Физика (стр. 1 )

Н. А. Каляева, М. Н. Сергеев

ФИЗИКА

Рекомендовано Методическим Советом Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П. А. Соловьева в качестве учебного пособия

Рыбинск 2016

УДК 53

Физика: Учебное пособие / Сост. Н. А. Каляева, М. Н. Сергеев. – Рыбинск: РГАТУ имени , 2016. – 118 с.

Учебное пособие написано в соответствии с ФГОС ВПО различных направлений и специальностей РГАТУ имени .

Пособие содержит краткие теоретические сведения по всем разделам дисциплины «Физика», методические указания к решению задач, примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения.

Учебное пособие предназначено для подготовки студентов различных направлений и специальностей РГАТУ имени П. А. Соловьева, в т. ч. и заочной формы обучения, в процессе выполнения контрольных работ.

РЕЦЕНЗЕНТЫ: кафедра теоретической физики Ярославского государственного университета имени ;

главный специалист «Сатурн», доктор технических наук .

ISBN 978-5-88435-562-0 Ó , , 2016

Ó РГАТУ имени , 2016

СОДЕРЖАНИЕ

Введение........................................................................................................ 4

1. Основные теоретические сведения..................................... 6

2. Задачи для контрольных работ.............................................. 21

2.1. Физические основы механики................................................................... 21

2.2. Электромагнетизм..................................................................................... 34

2.3. Колебания и волны................................................................................... 49

2.4. Оптика....................................................................................................... 62

2.5. Квантовая физика. Физика атомного ядра и элементарных частиц....... 74

2.6. Основы молекулярной физики и термодинамики................................... 85

Библиографический список......................................................... 97

Приложение.............................................................................................. 99

1. Рабочая программа курса физики............................................................. 99

2. Пример оформления контрольной работы.............................................. 103

3. Правила работы с приближенными числами............................................ 111

4. Справочные таблицы.................................................................................. 112

ВВЕДЕНИЕ

Физика – наука о природе: о строении, свойствах и взаимодействии составляющих ее материальных тел и полей. Главная цель этой науки – выявить и объяснить законы природы, которые определяют все физические явления. Физика основывается на экспериментально установленных фактах. Занимая центральное место среди других наук в объяснении законов природы, она играет первостепенную роль в формировании мировоззрения.

Задачей курса физики является формирование у студента систематических знаний основных физических законов, описывающих физические процессы и явления, и способности применять эти законы на практике.

Цель настоящего учебного пособия – оказать помощь студентам в изучении курса физики.

Материал курса физики содержит шесть основных разделов.

1. Физические основы механики.

2. Электричество и магнетизм.

3. Колебания и волны.

4. Оптика.

5. Квантовая физика. Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц.

6. Основы молекулярной физики, термодинамики и физики конденсированного состояния.

Приступая к выполнению контрольной работы, необходимо определиться с набором предстоящих к решению шести задач в соответствии с выданным преподавателем вариантом.

Для студентов, которым необходимо выполнить одну контрольную работу, номера шести задач соответствуют номеру варианта. Пусть задан вариант № 2, тогда необходимо решить задачи под номером 2 в каждом из шести разделов.

Если необходимо выполнить две контрольные работы, то задачи для первой контрольной работы выбираются по две (через 40) из первых трех разделов, а для второй контрольной тоже по две из разделов 4, 5 и 6. Например, задан вариант № 11. Тогда студент решает задачи под № 11 и под номером 11 + 40 = 51 из разделов 1, 2, 3.Для второй контрольной задачи под номерами 11 и 51 из разделов 4, 5 и 6.

Если необходимо выполнить три контрольные работы, задачи для первой контрольной работы выбираются по три (через 40) из первых двух разделов, для второй контрольной по три из разделов 3 и 4, для третьей контрольной по три из разделов 5 и 6. Например, задан вариант № 27. Тогда для первой контрольной студент решает задачи под номерами 27, 27 + 40 = 67 и 27 + 80 = 107 из двух первых разделов. Для второй контрольной под номерами: 27, 67 и 107 из 3 и 4 разделов. Для третьей контрольной под номерами: 27, 67 и 107 из 5 и 6 разделов.

Требования к контрольным работам

При решении задач необходимо руководствоваться следующими требованиями:

1) условие задачи полностью переписывается студентом в соответствии с полученным вариантом;

2) слева под словом «Дано» приводится краткая запись данных с
переводом их в систему СИ;

3) под заголовком «Решение» записывается ход решения задачи, сопровождающийся пояснениями, рисунками;

4) у полученных при решении окончательных формул проверяется размерность;

5) численный расчет проводится с использованием правил приближенных вычислений;

6) записывается «Ответ»;

7) в конце работы приводится список использованной литературы.

1. Основные теоретические сведения

Механика

Кинематика поступательного движения материальной точки

·  Радиус-вектор:

·  Мгновенная скорость:

·  Мгновенное ускорение:

·  Равноускоренное движение: ,

·  Полное ускорение при криволинейном движении:

·  Нормальное ускорение:

·  Тангенциальное ускорение:

·  Длина пути:

·  Координата материальной точки:

·  Закон сложения скоростей: .

Кинематика вращательного движения материальной точки

·  Мгновенная угловая скорость:

·  Линейная скорость:

·  Мгновенное угловое ускорение:

·  Равноускоренное вращение: w = w0 ± e t,

·  Тангенциальное ускорение:

·  Нормальное ускорение:

·  Угол поворота: .

Динамика поступательного движения

·  Импульс материальной точки:

·  Импульс системы материальных точек:

·  Второй закон Ньютона: , или при m = const

·  Радиус-вектор центра масс:

·  Закон сохранения импульса для замкнутой системы:

·  Сила гравитационного взаимодействия:

·  Сила тяжести:

·  Сила упругости (закон Гука): Fx = – k x

·  Сила трения скольжения: Fтр = mN

·  Работа, совершаемая переменной силой:

·  Мгновенная мощность:

·  Кинетическая энергия материальной точки:

·  Связь изменения кинетической энергии и работы:

·  Потенциальная энергия пружины: