Учебно-методические материалы

1. Методические указания к лабораторным работам, изд. ТПУ.

2. Физические основы механики. Методические указания по решению задач для студентов заочного обучения. – Томск, изд.ТПУ, 1997г. – 20с.

3. Основы молекулярной физики и термодинамики. Учебное пособие по решению задач. – Томск, изд.ТПУ, 2000г.

4. Рабочие тетради.

Методические указания по выполнению контрольной работы №1

В контрольную работу №1 включены задачи, дающие возможность проверить знания студентов по ключевым вопросам классической механики и основам молекулярной физики и термодинамики.

Решая задачи по кинематике, в которых необходимо использовать математический аппарат дифференциального и интегрального исчисления, студент должен научиться определять мгновенные скорости и ускорения по заданной зависимости координат от времени и решать обратные задачи.

При решении задач на динамику рекомендуется придерживаться следующего порядка:

1. Сделать чертеж, выбрать систему отсчета.

2. Учесть все силы, действующие на данное тело. Указывая силы, необходимо руководствоваться третьим законом Ньютона:

;

3. Записать второй закон Ньютона в векторной и скалярной формах для каждого тела:

;

4. Решить уравнение или систему уравнений.

В задачах на тему “Основы молекулярно-кинетической теории” внимание уделено таким вопросам, как уравнение Менделеева – Клапейрона , уравнение молекулярно-кинетической теории , средние кинетические энергии поступательного и вращательного движения молекулы, статистическое распределение молекул по скорости и по энергии. Задачи на тему “Основы термодинамики” охватывают такие важные соотношения и понятия, как первое начало термодинамики, внутренняя энергия, работа при различных изопроцессах и адиабатном процессе, второе начало термодинамики, энтропия идеального газа, которая в отличии от количества теплоты является функцией состояния.

Примеры решения задач

Пример 1

Тело массой кг под действием силы движется прямолинейно. Зависимость пути, пройденного телом от времени задана уравнением . Определить работу силы за секунд с начала ее действия.

Решение

Работа, совершенная любой силой, выражается через интеграл:

;

Силу, действующую на тело, определим по второму закону Ньютона:

;

где – мгновенное значение ускорения.

;

м/с².

Тогда – сила постоянная, от времени не зависит.

Так как зависит от времени, из формулы найдем

;

Подставим в формулу для работы силу и

Ответ: А=960 Дж.

Пример 2

Две гири разного веса соединены нитью и перекинуты через блок, момент инерции которого кг·м² и радиус см. Блок вращается с трением и момент силы трения равен н·м. Найти разность натяжений нити по обе стороны блока, если известно, что блок вращается с постоянным угловым ускорением рад/с².

Решение

1. С истему отсчета связали с лабораторией.

2. На гири действуют силы натяжения и . Эти же силы и действуют на блок (по 3-ему закону Ньютона).

3. Составим уравнение вращательного движения блока:

;

где – момент сил трения;

– момент сил

натяжения.

4. Решим уравнение вращательного движения:

;

Н.

Ответ: 99,5 Н

Пример 3

В баллоне емкостью дм³ содержится кислород при температуре ^oС и под давлением 10⁷ Па. Нагреваясь солнечными лучами, кислород получил 8350 Дж теплоты. Определить температуру и давление кислорода после нагревания.