прибора) 
Чем меньше измеряемая величина,тем больше погрешность.

Билет 5

Гармонические колебания — колебания, при которых физическая (или любая  другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному  
Амплиту́да — максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении. Чaстота́ — физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов процесса, совершённых за единицу времени. Период колеба́ний — наименьший промежуток времени, за который совершается одно полное колебание

24 вопрос 
1. Принцип Гюйгенса-Френеля-это принцип, с помощью которого можно сделать приближенный расчет дифракции света. Согласно Гюйгенсу каждая точка волновой поверхности, которой достигла в данный момент волна,является центром элементарных вторичных волн. Френель дополнил его,введя представление о когерентности вторичных волн и их интерференции. Т.о. обобщенный вид называется принципом Гюйгенса-Френеля. 
2. Когерентные источники волн. Когерентные волны это волны, соответствующие условию:интерференция волн возникает от согласованных источников,которые обеспечивают постоянную разность фаз. Метод Юнга-На пути сферической волны,идущая от источника S,устанавливается непрозрачная преграда с 2 щелями. Точки волновой поверхности, дошедшей до преграды становятся центрами когерентных вторичных волн;на экране наблюдается интерференция. 2 метод-с помощью зеркала Ллойда. Источники S и S1-когерентные .2 луча попадают в точку экрана. Наблюдается интерференция. 
3. Интерференция - это взаимное усиление или ослабление 2 волн при наложении их друг на друга при одновременном распространении в пространстве. Максимум при интерференции наблюдается в тех точках,для которых оптическая разность хода равна целому числу длин волн(четному числу полуволн), минимум - в тех точках,для которых оптическая разность хода равна нечетному числу полуволн. 
4. Результат интерференции зависит от угла падения на пленку, ее толщины и длины волны. Усиление света произойдет в том случае, если преломленная отстанет от отраженной на целое число длин волн. Если вторая волна отстанет от первой на половину длину волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света. Дифракция – огибание волнами краев препятствий. 
5. Интерференция при отражении от прозрачных пластинок. 
Луч света, падающий на прозрачную пластинку, частично отражается и частично преломляется. Преломленный луч, отражаясь от нижней поверхности пластинки, идет к верхней и преломляется на ней второй раз. Таким образом получаются два луча.

12.Благодаря хорошему  распространению ультразвука в  мягких тканях человека, его относительной  безвредности по сравнению с  рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза. 
Терапевтическое применение ультразвука в медицине 
Помимо широкого использования в диагностических целях  ультразвук применяется в медицине как лечебное средство. 
Ультразвук обладает действием: 
противовоспалительным, рассасывающим 
анальгезирующим, спазмолитическим 
кавитационным усилением проницаемости кожи 
Фонофорез — сочетанный метод, при котором на ткани действуют ультразвуком и вводимыми с его помощью лечебными веществами (как медикаментами, так и природного происхождения). Проведение веществ под действием ультразвука обусловлено повышением проницаемости эпидермиса и кожных желез, клеточных мембран и стенок сосудов для веществ небольшой молекулярной массы, особенно — ионов минералов бишофита. Удобство ультрафонофореза медикаментов и природных веществ: 
лечебное вещество при введении ультразвуком не разрушается 
синергизм действия ультразвука и лечебного вещества 
Показания к ультрафонофорезу бишофита: остеоартроз, остеохондроз, артриты, бурситы, эпикондилиты, пяточная шпора, состояния после травм опорно-двигательного аппарата; Невриты, нейропатии, радикулиты, невралгии, травмы нервов. 
Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Еще в 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть мелкая взвесь масла в воде. Подобные эмульсии играют большую роль в промышленности: это лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика. Широкое внедрение такого метода приготовления эмульсий в промышленность началось после изобретения жидкостного свистка. 
Применение ультразвука для диагностики. 
Ультразвуковые колебания при распространении подчиняются законам геометрической оптики. В однородной среде они распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью. На границе различных сред с неодинаковой акустической плотностью часть лучей отражается, а часть преломляется, продолжая прямолинейное распространение. Чем выше градиент перепада акустической плотности граничных сред, тем большая часть ультразвуковых колебаний отражается. Так как на границе перехода ультразвука из воздуха на кожу происходит отражение 99,99 % колебаний, то при ультразвуковом сканировании больного необходимо смазывание поверхности кожи водным желе, которое выполняет роль переходной среды. Отражение зависит от угла падения луча (наибольшее при перпендикулярном направлении) и частоты ультразвуковых колебаний (при более высокой частоте большая часть отражается).. 
Применение ультразвука в хирургии. 
Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука вызывать локальные разрушения в тканях, а во второй механические колебания ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа лезвий, пил, механических наконечников. 
Хирургия с помощью фокусированного ультразвука. 
Хирургическая техника должна обеспечивать управляемость разрушения тканей, воздействовать только на четко ограниченную область, быть быстродействующей, вызывать минимальные потери крови. Мощный фокусированный ультразвук обладает большинством из этих качеств. 
Возможность использования фокусированного ультразвука для создания зон поражения в глубине органа без разрушения вышележащих тканей изучено в основном в операциях на мозге. Позже операции проводились на печени, спинном мозге, почках и глазе.