Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Предмет і задачі фізики

ВСТУП

ЗМІСТ

ЛЕКЦІЇ З ФІЗИКИ

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет

МЕХАНІКА

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

Для студентів інженерно-технічних спеціальностей

денної форми навчання

ЗАПОРІЖЖЯ

2008
Лекції з фізики. Механіка, молекулярна фізика, електродинаміка. Для студентів інженерно-технічних спеціальностей денної форми навчання./Укладач: В.К.Манько.-Запоріжжя: ЗНТУ, 2008.-154 с.

Укладач:

доцент кафедри фізики В.К.Манько

Рецензент:

завідувач кафедри фізики ЗНТУ доцент В.Г.Корніч

Затверджено

на засіданні кафедри

фізики Протокол № 2 від 16 листопада 2007 р.

Затверджено

Вченою радою електротехнічного факультету.

Протокол № 4 від 10 грудня 2007 р.

1Вступ ………………………………………………………..….…8

1.1 Предмет і задачі фізики……………………………………………8

1.2 Поняття про вимірювання. Інтернаціональна система одиниць вимірювання (СІ)……………………………………………….......8

2 Механіка. Кінематика...................................................9

2.1 Основні поняття і задача кінематики..............................................9

2.2 Класифікація механічних рухів......................................................10

2.3 Способи задавання руху точки у просторі....................................10

2.4 Швидкість при криволінійному русі..............................................11

2.5 Прискорення при криволінійному русі. Дотична та нормальна

складові прискорення......................................................................12

2.6 Класифікація рухів в залежності від значень нормального і

дотичного прискорень.....................................................................14

2.7 Рух тіла по колу. Кутова швидкість та кутове прискорення.

Аналогія поступального і обертального рухів..............................14

3 Динаміка......................................................................................17

3.1 Закони Ньютона. Маса. Сила..........................................................17

3.2 Імпульс. Загальне формулювання 2-го закону Ньютона.

Закон збереження імпульсу.............................................................18

3.3 Другий закон Ньютона і дві задачі динаміки................................19

3.4 Принцип відносності Галілея. Правило складання

швидкостей в класичній механіці...................................................21

3.5 Сили пружності. Закон Гука для деформації розтягування

(стискування)....................................................................................23

3.6 Закон Гука для деформації зсуву....................................................25

3.7 Сили тертя. Сухе тертя. Сили тертя спокою, ковзання, кочення.26

3.8 Сила тяжіння. Закон всесвітнього тяжіння. Гравітаційне

поле та його напруженість...............................................................27

3.9 Сили в неінерціальних системах відліку. Сили інерції................28

4. Робота. Енергія. Імпульс. Закони

збереження..............................................................................31

4.1 Імпульс тіла. Імпульс системи тіл. Центр інерції системи.

Закон збереження імпульсу...........................................................31

4.2 Принцип реактивного руху. Рівняння І.В.Мещерського

і К.Е.Ціолковського.........................................................................32

4.3 Механічна робота. Потужність......................................................34

4.4 Поняття про енергію. Кінетична та потенціальна енергії..........35

4.5 Закон збереження механічної енергії.............................................36

4.6 Потенціал гравітаційного поля. Градієнт потенціалу. Зв’язок

між напруженістю і потенціалом...................................................37

4.7 Потенціальні криві. Потенціальний бар’єр. Рух класичної

частинки в одномірній потенціальній ямі......................................39

4.8 Застосування законів збереження імпульсу і енергії до

центрального удару куль..................................................................40

4.9 Перша та друга космічні швидкості...............................................43

4.10 Обертальний рух твердих тіл. Абсолютно тверде тіло.

Момент сили. Пара сил.................................................................43

4.11 Основне рівняння динаміки обертального руху.........................45

4.12 Аналогія між величинами і рівняннями поступального і

обертального руху. Кінетична енергія обертання тіла ............47

4.13 Моменти інерції деяких тіл. Теорема Штейнера........................48

4.14 Гіроскоп. Гіроскопічний ефект....................................................50

5. Механіка рідин і газів....................................................51

5.1 Сили в’язкості. Рух тіл в рідинах і в газах. Формула Стокса.....51

5.2 Елементи гідроаеродинаміки. Рівняння Д. Бернуллі...................52

5.3 Вимірювання в’язкості методом Пуазейля.................................54

5.4 Ламінарний та турбулентний режими течії рідин (газів)............56

6. Молекулярна фізика і термодинаміка..........58

6.1 Положення молекулярно-кінетичної теорії та її задача...............58

6.2 Поняття ідеального газу та його закони........................................59

6.3 Закон Дальтона. Рівняння стану для суміші газів........................61

6.4 Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії.......................62

6.5 Середня енергія поступального руху молекул.

Молекулярно-кінетичне тлумачення температури......................63

6.6 Поняття про функцію розподілу. Функція розподілу

Максвела...........................................................................................64

6.7 Швидкості молекул. Правило статистичного усереднення.........67

6.8 Експериментальна перевірка Максвеллівського розподілу

молекул за швидкостями (дослід Штерна)....................................69

6.9 Барометрична формула. Больцманівський розподіл молекул

в силовому полі................................................................................70

6.10 Ефективний діаметр молекул. Частота зіткнень та середня

довжина вільного пробігу молекул................................................71

6.11 Явища переносу в газах. Внутрішнє тертя.................................73

6.12 Теплопровідність газів...................................................................75

6.13 Дифузія............................................................................................76

6.14 Зв’язок між коефіцієнтами переносу. Властивість газу

при низькому тиску........................................................................77

6.15 Внутрішня енергія системи. Кількість теплоти. Перше

начало термодминаміки.................................................................78

6.16 Степені вільності молекул. Розподіл енергії по степеням

вільності. Внутрішня енергія ідеального газу………………….79

6.17 Робота газу в ізопроцесах………………………………………...81

6.18 Молекулярно-кінетична теорія теплоємності газів…………….82

6.19 Адіабатний процес………………………………………………..84

6.20 Оборотні і необоротні процеси. Цикли………………………….85

6.21 Принцип дії теплової і холодильної машин та їх коефіцієнт

корисної дії (ККД). Холодильний коефіцієнт. Друге

начало термодинаміки…………………………………………..86

6.22 Ідеальна теплова машина Карно та її ККД……………………..88

6.23 Поняття про ентропію. Властивості ентропії…………………..89

6.24 Зміна ентропії ідеального газу. Ізоентропійний

(адіабатний) процес………………………………………………92

6.25 Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса та його аналіз.

Зрідження газів……………………………………………………92

6.26 Внутрішня енергія реального газу………………………………94

6.27 Рідини. Явища в рідинах…………………………………………95

6.28 Фазові переходи. Діаграма стану речовини. Рівняння

Клапейрона-Клаузіуса……………………………………………98

7 Електродинаміка. Електростатика…………..100

7.1 Поняття про заряд. Закон збереження заряду. Взаємодія

зарядів. Закон Кулона. Силові характеристики поля……………100

7.2 Принцип суперпозиції та його застосування до розрахунку

електростатичного поля…………………………………………..102

7.3 Теорема Остроградського-Гаусса та її застосування до

розрахунку електростатичного поля заряджених тіл……………106

7.4 Робота в електростатичному полі. Різниця потенціалів.

Потенціал. Циркуляція вектора напруженості

електростатичного поля…………………………………………...109

7.5 Еквіпотенціальні поверхні. Зв’язок між напруженістю і

потенціалом електростатичного поля…………………………….112

7.6 Електроємність. Конденсатори. З’єднання конденсаторів…….112

7.7 Енергія та густина енергії електростатичного поля…………….114

8 Постійний електричний струм та його

закони…………………………………………………….115

8.1 Сила струму. Електрорушійна сила (е.р.с.). Напруга.

Густина струму…………………………………………………….115

8.2 Основні положення класичної теорії електропровідності

металів. Експериментальне підтвердження електронної

природи струму в металах ……………………………………….117

8.3 Закон Ома по класичній теорії електропровідності

металів. Електричний опір провідників…………………………119

8.4 Закон Джоуля-Ленца по класичній теорії

електропровідності металів……………………………………….121

8.5 Закон Відемана-Франца по класичній теорії

електропровідності металів………………………………………..122

8.6 Протиріччя класичної теорії електропровідності металів………123

8.7 Закони Кірхгофа для розгалужених електричних кіл…………...124

8.8 Робота виходу електронів із металу. Контактна різниця

потенціалів (КРП). Закони Вольта………………………………..125

8.9 Термоелектричні явища. Ефекти Зеебека і Пельтьє……………..129

8.10 Термоелектронна емісія. Струм у вакуумі……………………...130

8.11 Струм у газах……………………………………………………...132

9 Електромагнетизм…………………………………...134

9.1 Магнітне поле рухомих зарядів. Індукція магнітного поля.

Закон Ампера………………………………………………………134

9.2 Закон Біо-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиції для

магнітного поля…………………………………………………….136

9.3 Застосування закону Біо-Савара-Лапласа і принципу супер-

позиції для розрахунку магнітного поля на осі колового струму..137

9.4 Застосування закону Біо-Савара-Лапласа і принципу

суперпозиції для розрахунку магнітного поля прямолінійного

провідника із струмом………………………………………………138

9.5 Взаємодія паралельних прямолінійних провідників із струмом...139

9.6 Магнітне поле соленоїда…………………………………………...140

9.7 Дія магнітного поля на рухомий заряд (сила Лоренца).

Рух заряду в магнітному полі……………………………………...141

9.8 Циркуляція вектора напруженості магнітного поля.

Закон повного струму. Магнітний потік. Теорема

Остроградського-Гаусса для магнітного поля…………………143

9.9 Контур із струмом у магнітному полі…………………………..147

9.10 Механічна робота в магнітному полі………………………….147

9.11 Явище електромагнітної індукції. Закони Фарадея і Ленца…149

9.12 Явище самоіндукції. Індуктивність. Індуктивність

соленоїда та тороїда……………………………………………..150

9.13 Зміна струму в котушці при його вмиканні і вимиканні.

Фізичний зміст індуктивності…………………………………..152

9.14 Енергія та густина енергії магнітного поля…………………...154

Предметом вивчення фізики являється оточуючий нас матеріальний світ.

Фізика вивчає:

а) загальні закони руху (зміни) матерії, які не вивчають інші природничі науки. Наприклад, закон збереження імпульсу, закон збереження енергії. Вона вивчає такі види руху матерії: механічний, тепловий, електромагнітний, оптичний, атомний і ядерний;

б) внутрішню будову тіл і зв’язок властивостей тіл з їх внутрішньою структурою. Наприклад, електропровідність, твердість, магнітні властивості і т.д. Цими питаннями займається молекулярна фізика, атомна і ядерна фізика, фізика твердого тіла;

в) можливості практичного використання явищ, законів, властивостей тіл. Це технічна фізика.

1.2 Поняття про вимірювання. Інтернаціональна система одиниць вимірювання (СІ)

Вимірювання – це процес порівняння фізичної величини з відповідним їй еталоном, який називається одиницею вимірювання цієї фізичної величини.

Основні одиниці вимірювання встановлюються міжнародними угодами. Інші одиниці, які виражаються через них називаються неосновними. Сукупність основних і неосновних одиниць вимірювання складають систему одиниць. До інтернаціональної системи (СІ) відносяться 7 основних одиниць і 2 додаткові.

Основні одиниці:

а) метр (м) – одиниця довжини, дорівнює 1 650 763,73 довжин хвиль випромінювання, яке виникає про переході електрона між рівнями 2р₁₀ і 5d₅ атома криптону-86;

б) кілограм (кг) – одиниця маси, дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма;

в) секунда (с) – одиниця часу, дорівнює 9 192 631 770 періодам випромінювання, яке виникає при електронному переході між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезія-133;

г) Ампер (А) – одиниця сили струму, дорівнює силі постійного струму, який при проходженні по двом паралельним прямолінійним провідникам нескінченної довжини і мізерною площею перерізу, які розміщені у вакуумі на відстані 1 м один від другого, викликає на відрізку провідника довжиною 1 м силу взаємодії 2×10^-7 Н;

д) Кельвін (К) – одиниця термодинамічної температури, дорівнює 1/273,16 частини термодинамічної температури потрійної точки води;

е) моль (моль) – одиниця кількості речовини, дорівнює кількості речовини, що містить стільки ж структурних елементів, скільки атомів містить 0,012 кг вуглецю-12 (~ 6,02∙10²³);.

ж) кандела (кд) – одиниця сили світла, дорівнює силі світла, яке випромінюється з площі 1/600 000 м² в перпендикулярному напрямку при температурі затвердіння платини при тиску 101 325 Па.

Додаткові одиниці:

а) радіан (рад) – одиниця плоского кута, дорівнює куту між двома радіусами кола, довжина дуги між яким дорівнює радіусу;

б) стерадіан (ср) – одиниця просторового кута, дорівнює просторовому куту с вершиною в центрі сфери, який вирізає на її поверхні площу, рівну площі квадрата із стороною, яка дорівнює радіусу сфери.

Означення основних, додаткових і похідних одиниць інтернаціональної системи можна знайти в книзі А.Г.Чертов. Единицы физических величин. - М. ”Высшая школа“, 1977.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.011 сек.