Описание курса

Физика (көне грекше: φύσις — табиғат) — зат әлемді және оның қозғалысын зерттейтін ғылым. Бұл жөнінде физика күш, энергия, масса, оқтама т.б. сияқты тұжырымдамалармен шұғылданады.

Жалпы мағынасы бойынша физика — табиғаттың негізгі (іргелі) қарым-қатынастарын, заңдылықтарын зерттейді. Физика ғылымы ең жалпы және негізгі болатын, затты әлемнің күйін, өзгеруін және құрылымын анықтайтын жаратылыстану бөлімі болып келеді.

Механиканың негізгі анықтамалыры

шамалар	өлшем бірліктері	анықтамасы
S	м	жол
v	м/с	жылдамдық
t	с	уақыт
x	м	координата
a	м/с2	үдеу
ω	рад/с	бұрыштық жылдамдық
T	с	период
ν	Гц	жиілік
aц	м/с2	центрге тартқыш үдеу
R	м	радиус

Тәжірибелік және теориялық физика

Физика негізінде тәжірибелік және теориялық физика болып екіге бөлінеді. Физиктердің көпшілігі таза теоретик немесе таза тәжірибеші болғанымен, ал екі физика екі бөлек боп көрінгенімен шын мәнінде ол олай емес. Тәжірибелік және теоретикалық физика бірге хабарласа отырып дамиды. Бір мәселемен теоретиктер де, тәжірибешілер де шұғылдануы мүмкін. Алғашқылары қолда бар тәжірибелік хабарларды сипаттай отырып болашақ нәтижелерді теориялармен болжам жасайды, екіншілері бар теорияларды тәжірибелер қояйып тексере отырып жаңа нәтижелер табады.

Теория	Негізгі бөлімдері	Ұғымдар
Кинематика және Динамика	Қозғалыс — Вектор — Ньютонның механика заңдары — Лагранж механикасы — Гамильтон механикасы — Хаос Теориясы — Гидродинамика	Уақыт — Энергия — Қозғалыс — Масса — Ұзындық — Жылдамдық — Күш — Қуат — Механикалық жұмыс — Сақталу зандары — Инерция моменті — Күш моменті — Толқын
Электромагнетизм	Электростатика — Магнитостатика — Магнетизм — Максвел тендеулері — Электродинамика	Электр зарияды — Кернеу — Ток —
Термодинамика және Статистикалық физика	Жылу машиналары — Молекулалық Кенетикалық теориялар	Температура — Больцман Тұрақтысы
Кванттық механика	Шрёдингер теңдеу	Толқын функциясы

 

Список всех тем

• Кинематика

• Динамика

• Жұмыс.Қуат. Энергия

• Cақталу заңдары

• Денелердің тепе-теңдік шарты

• Механикалық тербелістер мен толқындар

• Қысым. Гидромеханика

• Молекулалық физика. Жылу құбылыстары

• Термодинамика

• Электростатика

• Тұрақты ток

• Магнетизм

• Электромагниттік тербелістер мен толқындар

• Оптика

• Кванттық физика

• Атомдық және ядролық физика

Кинематика

Кинематика – механикалық қозғалыстың себебін түсіндірмей, қозғалыстың математикалық сипаттамасын қарастыратын механиканың бөлімі.

Кинематиканың негізгі ұғымдары

Материялық нүкте – қозғалыстың қарастырылып отырған жағдайында өлшемдері еленбейтіндей денені айтады. Мысалы: Бала – мектептен үйге дейін 1км немесе одан да көп қашықтықты жүріп өтсе, материялық нүкте болып есептеледі. Бала – ертеңгілік денешынықтыру жаттығуларын жасап жатқанда, материялық нүкте деуге болмайды.

Қозғалыстың салыстырмалылығы - әр түрлі денеге қатысты, дене әр түрлі қозғалады (тыныштық – қозғалыстың белгілі бір жағдайы). Мысалы: жүзгіш қайық үстіндегі бақылаушыға және жағадағы бақылаушыға қатысты, әр түрлі жылдамдықпен қозғалады.Қозғалыс траекториясы – дене бойымен қозғалатын сызық.

S[м] ← Жүрілген жол – дене бойымен қозғалған траекторияның ұзындығы.

[м] ← Орын ауыстыру – қозғалыс траекториясының бастапқы

және соңғы нүктелерін қосатын бағытталған кесінді (сурет).

Өзінің сандық мәнімен қоса кеңістіктегі бағытымен де сипатталатын шамалар векторлық шамалар деп аталады. Мысалы, жылдамдық, орын ауыстыру, үдеу, күш, импульс, т.б. Вектордың сандық мәні оның модулі деп аталады. Векторларға амалдар қолдануда математика курсындағы векторларды қосу ережелері қолданылды.

Дене координаталары х0, y0 болатын М0нүктеден координаталары М (х,у) нүктеге S орын ауыстырды делік. Sх, Sу [м] ← Орын ауыстырудың Х, У осьтеріндегі проекциялары. Дененің бастапқы орнының координаталарын x0 және y0деп, ал келесі орнының координаталарын – x және y деп белгілейміз. Суреттен x=x0+Sx, y=y0+Sy. Осыдан Sx = x- x0, Sy=y-y0.

 

Санақ жүйесі – санақ денесімен байланысқан координаталар жүйесі және уақыт өлшейтін прибор.

Координаталар жүйесі:

а) бірөлшемді		(соқпақ жол, трасса, т.б)
б)екі өлшемді		(су бетіндегі жүзгіш, теңіздегі кеме, т.б)
в) үшөлшемді		(ұшақ, ғаламшарлар, т.б.)

 

Жылдамдық - бірлік уақыт ішіндегі дененің орынауыстыруының мәнін көрсететін векторлық шама [м/с]. Жиі кездесетін жылдамдықтың өлшем бірлігі – км/сағ. 1 м/с = 3,6 км/сағ.

Лездік жылдамдық - траекторияның берілген нүктесіндегі, берілген уақыт мезетіндегі дененің жылдамдығы  [м/с], вектор.

Орташа жылдамдық- барлық жүрген жолдың барлық уақытқа қатынасымен өлшенетін физикалық шама

 [м/с], скаляр.

Конспект сұрақтар

·  Футболшыны материалдық нүкте деп санауға болатын жағдай. 1. Ол алаңның ортасынан қарсыластарының қақпасына қарай жүгіріп бара жатыр. 2. Ол төрешімен таласуда. 3. Дәрігер оған көмек көрсетуде.

·  Жаяу адам алдымен оңтүстікке қарай 3 км, содан соң шығысқа қарай тағы да 4 км жүрді. Оның жасаған орын ауыстыруының модулі 

·  Доп 3 м биіктіктен еденге түсіп, одан ыршып 1 м биіктікке көтерілгенде, оны ұстап алды. Доптың жолы және орынауыстыруы

·  Дене координаттары x₁=0, y₁=2 м болып келген нүктеден координаттары x₂=4 м, y₂=-1 болатын нүктеге орын ауыстырады. Дененің орынауыстыруы және оның координаттар осіндегі проекциялары

·  Футболшы футбол алаңында солтүстікке қарай 40 м, шығысқа қарай 10 м, оңтүстікке 10 м, тағы шығысқа 30 м жүріп өтті. Оның орын ауыстыру модулі. 

·  Материалдық нүкте радиусы 2 м шеңбердің бойымен қозғалады. Айналманың 1/4  бөлігіндегі жол мен орын ауыстыру модулі

·  Бала үйден шығады және түзу көшелердің бойымен  алдымен 2 квартал шығысқа, ал содан кейін 2 квартал солтүстікке қарай жүреді. Егер кварталдың ұзындығы 150 м болса, онда баланың жүрген жолы және орын ауыстыру модулі

·  Егер материялдық нүкте жолдың бірінші жартысын бірқалыпты υ1  жылдамдықпен,  ал  екінші жартысын υ2  жылдамдықпен  қозғалса, онда нүктенің орташа  жылдамдығы

·  Пойыз жолдың жартысын 70 км/сағ, екінші жартысын  30 км/сағ жылдамдықтармен жүріп өтті.  Пойыздың орташа жылдамдығы

·  Велосипедші жолдың бірінші жартысын 12км/сағ жылдамдықпен, ал екінші жартысын υ2 жылдамдықпен жүріп өтеді. Егер барлық жолдағы оның қозғалысының орташа жылдамдығы 8 км/сағ-қа тең екендігі белгілі болса, онда оның υ2 жылдамдығы

Бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс

Бірқалыпты түзусызықты қозғалыс – кезкелген бірдей уақыт аралығында дене бірдей орынауыстыру жасайтын қозғалыс.

Жылдамдық – дененің бірлік уақыт ішіндегі орынауыстыруын көрсететін векторлық физикалық шама υ-const.

Дене координата осінің оң бағытымен орынауыстырса, υ>0; дене х осіне қарсы бағытта қозғалса, υ<0.

Орынауыстыру
	– орынауыстыру векторының х осіндегі проекциясы

Қозғалыстағы денелердің кездесу орнында x₁=x₂ яғни олардың координаталары өзара тең. Осы теңдікті пайдаланып, денелердің кездесу уақытын және кездесу координатасын анықтауға болады.

Қозғалысты графикпен сипаттау – механикалық қозғалысты зерттеудің тиімді әдістерінің бірі. График арқылы дененің кез келген уақыт мезетіндегі қозғалысты сипаттайтын шамалардың мәндерін анықтауға болады. Сонымен қатар қозғалыстың түрлерінің сипатын оңай табуға болады.

υ1х= 6 м/с, υ2х= 2 м/с υ3х= 4 м/с, υ4х= - 2 м/с	Sх= υх·t	х1= υ1х·t, х2= υ2х·t, х3=100+υ3хt, х4= 100-υ4хt,
Жылдамдықтың уақытқа тәуелділігі	Орынауыстырудың уақытқа тәуелділігі	Координатаның уақытқа тәуелділігі

Конспект сұрақтар

·  250  км қашықтықты 0,5 сағатта өткен ұшақтың жылдамдығы

·  Жүк автомобилінің қозғалыс теңдеуі x1=-270+12t, ал осы тас жолдың жиегімен кележатқан адамның қозғалыс теңдеуі  x2=-1,5t,  олардың кездесу уақыты және орыны

·  Автомобиль көпірмен бірқалыпты 18 км/сағ жылдамдықпен қозғалып келеді. Егер көпірдің ұзындығы  480 м болса, автомобильдің көпірден өту уақыты

·  Ұзындығы 240 м пойыз бірқалыпты қозғала отырып, көпірді 2 мин аралығында жүріп өтеді. Егер көпірдің ұзындығы 360 м болса, онда пойыздың жылдамдығы

·  ОХ өсінің бойымен екі дене қозғалады. Олардың координаталары X₁=63-6t және X₂=-12+4t тендеулеріне сәйкес өзгереді. Денелердің кездесу уақыты мен координатасы

Қозғалыстың салыстырмалылығы

Механиканың ең маңызды принциптерінің қатарына Г.Галилей тұжырымдаған салыстырмалық принципі жатады. И. Ньютон оны механиканың басқа заңдарының жүйесіне ендірді. XX ғасырдың басында А.Эйнштейн осы принцип негізінде салыстырмалықтың жаңа теориясын жасады. Г.Галилейдің салыстырмалық принципіне сәйкес барлық инерциялық санақ жүйелеріндегі механикалық құбылыстар бірдей жүреді. Барлық инерциялық санақ жүйелері бірдей құқылы. Мысалы, тұрақты жылдамдықпен қозғалып келе жатқан вагон ішіндегі денелер қозғалысын бақыласақ, нәтиже тура сондай болады: бақылаушы отырған орындық сол орнында қалады, үстел үстіне құлаған нәрсе вагон еденіне түседі, вагон еденіне түсу уақыты сондай биіктіктен дененің жерге түсу уақытына тең. Жолаушы терезеден қозғалмайтын санақ жүйелеріне (ағашқа, бағанға т.б.) қарамаса поездың тұрғанын немесе қозғалыста екенін ажырата алмайды.

Галилейдің түрлендіруі бойынша t’, υ’, S’ - қозғалмайтын санақ жүйесі t, υ, S – қозғалатын санақ жүйесі U – қозғалатын санақ жүйесіндегі дененің жылдамдығы Дененің қозғалмайтын санақ жүйесіне қатысты жылдамдығы дененің санақ жүйесіне қатысты жылдымдығы және қозғалатын санақ жүйесінің өзінің жылдамдығының геометриялық қосындысына тең Жылдамдықтарды қосудың классикалық заңы .

 

Галилейдің салыстырмалылық принципі

Барлық инерциялық санақ жүйелері бірдей. Бұл механиканың заңдарының барлық санақ жүйелерінде бірдей өрнектелетінінен көрінеді.

Инерциялдысанақжүйесі →

Денеге басқа денелер әрекет етпегенде немесе олардың әрекеті теңгерілгенде, дене бірқалыпты түзу сызықты қозғалатын санақ жүйелері.

 

Конспект сұрақтар

·  Қозғалмай тұрған жолаушы метрополитен эскалатормен 1 мин, ал қозғалмайтын эскалатормен 3 мин көтеріледі. Қозғалыстағы эскалатор арқылы жолаушының көтерілу уақыты

·  Катер екі пункттің арасын өзенен төмен   ағыс бойынша 8 сағатта, ал кері 12 сағатта жүзіп өтеді. Катердің тынық судағы сондай қашықтықты жүзіп өту уақыты

·  Қайықтың суға қатысты жылдамдығы өзенің ағыс жылдамдығынан   n  есе артық болса, екі пункт арасында ағысқа қарсы жүзгендегі уақыт ағыс бойымен жүзгендегі уақыттан 

·  6 км/сағ жылдамдықпен жүзген салда перпендикуляр бағытта 8 км/сағ  жылдамдықпен адам жүріп келеді. Жағамен байланысқан жүйедегі адам жылдамдығы

·  Ұзындығы l1 =630 м жүк пойызы  және l2=120 м жүрдек пойызы параллель жолдармен бір бағытта υ1= 48,6 км/сағ      және   υ2= 102,6 км/сағ жылдамдықтармен жүріп келеді. Жүрдек пойыздың  жүк пойызын қуып жету уақыты

Теңүдемелі түзусызықты қозғалыс

Кең тараған механикалық қозғалыстардың бірі – айнымалы қозғалыс, траекторияның әрбір нүктесінде жылдамдық өзгеріп отырады. Айнымалы қозғалыстың қарапайым түрі теңайнымалы қозғалыс. Оның теңүдемелі және теңбаяулайтын түрлері бар. Теңүдемелі қозғалыс кезінде жылдамдығы әр уақыт бірлігінде бірдей шамаға артып отырады, ал теңбаяулайтын қозғалыста жылдамдық әр уақыт бірлігінде бірдей шамаға кеміп отырады. Мысалы: таудан сырғанаған шана немесе тауға көтерілген дене.

Теңүдемелі түзусызықты қозғалыс – дене кез келген тең уақыт аралығында жылдамдығы бірдей шамаға өзгеретін қозғалыс. (бірдей t, бағыты сақталады).

Үдеу [м/с²] – бірлік уақыт ішінде жылдамдық өзгерісін көрсететін векторлық физикалық шама. Өлшем бірлігі м/с²

Бірқалыпты түзусызықты қозғалыста υ-const жылдамдық тұрақты болғандықтан a=0

Лездік жылдамдық.

кезкелген уақыт мезетіндегі жылдамдық
бастапқы жылдамдық (t=0 болған кездегі)

Егер бастаптқы жылдамдық және үдеу векторларының проециясынын бағыттары бірдей болса, дене жылдамдығының модулі артады, яғни қозғалыс теңүдемелі болады. Бастапқы жылдамдық және үдеу векторларының проекциясының бағыттары қарама-қарсы болса, дене жылдамдығының модулі кемиді, яғни қозғалыс теңбаяу болады.

Орынауыстыру – дененің жүрілген жолының (орынауыстыруының) сандық мәні V(t) графигіндегі фигураның ауданына тең.

а, b (υ, υ₀) – трапецияның табандары;

h (t) – трапецияның биіктігі;

S – трапецияның ауданы

графиктегі фигура – трапеция түрінде кескінделеді (жүрген жол)

Формуланы қорыту	Формулалар:

в) Дененің n-ші секундтағы орынауыстыруы 

Тең үдемелі қозғалыстың координатасының теңдеуі 

х₀ – бастапқы координата, S_x– Х осіндегі орынауыстырудың проекциясы.

а(t) үдеу графигі, a-const	S(t) жолдың графигі
υ(t) жылдамдықтың графигі	х(t) координатаның графигі

Конспект сұрақтар

·  Бірқалыпты қозғалыс кезіндегі үдеу

·  Нүктенің жылдамдығы υ=4t+8  заңы бойынша өзгереді. Нүктенің үдеуі

·  20 м/с бастапқы жылдамдықпен түзусызықты қозғалып келе жатқан дене, 4 м/с2 үдеумен тежеле бастады. 4 с-тан кейінгі дененің жылдамдығы:

·  Орнынан 1 м/с2 тұрақты үдеумен қозғалған пойыздың 10 с-тағы жүрген жолы

·  Қозғалыстағы дене жылдамдығының теңдеуі . Орынауыстырудың теңдеуі  және бастапқы жылдамдық пен үдеу

·  Суретте берілген жылдамдық графигі бойынша алғашқы 5 с аралығындағы дененің орташа жылдамдығы 

·  Тежелу басталғанда, локоматив бағдаршамнан 500 м қашықтықта еді. Және осы мезетте оның жылдамдығы 72 км/сағ болатын. Егер локоматив 0,1 м/с2 үдеумен тежелсе, 40 с өткенде оның бағдаршаммен салыстырғандағы орны

·  Екі мотоциклшінің қозғалыстары  және  арқылы берілген. Олардың кездесу уақыты

·  Екі дененің қозғалыс теңдеулері  және . Олардың кездесетін орны мен уақыты·  Бірқалыпты үдемелі қозғалыс кезінде дене тыныштық күйінен бастағанда 5 - ші секундта 90 см жүреді. 7 - ші секундтағы дененің жүрген жолы