155

Міністерство освіти і науки україни

Запорізький національний технічний університет

Лекції з фізики

МЕХАНІКА

МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

Для студентів інженерно-технічних спеціальностей

денної форми навчання

ЗАПОРІЖЖЯ

2008

Лекції з фізики. Механіка, молекулярна фізика, електродинаміка. Для студентів інженерно-технічних спеціальностей денної форми навчання./Укладач: В.К.Манько.-Запоріжжя: ЗНТУ, 2008.-154 с.

Укладач:

доцент кафедри фізики В.К.Манько

Рецензент:

завідувач кафедри фізики ЗНТУ доцент В.Г.Корніч

Затверджено

на засіданні кафедри

фізики Протокол № 2 від 16 листопада 2007 р.

Затверджено

Вченою радою електротехнічного факультету.

Протокол № 4 від 10 грудня 2007 р.

ЗМІСТ

1 Вступ ………………………………………………………..….…8

1.1 Предмет і задачі фізики……………………………………………8

1.2 Поняття про вимірювання. Інтернаціональна система одиниць вимірювання (СІ)……………………………………………….......8

2. Механіка. Кінематика...................................................9

2.1 Основні поняття і задача кінематики..............................................9

2.2 Класифікація механічних рухів......................................................10

2.3 Способи задавання руху точки у просторі....................................10

2.4 Швидкість при криволінійному русі..............................................11

2.5 Прискорення при криволінійному русі. Дотична та нормальна

складові прискорення......................................................................12

2.6 Класифікація рухів в залежності від значень нормального і

дотичного прискорень.....................................................................14

2.7 Рух тіла по колу. Кутова швидкість та кутове прискорення.

Аналогія поступального і обертального рухів..............................14

3 Динаміка......................................................................................17

3.1 Закони Ньютона. Маса. Сила..........................................................17

3.2 Імпульс. Загальне формулювання 2-го закону Ньютона.

Закон збереження імпульсу.............................................................18

3.3 Другий закон Ньютона і дві задачі динаміки................................19

3.4 Принцип відносності Галілея. Правило складання

швидкостей в класичній механіці...................................................21

3.5 Сили пружності. Закон Гука для деформації розтягування

(стискування)....................................................................................23

3.6 Закон Гука для деформації зсуву....................................................25

3.7 Сили тертя. Сухе тертя. Сили тертя спокою, ковзання, кочення.26

3.8 Сила тяжіння. Закон всесвітнього тяжіння. Гравітаційне

поле та його напруженість...............................................................27

3.9 Сили в неінерціальних системах відліку. Сили інерції................28

4. Робота. Енергія. Імпульс. Закони

збереження..............................................................................31

4.1 Імпульс тіла. Імпульс системи тіл. Центр інерції системи.

Закон збереження імпульсу...........................................................31

4.2 Принцип реактивного руху. Рівняння І.В.Мещерського

і К.Е.Ціолковського.........................................................................32

4.3 Механічна робота. Потужність......................................................34

4.4 Поняття про енергію. Кінетична та потенціальна енергії..........35

4.5 Закон збереження механічної енергії.............................................36

4.6 Потенціал гравітаційного поля. Градієнт потенціалу. Зв’язок

між напруженістю і потенціалом...................................................37

4.7 Потенціальні криві. Потенціальний бар’єр. Рух класичної

частинки в одномірній потенціальній ямі......................................39

4.8 Застосування законів збереження імпульсу і енергії до

центрального удару куль..................................................................40

4.9 Перша та друга космічні швидкості...............................................43

4.10 Обертальний рух твердих тіл. Абсолютно тверде тіло.

Момент сили. Пара сил.................................................................43

4.11 Основне рівняння динаміки обертального руху.........................45

4.12 Аналогія між величинами і рівняннями поступального і

обертального руху. Кінетична енергія обертання тіла ............47

4.13 Моменти інерції деяких тіл. Теорема Штейнера........................48

4.14 Гіроскоп. Гіроскопічний ефект....................................................50

5. Механіка рідин і газів....................................................51

5.1 Сили в’язкості. Рух тіл в рідинах і в газах. Формула Стокса.....51

5.2 Елементи гідроаеродинаміки. Рівняння Д. Бернуллі...................52

5.3 Вимірювання в’язкості методом Пуазейля.................................54

5.4 Ламінарний та турбулентний режими течії рідин (газів)............56

6. Молекулярна фізика і термодинаміка..........58

6.1 Положення молекулярно-кінетичної теорії та її задача...............58

6.2 Поняття ідеального газу та його закони........................................59

6.3 Закон Дальтона. Рівняння стану для суміші газів........................61

6.4 Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії.......................62

6.5 Середня енергія поступального руху молекул.

Молекулярно-кінетичне тлумачення температури......................63

6.6 Поняття про функцію розподілу. Функція розподілу

Максвела...........................................................................................64

6.7 Швидкості молекул. Правило статистичного усереднення.........67

6.8 Експериментальна перевірка Максвеллівського розподілу

молекул за швидкостями (дослід Штерна)....................................69

6.9 Барометрична формула. Больцманівський розподіл молекул

в силовому полі................................................................................70

6.10 Ефективний діаметр молекул. Частота зіткнень та середня

довжина вільного пробігу молекул................................................71

6.11 Явища переносу в газах. Внутрішнє тертя.................................73

6.12 Теплопровідність газів...................................................................75

6.13 Дифузія............................................................................................76

6.14 Зв’язок між коефіцієнтами переносу. Властивість газу

при низькому тиску........................................................................77

6.15 Внутрішня енергія системи. Кількість теплоти. Перше

начало термодминаміки.................................................................78

6.16 Степені вільності молекул. Розподіл енергії по степеням

вільності. Внутрішня енергія ідеального газу………………….79

6.17 Робота газу в ізопроцесах………………………………………...81

6.18 Молекулярно-кінетична теорія теплоємності газів…………….82

6.19 Адіабатний процес………………………………………………..84

6.20 Оборотні і необоротні процеси. Цикли………………………….85

6.21 Принцип дії теплової і холодильної машин та їх коефіцієнт

корисної дії (ККД). Холодильний коефіцієнт. Друге

начало термодинаміки…………………………………………..86

6.22 Ідеальна теплова машина Карно та її ККД……………………..88

6.23 Поняття про ентропію. Властивості ентропії…………………..89

6.24 Зміна ентропії ідеального газу. Ізоентропійний

(адіабатний) процес………………………………………………92

6.25 Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса та його аналіз.

Зрідження газів……………………………………………………92

6.26 Внутрішня енергія реального газу………………………………94

6.27 Рідини. Явища в рідинах…………………………………………95

6.28 Фазові переходи. Діаграма стану речовини. Рівняння

Клапейрона-Клаузіуса……………………………………………98

7 Електродинаміка. Електростатика…………..100

7.1 Поняття про заряд. Закон збереження заряду. Взаємодія

зарядів. Закон Кулона. Силові характеристики поля……………100

7.2 Принцип суперпозиції та його застосування до розрахунку

електростатичного поля…………………………………………..102

7.3 Теорема Остроградського-Гаусса та її застосування до

розрахунку електростатичного поля заряджених тіл……………106

7.4 Робота в електростатичному полі. Різниця потенціалів.

Потенціал. Циркуляція вектора напруженості

електростатичного поля…………………………………………...109

7.5 Еквіпотенціальні поверхні. Зв’язок між напруженістю і

потенціалом електростатичного поля…………………………….112

7.6 Електроємність. Конденсатори. З’єднання конденсаторів…….112

7.7 Енергія та густина енергії електростатичного поля…………….114

8 Постійний електричний струм та його

закони…………………………………………………….115

8.1 Сила струму. Електрорушійна сила (е.р.с.). Напруга.

Густина струму…………………………………………………….115