Физика (стр. 1 )

,

ФИЗИКА

Рекомендовано Методическим Советом Рыбинского государственного авиационного технического университета имени в качестве учебного пособия

Рыбинск  2016

УДК 53

Физика: Учебное пособие / Сост. , . – 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 , 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  ©  ,  ,  2016

  ©  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:  ω = ω0 ± ε 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 = μN Работа, совершаемая переменной силой:  Мгновенная мощность:  Кинетическая энергия материальной точки:  Связь изменения кинетической энергии и работы:  Потенциальная энергия пружины: Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия: Потенциальная энергия силы тяжести:  Εп = m g h  Связь потенциальной энергии и силы:  .

Динамика вращательного движения

Момент инерции материальной точки:  Ι = m r 2 Момент инерции системы материальных точек (тела):  В случае непрерывного распределения масс:  Теорема Штейнера:  Ι = Ιc + m r 2 Момент инерции тел относительно оси, проходящей через центр масс

Форма тела	Момент инерции
Однородный шар радиусом  R (ось проходит через центр масс шара)
Сплошной однородный цилиндр или диск (ось проходит через центр масс перпендикулярно плоскости основания)
Тонкое кольцо, обруч, труба (ось проходит через центр масс  перпендикулярно плоскости основания)
Однородный тонкий стержень длиной  L (ось проходит через центр масс перпендикулярно стержню)

Момент силы:  Момент импульса:  Основное уравнение динамики вращательного движения: Закон сохранения момента импульса:  Работа при вращении тела:  Кинетическая энергия вращающегося тела:  Условия равновесия тела:  , 

Элементы механики жидкостей