- •Конспект лекцій з дисципліни “Фізика”
- •Частина 1
- •Фізика Конспект лекцій
- •6.050801 “Мікро- та наноелектроніка”,
- •6.050802 “Електронні пристрої та системи”,
- •6.050701 “Електротехніка та електротехнології”,
- •6.050201 “Системна інженерія”
- •Частина 1
- •Передмова
- •Розділ 1 Фізичні основи класичної механіки Тема 1 Кінематика §1 Простір і час. Система відліку. Матеріальна точка. Радіус-вектор. Траєкторія, шлях, переміщення [7]
- •§2 Середня й миттєва швидкість. Визначення переміщення і шляху тіла за його швидкістю [4]
- •§3 Прискорення. Визначення швидкості тіла за його прискоренням. Швидкість та координати тіла під час рівноприскореного руху [1]
- •§4 Тангенціальне й нормальне прискорення. Радіус кривизни [1]
- •§5 Вектор кутового зміщення. Кутові швидкість і прискорення. Зв’язок між кутовими й лінійними величинами [1]
- •Тема 2 Динаміка матеріальної точки §6 Перший закон Ньютона. Інерціальні системи відліку [12]
- •§7 Інертність. Маса. Сила. Другий закон Ньютона [7]
- •§8 Третій закон Ньютона. Приклади, що ілюструють третій закон Ньютона [4]
- •§9 Одиниці вимірювань фізичних величин. Основні й похідні одиниці вимірювань. Розмірність [4,13]
- •§10 Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння і вага тіла. Вага тіла, що рухається з прискоренням [4]
- •§11 Сила тертя спокою, коефіцієнт тертя спокою. Сила тертя ковзання, коефіцієнт тертя ковзання [4]
- •§12 Сила пружності. Закон Гука. Розтягування і стискування стержнів, модуль Юнга [4]
- •Тема 3 Закони збереження §13 Закон збереження імпульсу для системи матеріальних точок [4]
- •§14 Центр мас системи матеріальних точок. Швидкість і прискорення центра мас [4]
- •§15 Робота змінної сили. Теорема про кінетичну енергію для системи матеріальних точок [7]
- •§16 Робота сили тяжіння, сили всесвітнього тяжіння, сили пружності. Консервативні сили [4,7]
- •§17 Потенціальна енергія. Взаємний зв’язок потенціальної енергії і консервативної сили [4,7]
- •§18 Повна механічна енергія системи матеріальних точок. Закон збереження повної механічної енергії для системи матеріальних точок. Робота неконсервативних сил [4]
- •§19 Зіткнення тіл. Швидкості тіл після центрального абсолютно пружного та абсолютно непружного ударів [4]
- •Тема 4 Тверде тіло в механіці §20 Момент сили і момент імпульсу. Рівняння моментів для матеріальної точки [7]
- •§21 Рівняння моментів для системи матеріальних точок. Закон збереження моменту імпульсу [1]
- •§22 Швидкість довільної точки твердого тіла під час його плоского руху. Кутова швидкість обертання твердого тіла. Миттєва вісь обертання [4]
- •§23 Рух центра мас твердого тіла. Прискорення центра мас твердого тіла [4]
- •§24 Обертання твердого тіла навколо нерухомої осі. Рівняння динаміки обертального руху відносно нерухомої осі [4]
- •§25 Момент інерції циліндра (диска) відносно осі симетрії [4]
- •§26 Момент інерції стержня [4]
- •§27 Теорема Гюйгенса-Штейнера [7]
- •§28 Робота тіла, що обертається навколо нерухомої осі [4]
- •§29 Кінетична енергія твердого тіла за умови плоского руху [4]
- •§30 Рівняння руху і рівноваги твердого тіла. Прискорення циліндра, який котиться без ковзання з похилої площини [1,7]
- •Тема 5 Неінерційні системи відліку §31 Неінерціальні системи відліку. Сили інерції. Поступальна сила інерції [7]
- •§32 Відцентрова сила інерції [4]
- •§33 Сила Коріоліса [4]
- •Тема 6 Механіка рідин §34 Методи Лагранжа та Ейлера для опису течії рідини. Трубка течії [4,14]
- •§35 Теорема про нерозривність потоку [4]
- •§36 Рівняння Бернуллі [4]
- •§37 Витікання рідини з малого отвору. Формула Торрічеллі [4]
- •§38 Сила внутрішнього тертя. Формула Ньютона для сили внутрішнього тертя. В’язкість. Ламінарна і турбулентна течія рідини. Число Рейнольдса [1]
- •§39 Рух тіл у рідинах та газах. Сила лобового опору. Піднімальна сила. Парадокс д’Аламбера. Вплив в’язкості на характер обтікання тіла рідиною. Сила Стокса [4]
- •Тема 7 Елементи спеціальної теорії відносності §40 Принцип відносності Галілея. Перетворення Галілея [4]
- •§41 Постулати спеціальної теорії відносності. Відносність одночасності [4,7]
- •§42 Перетворення Лоренца [4]
- •§43 Перетворення швидкостей у спеціальній теорії відносності [4]
- •§44 Лоренцеве скорочення довжини [4]
- •§45 Релятивістське уповільнення ходу часу [4]
- •§46 Інтервал і його інваріантність. Швидкість світла як гранична швидкість поширення довільного сигналу [4]
- •§47 Закон збереження імпульсу в спеціальній теорії відносності. Релятивістське рівняння динаміки [4]
- •§48 Кінетична енергія в спеціальній теорії відносності [4]
- •§49 Енергія спокою. Повна енергія. Взаємозв'язок маси й енергії спокою [4]
- •Розділ 2 Основи молекулярної фізики і термодинаміки Тема 8 Макроскопічний стан §50 Статистичний і термодинамічний підходи до вивчення теплових властивостей макроскопічних тіл [4]
- •§51 Термодинамічна система. Параметри стану системи. Рівноважні та нерівноважні стани. Термодинамічний процес. Квазистатичний процес [4]
- •§52 Температура. Термометр. Загальний (нульовий) закон термодинаміки. Основна властивість температури. Шкала температур Цельсія. Абсолютна температура [8]
- •§53 Основні положення молекулярно-кінетичної теорії речовини. Броунівський рух [4,15]
- •§54 Рівняння стану термодинамічної системи. Рівняння стану ідеального газу як результат узагальнення експериментальних досліджень [4]
- •§55 Барометрична формула [4]
- •§56 Тиск ідеального газу з точки зору молекулярно-кінетичної теорії [8]
- •§57 Молекулярно-кінетичний зміст абсолютної температури [4]
- •§58 Ступені вільності механічної системи. Теорема про рівномірний розподіл кінетичної енергії за ступенями вільності. Середня енергія молекули [4]
- •Тема 9 Перший закон термодинаміки §59 Внутрішня енергія термодинамічної системи [4]
- •§60 Робота, що виконується тілом при змінах його об'єму [4,8]
- •§61 Кількість теплоти. Перший закон термодинаміки. Вічний двигун першого роду [8]
- •§62 Теплоємність. Питома й молярна теплоємність. Теплоємність при постійному тиску, при постійному об'ємі. Внутрішня енергія ідеального газу. Рівняння Майєра. Стала адіабати [4]
- •§63 Рівняння адіабати ідеального газу [4]
- •§64 Політропічні процеси. Показник політропи. Рівняння політропи [4]
- •§65 Робота, що виконується газом при ізопроцесах [4]
- •§66 Класична теорія теплоємності ідеального газу [4]
- •Тема 10 Другий закон термодинаміки §67 Будова і принцип дії теплової машини. Коефіцієнт корисної дії теплової машини [8]
- •§68 Вічний двигун другого роду. Другий закон термодинаміки. Формулювання другого закону термодинаміки Томсона і Клаузіуса [8]
- •§69 Оборотні і необоротні процеси. Цикл Карно. Перша і друга теореми Карно [8]
- •§70 Нерівність і рівність Клаузіуса. Ентропія. Закон зростання ентропії [8]
- •§71 Ентропія ідеального газу [8]
- •Тема 11 Статистичні розподіли §72 Функція розподілу ймовірності. Функції розподілу молекул за швидкостями Максвелла [4,8]
- •§73 Середні швидкості молекул. Число ударів молекул об одиничну поверхню за одиницю часу [8]
- •§74 Розподіл Больцмана [4]
- •Тема 12 Явища перенесення §75 Довжина вільного пробігу молекул [8]
- •§76 Емпіричні рівняння, що описують дифузію, теплопровідність, внутрішнє тертя. Якісне пояснення явищ перенесення в газах [4]
- •Тема 13 Реальні гази та рідкий стан §77 Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса [4,8]
- •§78 Ізотерми Ван-дер-Ваальсівського газу. Критичні температура, тиск, об'єм і їх зв'язок із сталими Ван-дер-Ваальса [4]
- •§79 Експериментальні ізотерми [4]
- •§80 Фаза в термодинаміці. Фазове перетворення першого і другого роду. Приклади фазових перетворень. Діаграма станів [4]
- •§81 Будова рідин. Поверхневий натяг рідин. Коефіцієнт поверхневого натягу. Крайовий кут [4]
- •§82 Формула Лапласа. Капілярні явища. Висота піднімання й опускання рідини в капілярах [4]
- •Розділ 3 Електрика Тема 14 Електричне поле у вакуумі §83 Явище електризації. Електричний заряд. Елементарний електричний заряд. Дискретність заряду. Закон збереження електричного заряду [5,16]
- •§84 Закон Кулона. Принцип суперпозиції електричних сил. Одиниці вимірювання заряду [5]
- •§85 Електричне поле. Напруженість електричного поля. Напруженість електричного поля точкового заряду. Принцип суперпозиції електричних полів [5]
- •§87 Зв’язок між напруженістю електростатичного поля і потенціалом. Силові лінії та еквіпотенціальні поверхні. Перпендикулярність силових ліній і еквіпотенціальних поверхонь [5]
- •§88 Поле електричного диполя [5]
- •§89 Потік вектора. Теорема Гаусса для вектора напруженості електричного поля [9]
- •§90 Напруженість електричного поля нескінченної однорідно зарядженої пластини [2]
- •§91 Напруженість електричного поля однорідно зарядженої циліндричної поверхні [2]
- •§92 Напруженість електричного поля об’ємно зарядженої кулі [2]
- •§93 Диференціальна форма електростатичної теореми Гаусса. Значення теореми Гаусса в теорії електрики [9]
- •Тема 15 Електричне поле у діелектриках §94 Поляризація діелектриків. Зв’язані заряди. Механізми поляризації [9]
- •§95 Вектор поляризації. Поверхнева густина зв’язаних зарядів. Зв’язаний заряд усередині діелектрика [9]
- •§96 Вектор електричної індукції. Теорема Гаусса для діелектриків [9]
- •§97 Поляризованість і діелектрична проникність [9]
- •§98 Умови на межі поділу двох діелектриків [17]
- •Тема 16 Провідники в електричному полі §100 Умови рівноваги зарядів на провіднику. Електричне поле усередині провідника. Напруженість електричного поля біля поверхні провідника [9]
- •§101 Електроємність відокремленого провідника. Ємність кулі [5]
- •§102 Конденсатор. Ємність конденсатора. Ємність плоского і циліндричного конденсатора. Ємність системи, що складається з послідовно та паралельно з’єднаних конденсаторів [5]
- •Тема 17 Енергія електричного поля §103 Енергія системи точкових зарядів [5]
- •§104 Енергія зарядженого провідника. Енергія зарядженого конденсатора [5]
- •§105 Енергія електричного поля [5]
- •Тема 18 Постійний електричний струм §106 Електричний струм. Густина електричного струму з мікроскопічної точки зору. Рівняння неперервності для електричного заряду [5,9]
- •§107 Сторонні сили. Електрорушійна сила. Робота над електричним зарядом на ділянці кола [5]
- •§108 Закон Ома для однорідної ділянки кола. Залежність опору від геометричних розмірів провідника. Закон Ома в диференціальній формі. Провідність [5]
- •§109 Закон Ома для неоднорідної ділянки кола в диференціальній і інтегральній формі. Закон Ома для замкненого кола [5]
- •§110 Правила Кірхгофа [5]
- •§111 Потужність струму. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній і диференціальній формі [5]
- •§112 Процеси встановлення струму під час заряду і розряду конденсатора [9]
- •§113 Природа носіїв струму в металах. Дослід Рікке. Ідея Лоренца визначення відношення заряду до маси носія електричного струму в металах. Дослід Толмена і Стюарта [2]
- •§115 Електричний струм у газах. Процеси, що приводять до виникнення носіїв струму при самостійному газовому розряді. Самостійний та несамостійний розряди [5]
- •Список літератури
- •Предметний покажчик
- •Фізика Конспект лекцій
- •Частина 1
Список літератури
1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1982.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М: Наука, 1982.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука, 1987.
4. Савельев И.В. Курс физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1989.
5. Савельев И.В. Курс физики. Т.2. Электричество. Колебания и волны. Волновая оптика. – М.: Наука, 1989.
6. Савельев И.В. Курс физики. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука, 1989.
7. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.1. Механика. – М.: Физматлит, 2005.
8. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. Термодинамика и молекулярная физика. – М.: Физматлит, 2005.
9. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество. – М.: Физматлит, 2004.
10. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.4. Оптика. – М.: Физматлит, 2005.
11. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.5. Атомная физика и ядерная физика. – М.: Физматлит, 2002.
12. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики. – М.: Наука, 1974. – Т.1.
13. Кингсеп А.С., Локшин Г. Р., Ольхов О.А. Основы физики. Курс общей физики Т.1. Механика, электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая оптика. – М.: Физматлит, 2001.
14. Бушок Г.Ф., Левандовскький В.В., Півень Г.Ф. Курс фізики. Кн. 1. Фізичні основи механіки. Електрика і магнетизм. – К.: Либідь, 2001.
15. Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики. Кн. 2. Оптика. Фізика атома і атомного ядра. Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.: Либідь, 2001.
16. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. – М.: Наука, 1985. – Т.2.
17. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Физматлит, 2004.
Предметний покажчик
А
Абсолютно тверде тіло 15
Ампер 168
Б
Броунівський рух 79
В
В'язкість
динамічна 60
кінематична 60
В’язкість 58
Вага 23
Ват 29
Вектор поляризації 153
Вісь обертання миттєва 39, 41
Вічний двигун
другого роду 101
першого роду 91
Власна довжина 68
Власний час 69
Вольт 141
Г
Газ
ідеальний 81
реальний 119
Градієнт 34
Густина енергії електричного поля 168
Густина ймовірності 106
Д
Деформація 25
пластична 25
пружна 25
Динаміка 17
Дипольний момент 143
Дифузія 115
Діаграма станів 126
Діелектрик 152
Діелектрична
проникність 156
сприйнятливість 156
Ділянка кола
неоднорідна 171
однорідна 171
Довжина вільного пробігу 114
Дослід
Рікке 177
Толмена і Стюарта 178
Е
Еквіпотенціальна поверхня 142
Електризація 134
Електрична індукція 155
Електричне зміщення 155
Електричний диполь 143
Електрон-вольт 141
Електрорушійна сила 170
Емісія
автоелектронна 184
вторинна електронна 184
термоелектронна 184
Енергія
внутрішня 88
кінетична 30, 73
повна 35, 73
потенціальна 32, 33
спокою 73
Ентропія 104
Ефективний перетин молекули 115
Є
Ємність електрична
відокремленого провідника 161
конденсатора 163
плоского 163
циліндрічного 163
З
Закон
Авогадро 81
взаємозв'язку маси й енергії спокою 74
внутрішнього тертя Ньютона 117
всесвітнього тяжіння 22
Гука 25, 26
Джоуля-Ленца
в інтегральній формі 175
у диференціальній формі 175
додавання швидкостей 63, 67
збереження
електричного заряду 135
імпульсу 28
моменту імпульсу 39
повної механічної енергії 35
зростання ентропії 105
Кулона 136
Ньютона
другий 20
перший 18
третій 20
Ома
для неоднорідної ділянки кола 172, 173
для однорідної ділянки кола 171, 172
термодинаміки
другий 101
перший 90
Фіка 116
Фур'є 116
Заряд електричний 134
від’ємний 135
вільний 153
додатний 135
елементарний 135
зв'язаний 153
індукований 152
точковий 136
Змочування
повне 130
часткове 130
І
Імовірність 106
Імпульс
матеріальної точки 27
релятивістський 72
системи 27
Інваріантні
величини 64
рівняння 64
Інертність 18
Інтеграл визначений 11
Інтервал 70
простороподібний 70
часоподібний 70
К
Капіляр 132
Капілярність 132
Кельвін 78
Кілограм 21
Кінематика 9
Коефіцієнт
в'язкості 58
корисної дії теплової машини 100
Карно 102
поверхневого натягу 129
Конденсатор 162
Крайовий кут 130
Критичні величини 121, 122
Кутове зміщення 16
Л
Лінія
напруженості електричного поля 142
течії 54
Лоренцеве скорочення довжини 69
М
Макроскопічне тіло 76
Маса 19
Матеріальна точка 9
Межа пружності 25
Меніск 132
Метод вивчення рідин та газів
Ейлера 54
Лагранжа 54
Метр 21
Механізм поляризації
електронний 153
орієнтаційний 153
Механіка 9
Механічний рух 9
Модуль Юнга 26
Молекули полярні 153
Моль 80
Молярна маса 80
Момент
імпульсу 37
інерції 43
однорідного циліндра 44
однорідної кулі 45
тонкого однорідного стержня 44
сили 37
Н
Надпровідність 172
Напруга
електрична 163
механічна 26
Напруженість
електричного поля 138
однорідно зарядженої кулі 150
однорідно зарядженої пластини 147
однорідно зарядженої циліндричної поверхні 148
точкового заряду 138
поля сторонніх сил 171
Невагомість 24
Незмочування повне 130
Нерівність Клаузіуса 103
О
Одиниці фізичних величин
основні 21
похідні 21
Одночасність подій 65
Ом 171
Оператор набла 34
Опір електричний 171
питомий 171
Основні положення молекулярно-кінетичної теорії 79
П
Пара
насичена 123
пересичена 125
Парадокс Д’Аламбера 60
Параметри стану 77
Паскаль 26
Переміщення 9
Перетворення
Галілея 63
Лоренца 66
Перетин нормальний 131
Плече сили 38
Поверхневий натяг 128
Показник політропи 95
Поле
електричне 137
швидкостей 54
Поляризація електрична 153
Поляризованість 156
Порядок
ближній 128
дальній 128
Потенціал 140
Потік 115, 145
вектора 144
вектора напруженості електричного поля 145
імпульсу 117
маси 116
теплоти 116
Потужність 29
електричного струму 174
Правило Кірхгофа
друге 173
перше 173
Приведена кількість теплоти 104
Принцип
відносності Ейнштейна 64
відносності Галілея 63
інваріантності швидкості світла 65
суперпозиції 136, 138
термодинаміки
загальний 78
Прискорення 12
доцентрове 15
кутове 16
нормальне 14
тангенціальне 14
Провідність 172
Простір 9
Процес
адіабатичний 93
ізобаричний 93
ізотермічний 93
ізохоричний 93
квазистатичний 77
круговий 77
необоротний 101
оборотний 77, 101
політропічний 95
термодинамічний 77
Р
Радіус кривизни 15
Радіус молекулярної дії 120
Радіус-вектор 9
Рекомбінація 181
Рівність Клаузіуса 103
Рівняння
Бернуллі 57
Ван-дер-Ваальса 121
динаміки обертального руху твердого тіла відносно нерухомої осі 43
Клапейрона 81
Майєра 93
Менделєєва-Клапейрона 81
моментів 37, 38, 39
неперервності 170
політропи 95
Пуассона 94
релятивістської динаміки 72
руху
матеріальної точки 20
твердого тіла 48
стану 81
Рідина 128
ідеальна 55
перегріта 125
Робота 29
Розмірність 22
Розподіл
Больцмана 113
Максвелла 108
Розряд
газовий 181
дуговий 185
іскровий 185
коронний 186
тліючий 184
несамостійний 181
самостійний 181
Рух
бертальний 15
плоский 39
поступальний 15
рівноприскорений 13
Рухомість носіїв електричного струму 182
С
Секунда 21
Сила 20
внутрішнього тертя 59
внутрішня 27
зовнішня 27
інерції
відцентрова 51
Коріоліса 53
поступальна 50
консервативна 32
лобового опору 60
піднімальна 60
поверхневого натягу 129
пружності 25
реакції опори 23
результуюча 20
рівнодійна 20
Стокса 62
стороння 170
тертя
ковзання 25
спокою 24
тяжіння 23
фундаментальна 22
центральна 39
Система
замкнена 18
ізольована 18, 77
інерціальна 18
неінерціальна 49
термодинамічна 77
Система відліку 9
Система одиниць 21
Стала
Авогадро 80
адіабати 93
Больцмана 82
електрична 137
універсальна газова 81
Сталі Ван-дер-Ваальса 119
Стан
метастабільний 125
нерівноважний 77
рівноважний 77
Струм електричний 168
густина 168
сила 168
Ступені вільності механічної системи 87
коливальні 87
обертальні 87
поступальні 87
Сублімація 126
Сфера молекулярної дії 120
Т
Температура 78
абсолютна 78
за шкалою Фаренгейта 78
за шкалою Цельсія 78
молекуляроно-кінетичний зміст 86
Теорема
Гаусса для електричного поля в діелектрику
в інтегральній формі 156
у диференціальній формі 156
Гаусса для електричного поля у вакуумі
в інтегральній формі 146
у диференціальній формі 151
Гюйгенса-Штейнера 45
Карно
друга 102
перша 102
Остроградського-Гаусса 151
про кінетичну енергію 30
про нерозривність потоку 55
про рівномірний розподіл кінетичної енергії за ступенями вільності 87
про циркуляцію напруженості електростатичного поля 139
Тепловий двигун 100
Теплоємність 91
молярна 91
питома 91
при сталому об'ємі 91
при сталому тиску 91
Теплопередача 90
Теплопровідність 116
Теплота 90
Термодинаміка 76
Течія
ламінарна 59
турбулентна 59
Точка потрійна 126
Траєкторія 10
Трубка течії 55
У
Удар
абсолютно непружний 35
абсолютно пружний 36
центральний 36
Умова нормування
дискретних величин 106
неперервних величин 107
Умова рівноваги твердого тіла 48
Ф
Фаза термодинамічна 122
Фазове перетворення
другого роду 126
першого роду 126
Фарада 162
Фізика 9
статистична 76
Формула
барометрична 83
Лапласа 132
Торрічеллі 58
Функції розподілу молекул за швидкостями 108
Функція розподілу ймовірності 106
Ц
Центр мас 28, 41
Цикл Карно 102
Циркуляція вектора 139
Ч
Час 9
Число Рейнольдса 60
критичне 60
Число ударів молекул об одиничну поверхню за одиницю часу 112
Ш
Швидкість
кутова 16
миттєва 10
молекул
найбільш імовірна 110
середньоквадратична 86, 110
середня 109
середня 10
Шлях 10
Навчальне видання