будь-яке тіло під час взаємодії не може змінити швидкість руху миттєво а тільки протягом певного інтервалу часу. кількістю мірою цієї властивості є фізична величина яка називається?
Основные понятия вращательного движения твердого тела.
Кроме понятия материальной точки, в механике используется модельное понятие абсолютно твердого тела – тела, деформациями которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Такое тело можно рассматривать как систему жестко закрепленных материальных точек.
Любое сложное движение твердого тела всегда можно разложить на два основных вида движения – поступательное и вращательное. Поступательным называется такое движение твердого тела, при котором любая прямая, проведенная через любые две точки тела, остается параллельной самой себе во все время движения (рис.1). При таком движении все точки твердого тела движутся совершенно одинаково, то есть имеют одну и ту же скорость, ускорение, траектории движения, совершают одинаковые перемещения и проходят одинаковый путь. Следовательно, поступательное движение твердого тела можно рассматривать как движение материальной точки, масса которой равна массе тела m и применять к нему второй закон Ньютона динамики материальной точки, т.е.
, (1)
где - результирующая всех внешних сил, действующих на тело,- импульс (количество движения) тела.
Вращательным движением твердого тела называется движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения тела. При вращательном движении все точки тела движутся с одной и той же угловой скоростью и угловым ускорением и совершают одинаковые угловые перемещения. Однако, как показывает опыт, при вращательном движении твердого тела вокруг закрепленной оси, масса уже не является мерой его инертности, а сила – недостаточна для характеристики внешнего воздействия. Кроме того, опыты показывают, что ускорение при вращательном движении зависит не только от массы тела, но и от ее распределения относительно оси вращения; зависит не только от силы, но и от точки ее приложения и направления действия. Поэтому, для описания вращательного движения твердого тела введены новые динамические характеристики такие, как момент силы, момент импульса и момент инерции тела. При этом следует иметь в виду, что существует два разных понятия этих величин: относительно оси и относительно любой точки О (полюса, начала), взятой на этой оси.
Моментом силы относительно неподвижной точки Оназывается векторная величина, равная векторному произведению радиус-векторапроведённого из точки О в точку приложения результирующей силы, на вектор этой силы:
Все металлы представляют собой кристаллы. Кристаллы, с точки зрения Молекулярно-кинетической теории состоят из кристаллических решеток, причем из-за большого количества электронов на внешней орбите у ядер атомов, часть электронов теряют свои орбиты и становятся свободными. Металлические кристаллические решетки имеют положительно заряженные катионы (ионы) в узлах решетки, между узлов решетки много свободных отрицательно заряженных электронов. Электроны создают электрическое поле и создают электрический ток, относительно упорядоченно двигаясь от области с избытком электронов к области с их недостатком см. Рис 1,2. При повышении температуры увеличивается скорости хаотического движения электронов, а это в свою очередь увеличивает число столкновений. При этом упорядоченное движение зарядов уменьшается, растет сопротивление электрическому, упорядоченному движению. При понижении температуры картина меняется - скорость хаотического движения уменьшается, уменьшается и число столкновений между электронами, при этом упорядоченное движение растет.
В полупроводниках электропроводность несколько другая. Кристаллические решетки полупроводников представляют собой решетки с ковалентной связью каждое ядро атома имеет 4 валентных электрона с которых оно связано с другими четырьмя ядрами. То есть вокруг двух атомов соседей всегда вращаются два общих электрона см Рис 3. На рисунке 3 приведена кристаллическая решетка кремния. В такой идеальной решетке электрического тока не может быть по тому, что в ней нет свободных носителей заряда. Для того, чтобы полупроводник стал проводить ток его решетку нужно изменить, изменить ковалентную связь. Рассмотрим два примера такого изменения ковалентных связей в решетках четырех валентного кремния Si или германия Ge см Рис 4. Акцепторные полупроводники получаются при внесении в расплавленный Si или Ge, например, трех валентного индия In, Si+In. В этом случае получим другой сорт зарядов - дырок. Дыркам приписали положительный заряд, так, как при внесении индия, у которого валентность 3, не хватает для полной связи одного электрона. При этом появляется пустое место (вакансия), которая вносит свой положительный потенциал. Эту вакансию спешат занять электроны, так, как там пустое место ( луза ), притягивающая рядом находящиеся электроны. При этом может возникать диффузионный ток (ток перемешивания). Получившийся при этом полупроводник получил название Р типа, обладающий дырочной проводимостью. При внесении в расплавленный германий или кремний, например, мышьяк пятивалентный As, получают донорный полупроводник, та, как у мышьяка пять валентных электронов. А для связи с другими атомами в кристалле германия или кремния необходимо четыре. Лишний, не участвующий в связях электрон является отрицательным носителем заряда. Поэтому такие полупроводники обладают электронной проводимостью. Одно из главных применений полупроводников выпрямители переменного тока. Для выпрямления переменного тока используют диоды. На рисунке 5 показано схематично-образное изображение диода. Две соединенные между собой области p и n c электронной и дырочной проводимостью. Выход Р - анод и выход n - катод. В результате диффузии между областями образуется p - n переход, условно (двери), которые могут закрываться и открываться. При прямом включении p - n переход открыт Рис 6 электроны проходят p-n переход и двигаются к + источника , при обратном - закрыт и тока нет рис 7. При выпрямлении переменного тока p-n переход периодически открывается и закрывается с частотой источника переменного тока.
Основные понятия вращательного движения твердого тела.
Кроме понятия материальной точки, в механике используется модельное понятие абсолютно твердого тела – тела, деформациями которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Такое тело можно рассматривать как систему жестко закрепленных материальных точек.
Любое сложное движение твердого тела всегда можно разложить на два основных вида движения – поступательное и вращательное. Поступательным называется такое движение твердого тела, при котором любая прямая, проведенная через любые две точки тела, остается параллельной самой себе во все время движения (рис.1). При таком движении все точки твердого тела движутся совершенно одинаково, то есть имеют одну и ту же скорость, ускорение, траектории движения, совершают одинаковые перемещения и проходят одинаковый путь. Следовательно, поступательное движение твердого тела можно рассматривать как движение материальной точки, масса которой равна массе тела m и применять к нему второй закон Ньютона динамики материальной точки, т.е.
, (1)
где - результирующая всех внешних сил, действующих на тело,- импульс (количество движения) тела.
Вращательным движением твердого тела называется движение, при котором все точки тела описывают окружности, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения тела. При вращательном движении все точки тела движутся с одной и той же угловой скоростью и угловым ускорением и совершают одинаковые угловые перемещения. Однако, как показывает опыт, при вращательном движении твердого тела вокруг закрепленной оси, масса уже не является мерой его инертности, а сила – недостаточна для характеристики внешнего воздействия. Кроме того, опыты показывают, что ускорение при вращательном движении зависит не только от массы тела, но и от ее распределения относительно оси вращения; зависит не только от силы, но и от точки ее приложения и направления действия. Поэтому, для описания вращательного движения твердого тела введены новые динамические характеристики такие, как момент силы, момент импульса и момент инерции тела. При этом следует иметь в виду, что существует два разных понятия этих величин: относительно оси и относительно любой точки О (полюса, начала), взятой на этой оси.
Моментом силы относительно неподвижной точки Оназывается векторная величина, равная векторному произведению радиус-векторапроведённого из точки О в точку приложения результирующей силы, на вектор этой силы:
Все металлы представляют собой кристаллы. Кристаллы, с точки зрения Молекулярно-кинетической теории состоят из кристаллических решеток, причем из-за большого количества электронов на внешней орбите у ядер атомов, часть электронов теряют свои орбиты и становятся свободными. Металлические кристаллические решетки имеют положительно заряженные катионы (ионы) в узлах решетки, между узлов решетки много свободных отрицательно заряженных электронов. Электроны создают электрическое поле и создают электрический ток, относительно упорядоченно двигаясь от области с избытком электронов к области с их недостатком см. Рис 1,2. При повышении температуры увеличивается скорости хаотического движения электронов, а это в свою очередь увеличивает число столкновений. При этом упорядоченное движение зарядов уменьшается, растет сопротивление электрическому, упорядоченному движению. При понижении температуры картина меняется - скорость хаотического движения уменьшается, уменьшается и число столкновений между электронами, при этом упорядоченное движение растет.
В полупроводниках электропроводность несколько другая. Кристаллические решетки полупроводников представляют собой решетки с ковалентной связью каждое ядро атома имеет 4 валентных электрона с которых оно связано с другими четырьмя ядрами. То есть вокруг двух атомов соседей всегда вращаются два общих электрона см Рис 3. На рисунке 3 приведена кристаллическая решетка кремния. В такой идеальной решетке электрического тока не может быть по тому, что в ней нет свободных носителей заряда. Для того, чтобы полупроводник стал проводить ток его решетку нужно изменить, изменить ковалентную связь. Рассмотрим два примера такого изменения ковалентных связей в решетках четырех валентного кремния Si или германия Ge см Рис 4. Акцепторные полупроводники получаются при внесении в расплавленный Si или Ge, например, трех валентного индия In, Si+In. В этом случае получим другой сорт зарядов - дырок. Дыркам приписали положительный заряд, так, как при внесении индия, у которого валентность 3, не хватает для полной связи одного электрона. При этом появляется пустое место (вакансия), которая вносит свой положительный потенциал. Эту вакансию спешат занять электроны, так, как там пустое место ( луза ), притягивающая рядом находящиеся электроны. При этом может возникать диффузионный ток (ток перемешивания). Получившийся при этом полупроводник получил название Р типа, обладающий дырочной проводимостью. При внесении в расплавленный германий или кремний, например, мышьяк пятивалентный As, получают донорный полупроводник, та, как у мышьяка пять валентных электронов. А для связи с другими атомами в кристалле германия или кремния необходимо четыре. Лишний, не участвующий в связях электрон является отрицательным носителем заряда. Поэтому такие полупроводники обладают электронной проводимостью. Одно из главных применений полупроводников выпрямители переменного тока. Для выпрямления переменного тока используют диоды. На рисунке 5 показано схематично-образное изображение диода. Две соединенные между собой области p и n c электронной и дырочной проводимостью. Выход Р - анод и выход n - катод. В результате диффузии между областями образуется p - n переход, условно (двери), которые могут закрываться и открываться. При прямом включении p - n переход открыт Рис 6 электроны проходят p-n переход и двигаются к + источника , при обратном - закрыт и тока нет рис 7. При выпрямлении переменного тока p-n переход периодически открывается и закрывается с частотой источника переменного тока.