
- •Федеральное агентство морского и речного транспорта
- •Предисловие
- •Лекция 1. Предмет физики.
- •1. Кинематика. Движение тел.
- •2. Движение материальной точки.
- •3. Скорость.
- •4. Ускорение.
- •5. Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение.
- •6. Качение тела.
- •Лекция 2. Динамика материальной точки.
- •1. Первый закон Ньютона.
- •2. Второй закон Ньютона.
- •3. Третий закон Ньютона.
- •4. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес.
- •Силы упругости.
- •Силы трения.
- •Лекция 3. Закон сохранения импульса.
- •Введение.
- •Закон сохранения импульса.
- •Закон движения центра масс.
- •Движение тел с переменной массой. Реактивное движение.
- •Лекция 4. Закон сохранения энергии в механике.
- •Энергия, работа, мощность.
- •Потенциальная энергия.
- •Кинетическая энергия
- •Закон сохранения энергии.
- •Удар абсолютно упругих и абсолютно неупругих тел.
- •Лекция 5. Динамика вращательного движения твердого тела.
- •Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Кинетическая энергия.
- •2. Момент инерции твердого тела.
- •3. Моменты инерции тел различной формы.
- •4. Момент силы относительно неподвижной точки.
- •5. Момент силы относительно неподвижной оси.
- •6. Момент импульса относительно неподвижной точки.
- •7. Момент импульса относительно неподвижной осиz.
- •Лекция 6. Уравнения динамики вращательного движения.
- •1. Закон сохранения момента импульса.
- •2. Гироскоп.
- •Лекция 7 Колебания и волны.
- •Свободные гармонические колебания. Гармонический осциллятор.
- •Задача о колебании груза на пружине.
- •Задача о физическом маятнике.
- •Задача о математическом маятнике.
- •Скорость и ускорение при гармоническом колебании.
- •Энергия гармонического осциллятора.
- •Лекция 8. Сложение колебаний.
- •Сложение гармонических колебаний одного направления и одной частоты.
- •Биения.
- •Формула для сложения колебаний в общем случае для плоских волн.
- •Вынужденные колебания.
- •Затухающие колебания.
- •Механические волны (упругие волны)
- •Лекция 9 Уравнение плоской гармонической волны.
- •Фронт волны
- •Фазовая скорость.
- •Волновое уравнение.
- •Стоячие волны.
- •Звуковые волны.
- •Лекция 10 Механика жидкости
- •Линии и трубки тока. Неразрывность струи.
- •Уравнение Бернулли.
- •Ламинарное и турбулентное течение.
- •Силы сопротивления при движении тел в жидкостях. Закон Стокса. Число Рейнольдса.
- •Лекция 11 Физические основы молекулярно-кинетической теории газов.
- •1. История.
- •2. Идеальный газ. Параметры состояния газа. Уравнение состояния идеального газа.
- •3. Атомная единица массы (а.Е.М.).
- •4. Свойства идеального газа.
- •5. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
- •6. Основное уравнение кинетической теории газов (уравнение Клаузиуса).
- •Лекция 12 Первый закон термодинамики.
- •1. Термодинамические системы (тдс).
- •2. Внутренняя энергия систем.
- •3. Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы.
- •4. Работа газа при изменении его объема.
- •5. Теплоемкость.
- •Лекция 13 Термодинамические процессы.
- •1. Изохорный процесс
- •2. Изобарный процесс.
- •3. Изотермический процесс.
- •Лекция 14
- •4. Адиабатический процесс.
- •5. Политропический процесс.
- •Лекция 15 Второе начало термодинамики. Сущность второго начала термодинамики.
- •1. Введение
- •2. Обратимые и необратимые процессы.
- •3. Круговые процессы (циклы).
- •4. Прямой цикл (тепловая машина).
- •5. Обратный цикл (холодильник).
- •6. Цикл Карно. Произвольный обратимый цикл.
- •Лекция 16 Энтропия.
Силы упругости.
Сила, возникающая в результате деформации телаи направленная в противоположную сторону перемещения частиц тела при деформации,называется силой упругости.
Связь между силой упругости и удлинением тела при деформации была установлена английским ученым Гуком (1635-1703г.) в виде
,
- коэффициент жесткости, зависящий от
формы, размеров и материала тела, [
]=
н/м. Упругие силы – электромагнитного
происхождения.
Силы трения.
Силы трения зависят от скорости движения тел относительно друг друга. Силы трения называются внешними, если они действуют между различными телами.Если же трение происходит между различными частями одного и того же тела, например между различными слоями жидкости или газа, скорости которых меняются непрерывно от слоя к слою,то трение называется внутренним.
Трениемежду поверхностью тела и окружающей его жидкой или газовой прослойкой, а также трение между различными слоями такой средыназывается вязким.
Трение между телами без смазки называется сухим. Различают трение скольжения и качения.
Рассмотрим законы сухого трения. Такое трение возникает не только при скольжении тел, но и при покое.
Брусок не приходит в движение, пока
не достигнет
.
Значит
уравновешивалась какой то силой,
направленной противоположно, которая
и есть сила трения. Сила трения
автоматически принимает значение
внешней силы, пока тело не движется.
Максимальное значение силы трения покоя
равно
.
Если внешняя сила
,
то тело начинает двигаться, ускорение
будет определяться результирующей сил
и
скольжения.
Опытным путем Кулоном был установлен закон сухого трения Кулона:
Максимальная сила трения покоя. А также сила трения скольжения не зависит от площади соприкосновения тел и пропорциональна силе нормального давления
,
- коэффициент трения, зависящий от
природы и состояния трущихся поверхностей.
Найдем значение коэффициента трения.
Пусть тело находится на наклонной
плоскости.
Оно приходит в движение, когда составляющая
силы тяжести
больше силы трения
.
В начале движения
или
,
.
Коэффициент трения равен
,
при котором начинается скольжение тела
по наклонной плоскости.
Независимость силы трения от площади соприкосновения (кирпич) – скольжение начинается при одном и том же угле при разных гранях.
Смазка уменьшает трение в 10 раз.
Трение скольжения и трение качения.
Трение скольжения и трение качения
(шариковые и роликовые подшипники) имеет
вид
,
- радиус катящегося тела. Кроме трения
возникают силы сопротивления среды.
Сила трения зависит от скорости по
формуле
.
Величина коэффициентов зависит от формы
и размеров тела, состояния его поверхности
и от свойств среды, называемой вязкостью.
В глицерине коэффициенты больше, чем в
воде. Увеличивая поверхность тела и
придавая ей надлежащую форму, можно
сильно увеличить
.
На этом основано устройство парашюта.
Лекция 3. Закон сохранения импульса.
Введение.
В физике существуют величины, которые сохраняются во времени: энергия, импульс, момент импульса.
Законы сохранения универсальны. До сих пор не обнаружено ни одного явления, где бы законы сохранения нарушались. Законы сохранения являются незаменимым инструментом исследования. Когда силы неизвестны – явления можно изучить с помощью законов сохранения (элементарные частицы). С помощью законов сохранения можно получить решение более простым путем, без громоздких вычислений.