- •Механика и молекулярная физика Учебное пособие
- •Введение
- •Список рекомендуемой литературы
- •Часть 1 механика
- •1. Теоретическая часть
- •1.1 Кинематика поступательного и вращательного движения
- •1.2. Динамика поступательного движения
- •1.3. Динамика вращательного движения
- •1.4. Работа и механическая энергия
- •1.5. Законы сохранения
- •1.5.1. Закон сохранения импульса
- •1.5.2. Закон сохранения момента импульса
- •1.5.3. Закон сохранения механической энергии
- •1.6. Механические колебания
- •2. Рекомендации к решению физических задач
- •3. Примеры решения задач
- •3.1. Кинематика поступательного и вращательного движения План решения кинематических задач
- •3.2. Динамика поступательного и вращательного движения План решения задач с помощью законов динамики
- •Решение
- •3.3. Законы сохранения План решения задач с использованием законов сохранения: зси, зсми и зсмэ
- •3.4. Механические колебания
- •Часть 2 молекулярная физика и термодинамика
- •4. Теоретическая часть
- •4.1. Молекулярная физика
- •4.1.1. Основные параметры и уравнение состояния идеального газа
- •4.1.2. Средняя энергия молекулы газа. Внутренняя энергия идеального газа
- •4.1.3. Распределение молекул идеального газа по скоростям – закон Максвелла
- •4.1.4. Явления переноса: диффузия, внутреннее трение, теплопроводность
- •4.2. Термодинамика
- •4.2.1. Первое начало термодинамики. Работа газа и теплота
- •4.2.2. Круговой процесс (цикл). Цикл Карно и его кпд
- •4.2.3. Энтропия. Второе начало термодинамики. Расчет приращения энтропии
- •5. Рекомендации к решению задач по разделу «молекулярная физика и термодинамика»
- •6. Примеры решения задач
- •6.1. Молекулярная физика Методика решения задач
- •Решение
- •Решение
- •6.2. Термодинамика Методика решения задач с помощью законов термодинамики
- •Заключение
- •Оглавление
- •Часть 1 механика
- •Часть 2 молекулярная физика и термодинамика
Заключение
Рассматривая способы решения предложенных задач, видим, что большая часть задач по разделу «механика» решается с использованием законов сохранения.
В связи с этим отметим, что применение законов сохранения представляет собой единственный путь решения физических задач в тех случаях, когда неизвестен закон сил. Это относится к силам, возникающим при неупругой деформации тел, силам мышц человека, силе трения при движении человека, силе трения качения и другим.
Наряду с этим, применение законов сохранения эффективно в тех случаях, когда сила или момент силы изменяется при движении. В таких задачах использование законов динамики требует вычисления интегралов, содержащих более одной переменой, и потому является достаточно сложным. В то же время применение законов сохранения дает сравнительно простой и надежный путь решения.
Следует заметить, что динамические функции механической системы: импульс, момент импульса, механическая энергия, – сохраняются при выполнении определенных условий (замкнутость системы тел, консервативность сил взаимодействия и других). Поэтому выбору того или иного закона сохранения, например, при вращательном движении – ЗСМИ или ЗСМЭ, должен предшествовать анализ сил взаимодействия между телами механической системы и внешних сил.
При рассмотрении термодинамической системы, вычисляя теплоту, переданную газу, и совершенную им работу, в ряде задач использовали первое начало термодинамики – закон сохранения энергии в тепловых процессах.
Отметим, что, как показывают расчеты, выполненные в задачах, величины работы и теплоты различны в разных процессах, т. е. они действительно являются характеристиками процессов, в отличие от функций состояния системы – внутренней энергии и энтропии. Приращения этих величин зависят только от параметров начального и конечного состояния термодинамической системы.
Уравнение состояния идеального газа: уравнение Клапейрона–Менделеева, – является необходимым при решении большей части задач по разделу «Молекулярная физика и термодинамика».
Оглавление
Введение …………………………………………………….……….………..3
Список рекомендуемой литературы …….………………….……………….5
Часть 1 механика
1. Теоретическая часть
1.1 Кинематика поступательного и вращательного движения ..…………..6
1.2. Динамика поступательного движения ………………………………..7
1.3. Динамика вращательного движения ..………………………….………8
1.4. Работа и механическая энергия ….…………………………………......9
1.5. Законы сохранения …………………..……………………..…… . . . . .11
1.5.1. Закон сохранения импульса …...….…..………………………. . . . . 11
1.5.2. Закон сохранения момента импульса .…….…………………...........12
1.5.3. Закон сохранения механической энергии .……..………….………..12
1.6. Механические колебания ……….…….……………………….............13
2. Рекомендации к решению физических задач ………..…..……………..14
3. Примеры решения задач
3.1. Кинематика поступательного и вращательного движения
План решения кинематических задач ….………………………………….15
3.2. Динамика поступательного и вращательного движения
План решения задач с помощью законов динамики …..…..……………..20
3.3. Законы сохранения
План решения задач с использованием законов сохранения: ЗСИ,
ЗСМИ и ЗСМЭ …………………………………………..….……................28
3.4. Механические колебания ………………………………………………41
