Міністерство освіти і науки України

БЕРДЯНСЬКИЙ МАШИНОБУДІВНИЙ КОЛЕДЖ

Запорізького національного технічного університету

Затверджено Заступник директора з навчальної роботи _____ Л.А. Кравцова "__" _______ 20 _ р.

Фізика

Конспект лекцій

для підготовки молодших спеціалістів

за спеціальністю 5.07010602

«Обслуговування і ремонт автомобілів і двигунів»

Конспект схвалено цикловою комісією природничо-наукових дисциплін Протокол № __ від "__" __________ 20 _ р. Голова комісії __________ Гречанюк С.М.

Конспект розроблено на підставі навчальної програми спеціальності 5.07010602.

Конспект розробила викладач вищої категорії, методист ________О.М. Ліпей

Рецензент: циклова комісія природничо – наукових дисциплін .

Протокол №___ від "___" __________ 20 _ р.

Голова комісії ________ Гречанюк С.М.

Вступ

Фізика - це наука, що вивчає найпростіші і найбільш загальні властивості матерії та форми її існування.

Весь розвиток науки стверджує, що матерiя перебуває у вiчному i безперервному русi, вона icнує в формi речовини i поля. Природничi науки вивчають рiзнi види рухiв. Фiзика вивчае механiчнi, тепловi, електричнi, свiтловi, внутрiшньоатомнi рухи , такi властивості матерії, як інертність, тяжiння, якi притаманнi живим i неживим тiлам природи.

Життя вимагає вiд людини не стiльки споглядання природи, скiльки активного втручання в перебiг процесiв природи з тим, щоб змiнювати i спрямовувати їх на користь людини. Фізика займає чільне місце серед природничих наук i істотно впливає на розвиток виробничих сил суспільства.

Для вивчення фізичних явищ i закономірностей, яким вони підлягають, використовують методи:

• спостереження явища в природному вигляді;

• експерименту, коли явище штучно відтворюється в лабораторних умовах;

- теоретичного узагальнення даних спостереження й експерименту.

Характерною ознакою фізичних величин є їх вимірність. Різні фізичні величини перебувають у певних залежностях, що виражаються фізичними формулами і законами. Процес наукового пізнання має різні стадії. На першій стадії проходить виділення i вивчення споріднених фактів, виявлення в них особливого i узагальнюючого, що полягає в основу наукового поняття. На другій стадії розкривають зв'язки між процесами в природі та встановлюють загальні закономірности, яким підлягає певна область piзних явищ. Taкi суттєві відношення між предметами i явищами називаються фізичними законами. Надбання відповідних наукових понять, фактів, законів i наслідків з них на певному етапі переростають в якісно вищу i найбільш об'ємну форму наукового пізнання - теорію.

Фізика має спільні об'єкти i методи дослідження з іншими природничими науками, тому іноді стимулює розвиток цих наук. Фізика сприяє формуванню діалектико-матеріалістичного світогляду. Вона є науковою основою техніки та допомагає вирішувати екологічні проблеми людства.

Фізика має розділи: механіка, молекулярна фізика та термодинаміка, електродинаміка, оптика, атомна та ядерна фізика.

РОЗДІЛ 1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ МЕХАНІКИ

Тема 1.1 Кінематика поступального та обертального рухів.

Механіка вивчає найпростішу форму руху матерії – механічний рух.

Механічним рухом називають зміни взаємних розміщень тіл або їх частин.

Механіка поділяється на статику, кінематику та динаміку.

Статика вивчає сили, умови їх рівноваги та теорію центру ваги.

Кінематика вивчає механічний рух матеріальних точок (тіл) без урахування їх мас і діючих на них сил.

Динаміка вивчає рухи тіл під дією прикладених до них сил.

Матеріальна точка – тіло, яке володіє масою, розмірами котрого в даному випадку можна знехтувати.

Абсолютно тверде тіло – тіло, яке ні при яких умовах не може деформуватися і при усіх умовах відстань між двома точками цього тіла залишається сталою.

Система відліку – тіло відліку та зв’язок з ним системи координат і сукупність синхронізованих годинників у різних точках простору.

x = x(t)

y = y(t) - кінематичні рівняння руху матеріальної точки

z = z(t)

r = r(t)

Кількість незалежних координат, що повністю визначають положення точки в просторі, називається числом ступінів свободи.

Траєкторія- це лінія описувана матеріальною крапкою в просторі.

Малюнок 1.

Малюнок 2.

Довжиною путі ∆S називається довжина ділянки траєкторії АВ, - пройденою матеріальною точкою з моменту початку відліку часу.

Переміщенням ∆ r називається вектор ∆r = r – r_о положення рухомої точки в положенні її в даний момент часу.

Швидкістю називається величина, що характеризує бистроту зміни положення точки (тіла) в просторі і його напрямок.

– середня швидкість

𝓋=миттєва швидкість

𝓋=

Прискоренням називається величина, що характеризує зміну швидкості чисельно та за напрямком.

Малюнок 3.

Середнім прискоренням нерівномірного руху в інтервалі від t до t+∆t -називається векторна величина, що дорівнює відношенню зміни швидкості ∆𝓋 до інтервалу часу ∆t :

Миттєвим прискоренням а матеріальної точки у момент часу t буде межа середнього прискорення :

a=

Тангенциальное прискорення характеризує зміну модуля швидкості та дорівнює похідній від швидкості за часом. Направлено по дотичній до траєкторії.

(дотичне)

Нормальне прискорення характеризує зміну напрямку вектора швидкості та дорівнює квадрату швидкості, поділеному на радіус кривизни траєкторії в даній точці:

(доцентрове)

Повне прискорення дорівнює векторній сумі дотичного та нормального прискорень

a=.

У загальному випадку матеріальна точка може брати участь одночасно в декількох поступальних рухах. Швидкості і прискорення складають за законами векторного складання:

Малюнок 4. Малюнок 5.

𝓋 = √𝓋₁² + 𝓋₂² – 2𝓋₁𝓋₂ cosα a = √a₁² + a₂²– 2a₁a₂ cosβ

Класифікація механічних рухів.

Равномірний Неравномірний

𝓋 = const 𝓋 ≠ const

Прямолінійний a_𝝉 = 0; a_𝗻 = 0; a_𝝉 ≠ 0; a_𝗻 = 0;

Криволінійний 𝓋 ≠ const 𝓋 ≠ const

a_𝝉 = 0; a_𝗻 ≠ 0; a_𝝉 ≠ 0; a_𝗻 ≠ 0;

Розглянемо тверде тіло, що обертається навколо нерухомої вісі.

Малюнок 6. Елементарні (∞малі ) кути повороту розглядають як вектори. Модуль вектора dφ дорівнює куту повороту, а його напрям збігається з напрямом поступальної ходи вістря гвинта, голівка якого обертається у напрямі руху крапки по колу, тобто підкоряється правилу правого гвинта.

Вектори, напрями яких зв'язуються з напрямом обертання, називаються псевдовекторами або аксіальними векторами.

Вони можуть відкладатися з будь-якої точки вісі обертання.

Кутова швидкість характеризує бистроту зміни кута повороту та дорівнює похідній від кутового переміщення за часом.

→ →

ω = lim = [рад/с]

Лінійна швидкість

υ =

→ → →

𝓋 = [,R ]

Періодом обертання T називається час, за який точка здійснює один повний зворот.

∆φ = 2π

∆ t = T ω = 2π/T => T = 2π/ω

Частотою обертання n називається число повних зворотів, що здійснюються тілом при рівномірному русі його по колу, в одиницю часу.

n = n = n = ω = 2πn

Малюнок 7.

dω/dt > 0 dω/dt < 0 прискорене обертання сповільнене обертання

Кутове прискорення характеризує бистроту зміни кутової швидкості та дорівнює похідній від кутової швидкості за часом.

→ → →

ε = =

S = Rφ

Поступальним називається рух тіла при якому, будь-яка пряма, проведена до тіла, залишається паралельною сама собі.

Обертальним називається рух тіла, при якому хоча б дві точки тіла залишаються нерухомими; пряма, що проходить через ці точки, називається віссю обертання.

Рівняння рухів:

Поступальний Обертальний

a = const; ε = const;

𝓋 = 𝓋₀ ± at ω = ω₀ ± εt

S = 𝓋₀t ±φ = ω₀t ±