Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Сумський державний університет

Машинобудівний коледж

ОПОРНІ КОНСПЕКТИ

з загальної фізики

для студентів спеціальності

5.05010101 “Обслуговування програмних систем і комплексів”

2011 р.

Опорні конспекти розроблені викладачем фізики Комар Н.Д.

Розглянуто і затверджено цикловою комісією природничо-математичних дисциплін

Протокол № 10 від “02” червня 2011 р.

Рівні засвоєння навчального матеріалу:

• перший рівень – початковий – відповідь студента при відтворенні навчального матеріалу – елементарна, фрагментарна, зумовлюється початковими уявленнями про предмет вивчення;

• другий рівень – середній – студент відтворює основний навчальний матеріал, здатний розв’язувати завдання за зразком, володіє елементарними вміннями навчальної діяльності (*);

• третій рівень – достатній – студент знає істотні ознаки понять, явищ, закономірностей зв’язків між ними, а також самостійно застосовує знання в стандартних ситуаціях, володіє розумовими операціями (аналізом, абстрагуванням, узагальненням тощо), уміє робити висновки, виправляти допущені помилки; відповідь повна, правильна, логічна, обгрунтована, хоча їй бракує власних суджень (**);

• четвертий рівень – високий – знання студента є глибокими, міцними, узагальненими, системними; студент уміє застосовувати знання творчо, його навчальна діяльність має дослідницький характер, позначена вмінням самостійно оцінювати різноманітні життєві ситуації, явища, факти, виявляє і відстоює особисту позицію (***).

ЗМІСТ

1. Розділ 1 Механіка................................................................

   0. 1.1 Кінематика матеріальної точки 4

   1. 1.2. Динаміка матеріальної точки 7

   2. 1.3. Закони збереження імпульса, момента імпульса 12

4. Робота і енергія. Закон збереження енергії 15

5. Перетворення Галілея 18

6. Спеціальна теорія відносності 18

7. Механіка твердого тіла 21

8. Гідродинаміка і гідростатика 24

2. Розділ 2 Молекулярна фізика................................................

2.1. Розподіл Больцмана, Максвелла 27

2.2. Основне рівняння МКТ ідеального газу 30

2.3. Термодинамічна рівновага. Температура - параметр рівноваги 31

2.4. Газові закони 32

3. Розділ 3 Термодинаміка

1. Перший закон термодинаміки 36

2. Другий закон термодинаміки 39

4. Розділ 4 Електростатика

4.1. Електричне поле і його характеристики 42

4.2. Теорема Остроградського – Гауса 45

4.3. Провідники в електричному полі 47

4.4. Діелектрики в електричному полі 50

5. Розділ 5 Постійний електричний струм

5.1 Закони постійного струму 51

6. Розділ 6 Магнетизм

6.1. Закон Біо- Савара – Лапласа 53

6.2. Сила Ампера і сила Лоренца 54

6.3. Магнітне поле в речовині 56

6.4. Електромагна індукція 58

7. Розділ 7 Коливання і хвилі

7.1. Механічні коливання 60

7.2. Механічні хвилі 62

7.3.Елементи акустики 66

7.4.Ультразвук і його застосування 69

7.5. Електромагнітні коливання 70

7.6.Змінний струм. Резонанс струмів і напруг 71

8. Розділ 8 Оптика

8.1. Принцип Гюйгенса - Френеля 73

8.2. Інтерференція світла 74

8.3. Дифракція світла 75

8.4. Поляризація світла 78

9. Розділ 9 Атомна і ядерна фізика

9.1. Теорія Бора 81

9.2. Атомне ядро 89

10. Розділ 10 Квантова фізика

10.1.Фотоефект 79

10.2. Рентгенівське випромінювання 83

10.3. Ефект Комптона 84

10.4. Закономірності випромінювання абсолютно чорного тіла 84

10.3. Корпускулярно- хвильовий дуалізм 88

Вступ

План:

1. Предмет фізики. Методи фізичного дослідження, досліди, гіпотези, експеримент, теорія. Математика та фізика.

2. Найважливіші етапи історії фізики. Роль фізики у розвитку техніки та вплив техніки на розвиток фізики. Фізика та культура моделювання.

3. Комп’ютери в сучасній фізиці. Роль фізики в становленні інженерії.

4. Загальна структура та основні завдання курсу фізики.

5. Фізичні основи механіки. Кінематика та динаміка. Класична механіка. Релятивістська механіка.

Література:

І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик Загальний курс фізики

Л.М. Панченко, А.С. Опанасюк Збірник задач до практичних занять з дисципліни „Загальна фізика”

Тема: Кінематика матеріальної точки

План:

1. Механічний рух. Способи його опису.

2. Матеріальна точка, траєкторія, шлях, переміщення.

3. Швидкість, прискорення.*

4. Види руху. Рух по колу. Нормальне і тангенціальне прискорення.* Поступальний рух.

5. Обертальний рух.**

1. Механічний рух – це зміна положення тіла у просторі відносно іншого тіла з часом.

Механічний рух – зміна взаємного розміщення тіл, при умові, що одне з них вважається нерухомим.

Механічний рух – відносний.

Система відліку – сукупність нерухомих одне відносно іншого тіл, по відношенню до яких розглядається рух і розраховується час.

Існує три методи опису механічного руху:

1. векторний:

2. координатний:

3. натуральний:

2. Матеріальна точка, траєкторія, шлях, переміщення.

• Матеріальна точка – тіло, розмірами і формою якого в даних умовах руху можна знехтувати.

Умови, за яких тіло може вважатися матеріальною точкою:

• розміри тіла малі в порівнянні з відстанню, яку воно проходить

(потяг у масштабах материка);

• відстань між тілами набагато більше їх розмірів

(між Сонцем та Землею);

_ тіло рухається поступально.

• Траєкторія – лінія, яку описує тіло при своєму русі.

Траєкторія – відносне поняття (точка на ободі колеса рухається відносно осі по колу, а відносно дороги описує циклоїду).

Траєкторії бувають прямо –і криволінійні.

• Шлях – це довжина лінії, вздовж якої рухається тіло(S )

Шлях є скалярною величиною.

• Переміщення – вектор, який з’єднує початкове положення тіла з кінцевим(r )

;

3. Швидкість – це характеристика руху. Якщо тіло рухається, то змінюється координата за час , тоді .

Швидкість – це зміна координати за одиницю часу.

3. Рівномірний рух

Нерівномірний рух

Так як , то ;

Прискорення характеризує зміну швидкості з часом (швидкість швидкості)

; ; ;

Рух по кривій – це рух по дугам різних радіусів.

Для рівномірного руху по колу , для нерівномірного .

Розглянемо прискорення при нерівномірному криволінійному русі:

; ; a – повне прискорення.

Тангенціальне прискорення характеризує зміну швидкості за модулем.

Нормальне прискорення характеризує зміну швидкості за напрямком.

При рівномірному русі по колу, коли , , при прямолінійному русі, коли напрям руху незмінний, .

Якщо , то і співпадають. Якщо , то і протилежні.

Розглянемо поступальний рух:

-миттєва швидкість рівнозмінного руху

-переміщення при рівнозмінному русі

5. О бертальний рух – рух, при якому кожна точка тіла описує коло, і центри тіл знаходяться на одній прямій.

Обертальний рух буває рівномірний і нерівномірний.

• Рівномірний обертальний рух:

; ;

-період; -частота; -циклічна частота - рівняння рівномірного обертального руху(залежність кутової координати від часу)

• Нерівномірний обертальний рух:

; -кутова швидкість

-кутове прискорення ;

-лінійна швидкість;

-зв’язок лінійної і кутової швидкостей;

-нормальне прискорення;

-тангенціальне прискорення;

- зв’язок тангенціального і кутового прискорень.

- рівняння нерівномірного обертального руху.

Контрольні питання:

1. Які основні види руху матеріальної точки?

2. Як напрямлений вектор миттєвої швидкості відносно траєкторії?

3. При якому русі доцентрове прискорення дорівнює нулю, а тангенціальне прискорення стале?

4. При якому русі тангенціальне прискорення дорівнює нулю, а нормальне прискорення стале?

5. Чому дорівнює відношення лінійної швидкості до кутової, якщо матеріальна точка рухається по колу?

6. Накресліть графіки залежності шляху, швидкості і прискорення від часу при рівноприскореному русі без початкової швидкості.

Література:

І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик Загальний курс фізики т.1, р. 1, § 1.1- 1.6.

Тема: Динаміка матеріальної точки

План:

1. Основне завдання механіки.

2. Явище інерції. Перший закон Ньютона.

3. Маса тіла, еталон маси в СІ.

4. Імпульс тіла. Закон збереження імпульса.

5. Сила. Другий закон Ньютона.

6. Третій закон Ньютона.

7. ІСВ, НІСВ. Сила інерції.

1. Розділи механіки:

• Класична;

• Релятивістська;

• Квантова;

• Класична механіка:

( для макротіл)

Перетворення Галілея:

;

; -перетворення координат; ; ; -

відповідно до постулатів Ньютона( простір і час абсолютні, маса є інваріантною величиною)

• Релятивістська механіка:

(для макротіл)

Перетворення Лоренца:

-перетворення координат

- час-четверта координата; -проміжки часу різні в різних ІСВ; -довжини тіл різні в різних ІСВ ;

-найменшу масу тіло має в стані спокою.

• Квантова механіка:

(для мікротіл)

Принцип невизначеності Гейзенберга:

ОЗД (основа задача динаміки):

• Пряма:

За відомими силами, які діють на тіло, визначити закони його руху, координати і швидкість.

• Обернена:

За відомими законами руху визначити сили, які діють на тіло.

2. Явище збереження швидкості тілом при відсутності дії на нього інших тіл, або при їх компенсації називається інерцією.

Рух по інерції – це рух при відсутності сили.

Властивість тіла зберігати швидкість при відсутності дії на тіло сили, або при компенсації сил називається інертністю.

Явище інерції досліджував Галілей.

Ньютон узагальнив вчення Галілея і сформулював закон інерції( перший закон Ньютона).