Введение

Учебное пособие по физике специально разработано для студентов заочной формы обучения инженерно-технических специальностей университета, поэтому оно включает материалы как теоретического, так и практического характера.

Содержание пособия состоит из пяти разделов. Первые два раздела (программа курса и вопросы к экзамену и зачету) помогут студенту установить необходимый объем изучаемого учебного материала, а третий раздел поможет выбрать учебную литературу для подготовки к зачету и экзамену.

Прежде чем приступить к выполнению контрольных заданий, ознакомьтесь с четвертым разделом. Предлагаемые рекомендации помогут Вам выбрать необходимый вариант контрольной работы и правильно ее оформить.

Основная часть пособия (раздел 5) включает следующие учебные материалы по программе курса физики: «Физические основы классической механики», «Молекулярная физика. Термодинамика», «Электростатика. Постоянный электрический ток». Каждый из предлагаемых программных материалов состоит из теоретико-практичес-кой части и собственно контрольных заданий.

Теоретико-практическая часть является необходимым элементом при выполнении контрольной работы. Теоретическая составляющая включает основные физические понятия, законы и формулы, без знания которых невозможно решить самую простую задачу. Эта часть пособия должна быть тщательно проработана. Далее внимательно прочтите предлагаемые примеры решения задач. Воспользовавшись текстами этих задач, попробуйте решить их самостоятельно. Правильное решение позволит утвердиться во мнении, что методика решения задач Вам понятна. Рассмотренные в пособии примеры позволят Вам выбрать схемы решения контрольных задач. Отметим, что многие примеры сопровождаются пояснительными рисунками, так как образное представление физической задачи облегчает ее решение.

Каждая контрольная работа снабжена таблицей вариантов. Выбор варианта определяется правилом, приведенном в четвертом разделе.

Решая контрольные задачи, Вы можете столкнуться с необходимостью использовать физические постоянные, а также величины, являющиеся табличными данными, числовые значения которых не указаны в тексте задачи, например, постоянная Больцмана, масса протона, радиус Земли, плотность ртути, эффективный диаметр молекулы азота и т.п. В этом случае необходимо воспользоваться справочным материалом, приведенном в прил. А учебного пособия. Приложение А включает 13 таблиц.

Размерности и единицы СИ некоторых физических величин приведены в табл. А.11 прил. А.

В случае, если в тексте задачи указаны величины, кратные или дольные единицам СИ, воспользуйтесь табл. А.12 прил. А. Например, р = 0,5 МПа = 0,5×10⁶ Па, q = 12 нКл = 12×10^-9 Кл .

Наряду с буквами латинского алфавита, используемыми для обозначения физических величин, встречаются буквы греческого алфавита, представленного в табл. А.13 прил. А. Например, (эта) – коэффициент полезного действия тепловой машины, (ро) – плотность вещества. Приведенные выше примеры указывают на необходимость использования сведений прил. А при решении задач контрольных работ.

Программа курса физики

(часть 1)

Введение

Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Связь физики с другими науками.

Физические основы классической физики

Механическое движение как простейшая форма движения материи. Представления о свойствах пространства и времени, лежащих в основе классической механики. Элементы кинематики материальной точки. Скорость и ускорение точки. Нормальное и тангенциальное ускорения.

Динамика материальной точки. Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Законы динамики материальной точки и системы материальных точек. Внешние и внутренние силы. Классификация механических сил. Гравитационные, упругие силы. Силы сухого и вязкого трения. Центр масс (центр инерции) механической системы и закон ее движения. Закон сохранения импульса.

Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа переменной силы. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе.

Поле как форма материи, осуществляющая силовое взаимодействие между частицами вещества. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Понятие о градиенте скалярной функции. Поле центральных сил. Потенциальная энергия системы. Закон сохранения механической энергии. Закон сохранения и превращения энергии как проявление неуничтожимости материи и ее движения. Применение законов сохранения к столкновению упругих и неупругих тел.

Поступательное движение твердого тела. Элементы кинематики вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными скоростями и ускорениями точек вращающегося тела. Момент силы и момент импульса механической системы. Момент силы относительно оси. Момент импульса тела относительно неподвижной оси вращения. Момент инерции тела относительно оси. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Кинетическая энергия вращающегося тела. Закон сохранения момента импульса.

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

Элементы колебательного движения. Гармонические механические колебания. Кинематические характеристики гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Пружинный, физический и математический маятники. Энергия гармонических колебаний. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты.