ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

технический университет»

С.А. Антипов Т.Л. Тураева

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ

ПО РАЗДЕЛАМ ФИЗИКИ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2012

УДК 681.3; 53

Антипов С.А. Типовые задачи по разделам физики: учеб. пособие / С.А. Антипов, Т.Л. Тураева. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012. 109 с.

Учебное пособие предназначено для профессорско-преподавательского состава, обеспечивающего реализацию в ВГТУ образовательных программ по дисциплине «Физика», а также для преподавателей цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин, кроме того, преподавателей дисциплин других циклов для планирования и реализации междисциплинарных связей.

Учебное пособие может быть использовано студентами.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлениям подготовки, реализуемым в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», дисциплине «Физика».

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD XP и содержится в файле «Типовые задачи по разделам физики.doc».

Рецензенты: кафедра теоретической физики Воронежского государственного педагогического университета (д-р физ.-мат. наук, проф. В.М. Зеленев);

канд. физ.-мат. наук, доц. А.А. Долгачев

© Антипов С.А., Тураева Т.Л., 2012

© Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012

Предисловие

Настоящее учебное пособие предназначено для организации и проведения учебных занятий по физике со студентами всех направлений подготовки (специальностей) технической направленности, реализуемыми в Воронежском государственном техническом университете в соответствии с ФГОС ВПО 3-го поколения.

Учебное пособие в качестве примерного предназначено для профессорско-преподавательского состава, обеспечивающего реализацию в ВГТУ программ по дисциплине «Физика», а также для преподавателей цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин, кроме того, преподавателей дисциплин других циклов для планирования и реализации междисциплинарных связей.

Учебное пособие может быть использовано студентами.

Примерное содержание разделов учебной дисциплины «физика» для всех направлений подготовки (специальностей) технической направленности

(выдержки из примерных программ дисциплины «Физика» федерального компонента цикла общих, математических и естественнонаучных дисциплин для ФГОС 3-го поколения)

МУ – минимальный уровень;

БУ – базовый уровень;

РУ – расширенный уровень

Введение

Физика в системе естественных наук. Общая структура и задачи дисциплины «Физика». Экспериментальная и теоретическая физика. Физические величины, их измерение и оценка погрешностей. Системы единиц физических величин. Краткая история физических идей, концепций и открытий. Физика и научно-технический прогресс.

1. Механика

Кинематика.

(МУ) Основные кинематические характеристики криволинейного движения: скорость и ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорение. Кинематика вращательного движения: угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением.

(БУ) Пространство и время в механике Ньютона. Системы координат и их преобразования. Физический смысл производной и интеграла.

Динамика.

(МУ) Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона. Масса, импульс, сила. Уравнение движения материальной точки. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Закон всемирного тяготения. Силы сопротивления.

(БУ) Интегрирование уравнений движения, роль начальных условий. Центр масс механической системы, закон движения центра масс. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.

(РУ) Связь закона сохранения импульса с однородностью пространства. Границы применимости классической механики.

Момент импульса.

(МУ) Момент импульса материальной точки и механической системы. Момент силы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса механической системы.

(БУ) Движение в поле центральных сил. Законы Кеплера.

(РУ) Связь закона сохранения момента импульса с изотропностью пространства.

Энергия.

(МУ) Сила, работа и потенциальная энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Работа и кинетическая энергия. Закон сохранения полной механической энергии в поле потенциальных сил.

(БУ) Связь между силой и потенциальной энергией. Градиент скалярной функции. Столкновения тел. Неупругое и абсолютно упругое столкновение.

(РУ) Связь закона сохранения энергии с однородностью времени.

Динамика вращательного движения.

(МУ) Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела с закрепленной осью вращения. Момент импульса тела. Момент инерции. Формула Штейнера. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела.

(БУ) Гироскопические силы. Гироскопы и их применение в технике.

(РУ) Углы Эйлера. Тензор инерции. Прецессия и нутация гироскопа. Неинерциальные системы отсчета. Элементы классической теории гравитации. Приливы.

Элементы механики сплошных сред.

(МУ) Общие свойства жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. Идеально упругое тело. Упругие напряжения и деформации. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона.

(БУ) Кинематическое описание движения жидкости. Векторные поля. Поток и циркуляция векторного поля. Уравнения движения и равновесия жидкости. Энергия упругих деформаций твердого тела.

(РУ) Вязкая жидкость. Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости. Ламинарное и турбулентное движение. Число Рейнольдса. Лобовое сопротивление при обтекании тел.

Релятивистская механика.

(МУ) Принцип относительности и преобразования Галилея. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности. Постулаты специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна. Относительность одновременности и преобразования Лоренца. Сокращение длины и замедление времени в движущихся системах отсчета. Релятивистский импульс. Взаимосвязь массы и энергии. СТО и ядерная энергетика.

(БУ) Преобразование скоростей в релятивистской кинематике. Сохранение релятивистского импульса. Релятивистская энергия.

(РУ) Четырехмерное пространство-время и его псевдоевклидова метрика. Понятие релятивистского интервала. Столкновения релятивистских частиц.