Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Коркурс Лекций 1.doc
Скачиваний:
285
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
3.29 Mб
Скачать

Федеральное агентство морского и речного транспорта

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Кафедра физики и химии

Пономарев О. А.

Кузьмичева В.А.

К У Р С Л Е К Ц И Й

по общей физике, ч. I

Механика и молекулярная физика

Альтаир МГАВТ

Москва 2007.

УДК 530.1

Пономарев Олег Александрович.

Кузьмичева Виктория Александровна

Курс лекций по общей физике, ч. I(Механика и молекулярная физика)

М.: Альтаир МГАВТ 2007. – 83 с.

Курс лекций по общей физике, ч. I(Механика и молекулярная физика) представляет собой тексты лекций по механике, молекулярной физике и термодинамике, составленных в соответствии с действующим Государственным общеобразовательным стандартом Министерства образования Российской Федерации.

Основные задачи курса вытекают из требований, предъявляемых к уровню знаний в области физики будущих специалистов водного транспорта, необходимых для успешного изучения технических дисциплин. Курс адаптирован для студентов МГАВТ технических специальностей.

Для студентов МГАВТ инженерно-технических факультетов и специальностей.

Рецензент:

Утверждено на заседании кафедры Физики и химии МГАВТ.

Протокол № 5 от 06.02. 2007 г.

© МГАВТ, 2007

© Авторы: Пономарев О. А. Кузьмичева В. А., 2007

Предисловие

Физика принадлежит к числу фундаментальных наук, составляющих основу теоретической подготовки инженеров. Без ее знания невозможна успешная деятельность инженера в любой области современной техники. Стремительное развитие новых поколений техники в современных условиях требует новых качеств от преподавателей и студентов для ее освоения. Это особенно касается нанотехнологий, энергетических машин, материалов и способов их обработки, новых методов проектирования, освоить которые без знаний основ физики невозможно. Высокие требования к инженерным разработкам подкрепляются жесткой конкуренцией идей и проектов, которые также невозможно грамотно сформулировать без знания физики. Важность изучения физики несомненна.

Функционирование морского и речного транспорта переходит на новый уровень (например, лазерная проводка судов и т.п.) и это требует от студентов МГАВТ глубоких знаний по физике. Предлагаемый курс адаптирован к начальному уровню подготовки студентов МГАВТ и доводит этот уровень подготовки до требований образовательного стандарта.

Программа курса (в 3-х частях) учитывает задачи, которые существуют в инженерном образовании в связи с перестройкой учебного процесса в вузах. Авторы пытаются связать классическую физику с современным состоянием этой науки ( вводят главы о полупроводниковых приборах, лазерных устройствах и т.п.). Это привело к пересмотру последовательности изложения курса.

Каждая часть курса состоит из 16 лекций (согласно часам, отведенным МГАВТ на изучение физики). В курсе отмечаются трудности и ошибки, которые подчас имеют место до сих пор. Отмечены границы применимости физических теорий и законов. При отборе материала использовался многолетний преподавательский опыт авторов по чтению курса общей физики в Уфимском государственном авиационном техническом университете (УГАТУ), Уфимском высшем военном авиационном училище летчиков (УВВАУЛ).

Авторы выражают глубокую благодарность за представленные конспекты некоторых лекций, полезные советы и замечания доц. Катальниковой Ирине Николаевне. Авторы благодарны заведующему кафедрой общей физики УВВАУЛ доц. Татаринову Льву Николаевичу за помощь при подготовке лекций в первом исходном варианте.

Авторы благодарны заведующему кафедрой общей физики и химии МГАВТ Савельеву Виталию Гавриловичу за полезную и стимулирующую поддержку при подготовке курса.

Авторы также искренне благодарны рецензентам, замечания которых способствовали значительному улучшению качества конспектов лекций.

Авторы.

Содержание

Предисловие 3

Лекция 1. Предмет физики. 6

1. Кинематика. Движение тел. 6

3. Скорость. 8

4. Ускорение. 8

5. Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение. 9

6. Качение тела. 11

Лекция 2. Динамика материальной точки. 13

1. Первый закон Ньютона. 13

2. Второй закон Ньютона. 13

3. Третий закон Ньютона. 14

4. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес. 14

5.Силы упругости. 15

6.Силы трения. 15

Лекция 3. Закон сохранения импульса. 18

1.Введение. 18

2.Закон сохранения импульса. 18

3.Закон движения центра масс. 19

4.Движение тел с переменной массой. Реактивное движение. 20

Лекция 4. Закон сохранения энергии в механике. 22

1.Энергия, работа, мощность. 22

2.Потенциальная энергия. 23

3.Кинетическая энергия 24

4.Закон сохранения энергии. 24

5.Удар абсолютно упругих и абсолютно неупругих тел. 24

Лекция 5. Динамика вращательного движения твердого тела. 26

1.Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Кинетическая энергия. 26

2. Момент инерции твердого тела. 27

3. Моменты инерции тел различной формы. 27

4. Момент силы относительно неподвижной точки. 29

5. Момент силы относительно неподвижной оси. 30

6. Момент импульса относительно неподвижной точки. 31

7. Момент импульса относительно неподвижной оси z. 31

Лекция 6. Уравнения динамики вращательного движения. 33

1. Закон сохранения момента импульса. 33

2. Гироскоп. 36

Лекция 7 Колебания и волны. 39

1.Свободные гармонические колебания. Гармонический осциллятор. 39

2.Задача о колебании груза на пружине. 39

3.Задача о физическом маятнике. 40

4.Задача о математическом маятнике. 40

5.Скорость и ускорение при гармоническом колебании. 41

6.Энергия гармонического осциллятора. 42

Лекция 8. Сложение колебаний. 44

1.Сложение гармонических колебаний одного направления и одной частоты. 44

2.Биения. 45

3.Формула для сложения колебаний в общем случае для плоских волн. 46

4.Вынужденные колебания. 47

5.Затухающие колебания. 48

6.Механические волны (упругие волны) 49

Лекция 9 Уравнение плоской гармонической волны. 51

1.Фронт волны 51

2.Фазовая скорость. 52

3.Волновое уравнение. 52

4.Стоячие волны. 53

5.Звуковые волны. 54

Лекция 10 Механика жидкости 56

1.Линии и трубки тока. Неразрывность струи. 56

2.Уравнение Бернулли. 57

3.Ламинарное и турбулентное течение. 59

4.Силы сопротивления при движении тел в жидкостях. Закон Стокса. Число Рейнольдса. 60

Лекция 11 Физические основы молекулярно-кинетической теории газов. 62

1. История. 62

2. Идеальный газ. Параметры состояния газа. Уравнение состояния идеального газа. 62

3. Атомная единица массы (а.е.м.). 62

4. Свойства идеального газа. 63

5. Уравнение Менделеева-Клапейрона. 63

6. Основное уравнение кинетической теории газов (уравнение Клаузиуса). 64

Лекция 12 Первый закон термодинамики. 66

1. Термодинамические системы (ТДС). 66

2. Внутренняя энергия систем. 66

3. Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы. 67

4. Работа газа при изменении его объема. 68

5. Теплоемкость. 68

Лекция 13 Термодинамические процессы. 70

1. Изохорный процесс 70

2. Изобарный процесс. 70

3. Изотермический процесс. 71

Лекция 14 73

4. Адиабатический процесс. 73

5. Политропический процесс. 74

Лекция 15 Второе начало термодинамики. Сущность второго начала термодинамики. 78

1. Введение 78

2. Обратимые и необратимые процессы. 78

3. Круговые процессы (циклы). 78

4. Прямой цикл (тепловая машина). 79

5. Обратный цикл (холодильник). 79

6. Цикл Карно. Произвольный обратимый цикл. 80

Лекция 16 Энтропия. 81