- •Передмова
- •Розділ 1. Вступ до дисципліни „Фізика”
- •1.1. Предмет фізики. Зв’язок фізики з іншими науками. Взаємозв’язок фізики та техніки
- •1.2. Загальні методи наукового пізнання
- •1.3. Фізичні методи досліджень
- •1.4. Фізичні величини та їх вимірювання. Міжнародна система одиниць
- •Одиниці фізичних величин
- •Міжнародна система одиниць сі
- •Вимірювання фізичних величин
- •Розділ 2. Механіка
- •2.1. Предмет механіки. Класична, релятивістська та квантова механіки.Простір та час
- •2.2. Кінематика
- •2.2.1. Фізичні моделі механіки. Системи відліку. Переміщення, шлях. Рівняння руху матеріальної точки
- •2.2.2. Швидкість та прискорення. Нормальне та тангенціальне прискорення
- •2.2.3. Поступальний та обертальний рухи. Рух по колу. Кутова швидкість та кутове прискорення, їх зв’язок з лінійними величинами. Рівняння руху точки по колу
- •2.3. Динаміка.
- •2.3.1. Закони Ньютона. Сила. Маса. Центр мас. Iнерцiальнi системи відліку. Імпульс
- •2.3.2. Закон збереження імпульсу. Рух тіл змінної маси
- •Рух тіл змінної маси
- •2.3.3. Динаміка обертального руху Момент сили. Момент інерції. Момент імпульсу. Закон динаміки обертального руху. Закон збереження моменту імпульсу
- •Закон динаміки обертального руху.
- •Закон збереження моменту імпульсу.
- •2.4. Статика
- •2.4.1. Умови рівноваги твердого тіла. Центр ваги. Види рівноваги
- •2.5. Енергія, робота та потужність
- •2.5.1. Енергія та робота. Потужність. Кінетична енергія поступального та обертального рухів
- •Кінетична енергія поступального руху.
- •Кінетична енергія обертального руху.
- •Поняття та формули, які характеризують поступальний та обертальний рухи; зв’язок лінійних і кутових величин
- •2.5.2. Потенціальна енергія. Консервативні сили та потенціальні системи. Потенціальна енергія матеріальної точки у полі тяжіння. Енергія пружно деформованого тіла
- •2.5.3. Закон збереження енергії у механіці. Пружний та не пружний удари тіл та частинок
- •Пружний та непружний удари тіл та частинок.
- •2.5.4. Гравітаційне поле та його характеристики. Зв’язок напруженості поля з його потенціалом
- •2.6. Елементи механіки суцільних середовищ
- •2.6.1. Механічні властивості твердих тіл. Види деформацій, пружність та повзучість. Закони Гука
- •2.6.2. Механічні властивості рідин та газів. Рівняння нерозривності та Бернуллі для стаціонарної течії ідеальної рідини
- •Гідростатика.
- •Гідродинаміка.
- •2.6.3. Течія рідин та газів по трубах. Ламінарна та турбулентна течії. Сили в’язкого тертя. Рух твердих тіл у рідинах та газах
- •Контрольні запитання до розділу „Мехніка”
1.3. Фізичні методи досліджень
Основним методом дослідження у фізиці є досвід – спостереження явищ природи у відповідних умовах.
Для пояснення експериментальних фактів створюються гіпотези – наукові припущення, що дають змогу пояснити явище та вимагають перевірки на досліді і теоретичного обґрунтування для того, щоб стати науковою теорією.
Наукові теорії базуються на фізичних законах – стійких, повторюваних, об’єктивних закономірностях, які існують в природі та підтверджуються експериментальними фактами або дослідами.
Фізичні закони встановлюють зв’язки між фізичними величинами, які необхідно вміти вимірювати. Фізичні величини вимірюються за допомогою різних засобів, вимірювальних приладів у відповідних одиницях виміру.
Фізика досліджує властивості твердих тіл, рідин, газів, плазми, окремих молекул, атомів, атомних ядер, елементарних частинок і одночасно форми їх взаємодії завдяки електромагнітним, гравітаційним, ядерним полям.
Фізичні методи дослідження базуються на фізичних законах, явищах та широко застосовуються в різноманітних областях техніки та будівництва:
для встановлення оптимальних параметрів технологічних процесів;
при розробці нових технологій;
при створенні нових матеріалів та удосконаленні відомих будівельних матеріалів.
Фізичні методи дослідження дають можливість отримувати значення різноманітних характеристик властивостей речовин та виробів, які можна класифікувати, наприклад, для будівельних матеріалів та виробів за окремими групами1 [7].
1. Фізичні властивості матеріалів можна поділити на такі підгрупи:
структурно-фізичні, які характеризують особливості фізичного стану матеріалу, такі як істинна густина, питома вага, середня густина, насипна густина, пористість, порожнистість, будова та структура;
гідрофізичні, які зумовлюють реакцію матеріалу на дію вологи, такі як гігроскопічність, капілярне всмоктування, водопоглинання, водостійкість, вологість, водовіддача, водо- та паропроникність, гідрофільність, гідрофобність, деформації при зміні вологи (набухання та усадка), морозостійкість;
теплофізичні, які визначають реакцію матеріалу на дію тепла та вогню, такі як теплопровідність, теплоємність, теплостійкість, термічна стійкість, температурні деформації, температуропроводність, тепло засвоєння, вогнестійкість, вогнетривкість, жаростійкість.
2. Фізико-механічні властивості характеризують здатність матеріалу чинити опір руйнуванню під дією різних механічних навантажень, такі властивості як міцність (при стиску, розбігу та вигині), твердість, стираність, опір удару, опір зношуванню, деформативні властивості (пружність, пластичність, крихкість, повзучість, утома, релаксація).
3. Фізико-хімічні властивості характеризують взаємозв’язок фізичного та хімічного станів або хімічних процесів, які відбуваються в будівельних матеріалах, такі як дисперсність, пластичність мінерального тіста, когезія, адгезія, здатність до твердіння та емульгування.
4. Хімічні властивості показують здатність матеріалу до хімічних перетворень при взаємодії з речовинами, що контактують з ним. Такі, як стійкість щодо дії мінералізованих середовищ, кислото- та лугостійкість, токсичність тощо.
5. Технологічні властивості визначають здатність матеріалу піддаватись технологічній переробці під час виготовлення та наступної обробцки, такі, як технологічність, полірувальність, подрібнюваність, гвоздимість, оброблюваність, розпилюваність, абразивність, формовність, розшаровуваність, злежуваність тощо.
6. Спеціальні властивості: декоративність (колір, блиск, фактура), акустичні властивості (звукопоглинання, звукопроникність, звукоізоляція), електропровідність, прозорість, газопроникність, радіаційна непроникність.
7. Експлуатаційні властивості характеризують здатність матеріалу чинити опір руйнівній дії зовнішніх факторів, тобто це такі властивості, як атмосферо- та повітростійкість, біостійкість, корозійна стійкість, старіння, надійність тощо.
Якщо проаналізувати надану вище класифікацію матеріалів, то можна стверджувати, що всі властивості базуються виключно на фізичних параметрах, які розглядаються та вивчаються у курсі фізики (наприклад, абразивність залежить від кристалічної будови тіла, звукоізоляція – від пористої структури матеріалу, морозостійкість – від капілярної будови тощо).