Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Альметьевский государственный нефтяной институт

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Кабиров

.pdf

Скачиваний:

103

Добавлен:

15.05.2015

Размер:

421.07 Кб

Скачать

☆

1 / 51 2 3 4 5 > Следующая >>>

Министерство образования Республики Татарстан

НИ

Альметьевский государственный нефтяной институт

Н.К. Двояшкин, А.А.Ушаков, Р.Р. Кабиров

АГ

ека

Контрольные заданият

по курсу общей фо зики

для студентов заочной формы обучения

ая

Часть I

Механика. Молекул рная физика. Термодинамика

нн

Эл

Альметьевск 2004

УДК530 (076)

НИ

Д- 24

Д-24

Двояшкин Н.К., Ушаков А.А., Кабиров Р.Р.

Контрольные задания по курсу общей физики для студентов

заочной формы обучения: Сборник задач. – Альметьевск:

льметьевский

государственный нефтяной институт, 2004. - 48с.

АГ

Данный сборник предназначен для контроля знаний студентов заочных

отделений технических ВУЗов, самостоятельно изучающих курс общей физики.

Он содержит основные

формулы,

примеры

решения задач, контрольные

задания

и некоторые

справочные

таблицы

ека

по разделам

“Механика” и

“Молекулярная физика”.

Печатается по решению учебно-методического совета АГНИ.

Рецензенты: кафедра молекулярной физики КГУ, зав. кафедрой д.ф.м.н.,

профессор В. Д. Скирда и

К.ф.м.н., старший научный сотрудник ИОФХ КНЦ РАН (г.

Казань) Н. М. Азанчеев

нн

ая

Эл

нефтяной институт, 2004

Предисловие	НИ

Данный сборник предназначен для контроля знаний студентов технических ВУЗов заочной формы обучения, самостоятельно изучающих курсАГобщей

физики. Он содержит общие методические указания, основные формулы, примеры решения задач, контрольные задания и некоторые справочные таблицы. В зависимости от особенности учебных планов разных

специальностей даны	три таблицы вариантов контрольных работ. вторы
выражают сердечную	т	ека
выражают сердечную	признательность рецензентам,	взявшим на себя труд

просмотра рукописи и их критическим замечаниям, которые были с удовлетворением приняты.

При изучении курса общей физики работа студентов-заочни ов состоит из следующих основных элементов: самостоятельного изуч ния физики по учебникам и учебным пособиям, выполнения контрольных и лабораторных

работ, сдачи зачётов и экзаменов.			о
		и	о
I Самостоятельная работа по учебникам и учебным пособиям
а) Выбрать какое – либо учебное пособие в качестве основного для данного
	л

раздела физики. Замена одного учебника друг м может привести к утере логической связи между отдельными вопросами, и поэтому только тогда, когда основное пособие не даёт полного ответа на некоторые вопросы, нужно

обратиться к другим источникам.

б) При работе с книгой следует составлять конспект, записывать основные

понятия, формулы и

законы,

делать чертежиб

решать типовые задачи.

Предпочтение следует отдавать с стеме ед ниц СИ.

ая

Указания к решению задач

При выполнении задания предполагается следующий порядок решения

задачи:

а)

Внимательно прочит ть и вникнуть в условие задачи, записать известные

физические величины (д нные) и ту или те, которые нужно найти (искомые).

б)

Перевести

да

ые задачи в единую систему

единиц

измерения,

предпочтение следует отдавать системе СИ.

в) Указать ос ов ые законы и формулы, на которых базируется решение,

дать

формулировку этих

законов,

разъяснить

буквенные

словесную

обозначения ф рмулнн. Выполнить, если это необходимо чертёж или рисунок,

указав на нём данные задачи.

г)

решение

задачи

краткими,

но

исчерпывающими

Соп овождая

пояснениями, выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин,

заданных в условии задачи.

д) Подставить в полученную рабочую формулу вместо буквенных символов

числовые данные и произвести математический расчёт в единицах одной
Эл
сист мы.
	3

е)

НИ

Оценить правдоподобность полученного результата. В ряде случаев такая

оценка позволяет обнаружить ошибку. Например:

КПД не может быть больше

единицы, скорость не может быть больше скорости света в вакууме и т. п.

ж)

АГ

Произвести проверку размерности полученной в ответе величины.

III

Указания к оформлению контрольных работ

К выполнению контрольной работы по каждому разделу физики следует

приступать только после изучения

материала,

соответствующего

данному

разделу программы.

ека

а) Контрольные работы выполняются в школьной тетради, з писи и чертежи

производятся ручкой, каждая контрольная решается в отдельной тетр ди.

б)

Условия задачи переписываются полностью, без со ращений.

в) Если контрольная работа при рецензировании не зачт на, студент обязан

представить её на повторную рецензию, исправив р ш ния т х задач, которые

оказались

не верными,

причём повторная

рабо а

предоставляется

вместе с

незачтённой.

г)

Зачтённые

работы предъявляются

во

время

экзаменат тру. Студент

экзамена

должен

быть

готов дать

пояснен я по

существу решения

задач,

входящих в контрольную работу.

ая

нн

Эл

Рабочая программа

НИ

Физические основы механики

Предмет физики и её

связь со смежными науками.

Механическое

движение. Система отсчёта. Материальная точка. Траектория. Путь и

перемещение. Скорость и ускорение. Простейшие типы движения.

Кинематика

вращательного движения. Связь

между

угловыми

ека

линейными величинами. Уравнения равномерного и равнопеременногоАГ

вращения.

Динамика материальной точки. Сила. Масса. Законы Ньютона. Импульс.

Закон сохранения импульса.

Виды сил в механике. Силы упругости.

Силы тр ния. Силы тяготения.

Поле силы тяжести вблизи Земли.

Работа. Мощность. Консервативные и

неконсервативные силы.

Потенциальная энергия. Кинетическая энергия. П лная механическая энергия.

Закон сохранения энергии в механике. Условие равн весия системы.

Неинерциальные системы отчёта (НСО). Сила инерции. Примеры

проявления сил инерции при поступательном

вращательном движении.

Постулаты специальной теории относите ьности (СТО). Преобразования

Лоренца и следствия из них. Законы СТО. Взаимосвязь массы и энергии.

Динамика вращательного движения. лМомент инерции. Момент силы.

Основное уравнение динамики вращательного движения. Теорема Штейнера.

импульса.

Момент импульса. Закон сохранен я моментаб

Механические колебания. Гармонические колебания. Основные

характеристики колебательного движения. Математический и физический

маятник. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс.

10) Сложение колебаний.

Сложение одинаково направленных колебаний.

Сложение взаимно перпендикул рных колебаний.

11) Волны. Виды волн. Х р ктеристики волн. Принцип Гюйгенса. Уравнение

нн

волны. Принцип суперпозиции. Интерференция волн. Стоячие волны. Понятие

о дифракции волн.

ая

М лекулярная физика и термодинамика

П едмето

методы

молекулярной

физики.

Статистический

термодинамический методы изучения макроскопических явлений. Основные

положения молекулярно-кинетической теории. Масса и размер молекул. Закон

Авогадро.т

газ. Основное уравнение

МКТ идеального

газа. Газовые

Идеальный

Эл

законык. Уравнение Менделеева - Клапейрона.

молекулы и её связь с температурой. Число степеней свободы и средняя энергия одноатомного газа.

3) Средняя кинетическая энергия поступательного движения одноатомнойНИ

арифметическая и наиболее вероятная скорости молекул. Опыт Штерна. Столкновения между молекулами. Эффективный диаметр молекул. Средняя длина свободного пробега.

4) Распределение молекул по скоростям. Средняя квадратичнаяАГ, средняя

5)	Идеальный газ в поле тяжести. Барометрическая формула. Распределение
Больцмана.				ека
Больцмана.
6)	Явление переноса. Перенос массы, импульса, энергии. Диффузия,
вязкость и теплопроводность. Внутреннее трение.
7)	Основы термодинамики. Основные законы термодинами и. Изопроцессы.
Теплоёмкость газов. Уравнение Майера. Уравнения Пуассона.
8)	II начало термодинамики. Тепловой двигатель. Круговые процессы. Цикл
Карно.			о
Карно.
9)	Энтропия. Вычисление энтропии. Изменение эн ропии при необратимых
		и
процессах. Связь энтропии и вероятности сост яния. Тетрема Нернста.
10) Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов.
	л
Критическое состояние. Внутренняя энергия реального газа.

11) Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления. Давление под искрив енной поверхностью жидкости.

	12) Кристаллические и аморфные тела. Тепловое расширение и теплоёмкость
									и
твёрдых тел. Закон Дюлонга – Пти. Агрегатные состояния. Фазовые переходы.
Диаграмма состояний. Тройная точка.										б
							ая	б
						нн	ая
			т	р	о	нн
					о
		к
	е
Эл

										6
										6

I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ

НИ

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

АГ

Средняя скорость прямолинейного движения

<υx

> =

Мгновенная скорость υх =

S -

Средняя путевая скорость < υ > =

где

путь,

пройденный телом за

интервал времени t . Путь в отличии от разности координат D x = x2

- x1 , не

может убывать и принимать отрицательные значения.

ека

Среднее ускорение

< aх

> =

Dυ x

Мгновенное ускорение aх =

dυ х

d 2 х

dt 2

S=υ t ±

at2

=υ0 +υt =υ2 -υ02

;

В случае прямолинейного равнопеременного дв жения

±2a

υ = υ0

± at

Тангенциальная составляющая ускорения a

dυ

Нормальная составляющая ускорен я

an = υ 2

= ω 2r

Полное ускорение

a =

aτ2 + an2

= r

ε 2 + ω 4

Угловая скорость ω =

d ϕ

Угловое ускорение

ε =

d ω

d 2 ϕ

dt 2

Кинематические урав е ия равнопеременного вращательного движения

ω = ω0 ± εt ϕ = ω0 ±

εt2

ая

В случае рав омер

ого вращательного движения угловая скорость равна

нн

ω =

2π

= 2πν

, где T – период вращения, ν - частота вращения

линейными и угловыми величинами, характеризующими

Связь между

движение

очки по окружности:

S = ϕr ;

υ = rω ;

aτ

= εr ;

= ω 2 r

p = mυ

Импульс (количество движения) материальной точки:

→

Второй закон Ньютона:

dámυñ

F = m a =

n →

Закон сохранения импульса (для замкнутой системы):

= const ,

å pi

Эл

i=1

→

m1υ1

+ m2υ2

НИ

для двух тел (i=2):

m1 υ1

+ m2 υ 2

= m1 u1 + m2

u 2

где υ1 и υ2 - скорости тел до взаимодействия, u1 и u2 - скорости после

взаимодействия

АГ

При неупругом центральном ударе двух тел общая скорость этих тел после

удара может быть найдена:

u =

+ m2

При упругом центральном ударе тела после удара будут двигаться с разными

скоростями:

ека

u1 =

ám1 - m2 ñυ1 + 2m2υ2

u2 =

ám2 - m1ñυ2 + 2m1υ1

m1 + m2

Силы в механике

Сила

упругости:

где

коэффициент

упругости, x

величина

F = kx

абсолютной деформации.

Сила трения скольжения:

Fтр = μN

где μ -

к эффициент трения,

N - сила

реакции опоры.

Сила гравитационного взаимодействия:

F = γ

m1m2

, где γ - гравитационная

постоянная, m1 и m2 -

массы взаимодействующих тел, r - расстояние между их

центрами масс.

Сила тяжести: F = mg

A = òF cosα dS

Работа переменной силы на участ е 1 → 2:

ая

П = kx2

Мгновенная мощность:

= Fυ cosα

Кинетическая энергия тела, движущегося поступательно:

T =

mυ 2

нн

Потенциальная э ергия упругих сил:

m1m2

Потенциальная энергия гравитационного взаимодействия:

П = − γ

Потенциальная энергия тела, поднятого над поверхностью Земли на высоту

h :

П = mgh

Полная механическая энергия системы: Е = Т + П

За он сохранения энергии (для консервативной системы): Т + П = Е = const

= åmi ri

Эл

Момент инерции системы (тела):

i=1

НИ

Момент инерции тел относительно оси проходящий через центр масс:

а)

стержень

длиной

относительно

оси

перпендикулярной

стержню:

J =

ml 2

АГ

б) обруча (тонкостенного цилиндра) относительно оси, перпендикулярной

плоскости обруча (совпадающей с осью цилиндра):

J = mR

где R - радиус обруча, цилиндра

ека

через его конец:

J = 1 ml2

в)

диска радиусом

R относительно оси,

перпендикулярной плоскости диска:

J =

mR2

г) шара относительно оси, проходящей через центр шара:

J =

mR2

д)

стержня относительно оси,

перпендикулярной ст ржню и проходящий

Теорема Штейнера

= Jc + ma

где Jc - момент инерции

относительно оси проходящей через центр масс, a -

расстояние от центра масс до оси вращения.

Основной закон динамики вращательного движенияи

: Mdt = dáJ ×ωñ ,

где M -

момент силы,

приложенной к телу, момент инерции которого равен

dω

J , ω - угловая скорость вращения тела. Если J = const

, то

M = J

= Jε

где ε - угловое ускорение приобретаемое телом под действием вращающего

момента M .

ая

T =

Jω 2

Кинетическая энергия вращающегося тела:

где L - момент импульса тела.

L = Jω

Закон сохранения момента импульса системы тел, вращающихся вокруг

неподвижной оси:

J1ω1 = J2ω2

Кинематическое урав е ие гармонических колебаний материальной точки:

x = A cos( ω t + ϕ )

где x - смеще

ие, A - амплитуда колебания, ϕ - начальная фаза.

Скорость и ускоре ие материальной точки, совершающей гармонические

колебания

нн

υ = −Aω sin(ωt + ϕ)

, где

Aω =υmax

Aω 2

= amax

a = −Aω

cos(ωt

+ ϕ)

уравнение

свободных

гармонических колебаний:

Дифференциальное

d 2 x

+ ω2 x =т0

dt2

Эл

П риод колебаний физического маятника:

T = 2π

= 2π

mgl

где L - приведённая длина физического маятника.

Период колебаний математического маятника:

T = 2π

Период колебаний пружинного маятника:

T = 2π

mυ 2

2π 2 A2 m

2 æ

2πt

Кинетическая энергия колеблющейся точки: Wk

cos

НИ

T 2

+ ϕ ÷

Потенциальная энергия:

Wn =

kx2

2π 2

A2 m

sin

2πt

+ϕ

АГ

T 2

Полная энергия:

W =

2π 2 A2 m

Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой

частоты:

а) амплитуда результирующего колебания:

A =

A12 + A22 + 2A1 A2 cosáϕ2 -ϕ1ñ

б) начальная фаза результирующего колебания:

A1 sin ϕ1 + A2 sin ϕ2

ϕ = arctgека

+ A2 cosϕ2

A1 cosϕ1

Траектория точки, участвующей в двух взаимно перпендикулярных

колебаниях (

x = A1 cosωt,

y = A2 cosáωt +ϕñ

а)

(если разность фаз равна 0)

y = ç

÷x

б)

y = -ç

÷x

(если разность фаз равна ± π )

в)

π )

= 1 (если разность фаз равна

г)

+ у2

2xу

(в общем случае).

cos(ϕ

-ϕ

) = sin

2 (ϕ

-ϕ )

A12

A22

A1 A2

Уравнение бегущей волны:

x ö

где x

- смещение любой из точек с координатой x в момент

x = Acosωçt -

÷ ,

υ ø

времени t

, υ - скорость распространения колебаний в среде.

Две точки лежащие

ая

и l2 от источника колебаний,

а луче, на расстояниях l1

имеют разность фаз: ϕ

-ϕ = 2π l2 − l1

, где λ - длина волны: λ =υT = υ .

При интерференцииннволн

= 2n λ

(n=0,1,2,3...)

max амплитуды получается при условии l

-l

min ампли уды получается при условии l

- l

= (2n +1)λ

(n=0,1,2,3...)

=υ1s1 =υ

2 s2 ,

Уравнение неразрывности струи для несжимаемой жидкости:

где V -кобъём жидкости, υ - скорость течения, s - площадь сечения струи.

Эл

1 / 51 2 3 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке физика

#
15.05.2015214.38 Кб60105задача по физике.jpg
#
15.05.2015190.79 Кб62218 задача.jpg
#
15.05.2015183.1 Кб61242задача.jpg
#
15.05.2015193 Кб62256 задача.jpg
#
15.05.2015421.07 Кб103Кабиров.pdf
#
15.05.2015199.28 Кб60продолжение 242 задачи.jpg