Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Криворізький технічний університет

Кафедра фізики

ФІЗИКА

ЧАСТИНА І

(МЕХАНІКА, МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА, ТЕРМОДИНАМІКА)

Збірник задач за професійним спрямуванням

Кривий Ріг

2011

Укладачі:

К.В. Герасимова, канд. техн. наук;

Є.О. Несмашний, д-р техн. наук, професор;

Г.І. Ткаченко, канд. техн. наук

Рецензент:

Здещиц В.М., д-р техн. наук, професор, Криворізький державний педагогічний університет;

Відповідальний за випуск:

Несмашний Є.О., д-р техн. наук, професор

Збірник складено відповідно до діючої програми з фізики для студентів вищих навчальних закладів технічного профілю. Він містить близько 240 задач із розділів «Механіка» та «Молекулярна фізика і термодинаміка» загального курсу фізики, переважна більшість яких має професійне спрямування. З кожної теми наведено основні формули і до кожної задачі подано відповідь.

Розгляд задач прикладного змісту має на меті показати зв'язок фізики з професійно-орієнтованими дисциплінами, які вивчаються студентами на старших курсах, її важливе місце в майбутній професійній діяльності фахівця – інженера.

Може бути використаним на практичних заняттях з фізики, для самостійної роботи студентів, а також при розробці комплексних контрольних робіт з фізики при акредитації навчального закладу.

Розглянуто на засіданні Схвалено вченою

кафедри фізики радою електротехнічного

факультету

(протокол № 8 від 05.04.2011 р.) (протокол №6 від 25.05.2011 р.)

ЗМІСТ

Передмова...................................................................................................4

Методичні вказівки до розв’язання задач................................................5

Розділ 1. МЕХАНІКА.......................................... .....................................6

1. Кінематика матеріальної точки............................................................6

2. Динаміка матеріальної точки. Робота і енергія.

Сили в механіці……………………...………………………………..13

3. Динаміка обертального руху………………..........................………20

4. Механіка рідин і газів…………..………………………………..….24

5. Механічні властивості твердих тіл……………….……………..….27

6. Механічні коливання.…………………………..………………...….29

7. Механічні хвилі. Звук.………...……………..…………………...….33

Розділ 2. МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА………..37

8. Основи молекулярно-кінетичної теорії. Закони ідеальних газів…37

9. Статистичні розподіли та явища перенесення в газах….…....…....42

10. Перший закон термодинаміки....…….…………………………….48

11. Другий закон термодинаміки ……….....…….……………………55

12. Властивості рідин і твердих тіл …………..…………….…………59

Додатки...………………………………………………………….….....68

Список рекомендованої літератури........................…………………...74

Передмова

Збірник складено відповідно до чинної програми з курсу фізики і призначено для студентів інженерно-технічних спеціальностей усіх форм навчання вищих навчальних закладів. Він містить близько 240 задач із розділів «Механіка» та «Молекулярна фізика і термодинаміка» першої частини загального курсу фізики.

Автори намагалися, щоб зміст задач і структура збірника відповідали сучасному стану фізики і передовим методикам її викладання. Розв’язання задач даного збірника передбачає наявність у студентів не лише глибоких теоретичних знань з фізики, але і вміння застосовувати ці знання до розв’язання прикладних задач фізичного змісту. Навички швидкого і правильного розв’язання таких задач свідчить про ґрунтовне опанування студентом теоретичного матеріалу і вміння застосовувати його у майбутній професійній діяльності. Розгляд на практичних заняттях з фізики задач прикладного характеру має на меті показати тісний зв'язок даної дисципліни з професійно-орієнтованими дисциплінами, які вивчаються студентами на старших курсах, її важливе місце в майбутній професійній діяльності фахівця - інженера.

У збірнику містяться задачі різного рівня складності. На початку кожної теми наведено основні формули із поясненнями. Для контролю за правильністю розв’язання до кожної задачі наведено відповідь. Збірник містить довідкові таблиці і список рекомендованої літератури. Числові значення величин у таблицях вказано з точністю до одного-двох десяткових знаків, що цілком достатньо для більшості розрахунків. При розв’язанні задач даного збірника є достатнім використання математичного апарату, який відповідає рівню підготовки студентів початкових курсів усіх напрямів навчання.

Збірник може використовуватись викладачами фізики, як методичний матеріал, і студентами - для їх самостійної роботи. Задачі професійного спрямування даного збірника можуть також бути використані при розробці пакету комплексних контрольних робіт під час акредитації вищого технічного навчального закладу.

Методичні вказівки до розв’язання задач

1. Перед тим, як приступити до розв’язання задачі, треба засвоїти відповідний теоретичний матеріал.

2. Текст задачі слід перечитати декілька разів і зрозуміти її фізичний зміст.

3. Зробити короткий запис умови. Як правило, жодне слово в умові задачі не є зайвим. Деякі дані, що потрібні для розв’язання задачі, можна взяти з довідкових таблиць, що вміщені у кінці збірника. Виразити всі числові дані в одній системі одиниць СІ (якщо це доцільно).

4. Виконати рисунок або схематичне креслення до задачі, що пояснює її зміст. Якщо фізичний зміст завдання зрозумілий і без рисунка, то цей пункт можна опустити.

5. З'ясувавши, які фізичні закони лежать в основі даної задачі, розв`язати її у загальному вигляді, тобто виразити шукану фізичну величину через задані в задачі величини. При такому способі розв’язання не виконується обчислення проміжних величин.

6. Після одержання розв`язку у загальному вигляді слід переконатися у тому, що одержаний результат має розмірність шуканої величини. Якщо такої відповідності немає, то це означає, що задача в загальному вигляді розв’язана неправильно.

7. Одержати числовий результат, користуючись правилами наближених обчислень. Відповідь треба записувати у стандартному вигляді. Наприклад, замість 567000 слід записати 5,67·10⁵, замість 0,000355 записати 3,55·10^–4. Остаточний результат, як правило, треба записувати з трьома значущими цифрами.

8. Після одержання числового результату слід оцінити його достовірність. Така оцінка іноді допомагає знайти допущену помилку у розрахунках. Наприклад, швидкість частинки не може перевищувати швидкості світла у вакуумі, або заряд частинки не може бути меншим від елементарного заряду.

9. До кожної задачі у даному збірнику для самоперевірки подається відповідь.