О.М. Царенко, І.В. Сальник

ЗАГАЛЬНА

ФІЗИКА

Збірник задач частина 1

Кіровоград,2012

Зміст

ПЕРЕДМОВА 3

Методичнi поради до розв’язування задач 4

1.Механіка 6

1.1. Фізичні величини та їх вимірювання 6

1.2.Кiнематика матеріальної точки 11

1.2.1. Рівномірний прямолінійний рух. Відносність руху` 11

1.2.2. Прямолінійний рівноприскорений рух 15

1.2.3. Кiнематика криволiнiйного руху 17

1.2.4. Рух тiл у полi тяжiння 20

1.2.5. Обертання тiла навколо нерухомої осi 22

1.2.6. Кiнематика гармонiчних коливань 25

1.3. ДИНАМІКА 28

1.3.1. Динаміка поступального руху 28

1.3.2. Динамiка криволінійного руху 35

1.4. ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ В МЕХАНІЦІ 38

1.4.1. Закон збереження кiлькостi руху 38

1.4.2.Робота, потужнiсть, енергiя. Закон збереження повної механічної енергії 41

1.4.3. Рух тіл змінної маси. Рух при змінній силі опору 45

1.5. РУХ СИСТЕМИ МАТЕРІАЛЬНИХ ТОЧОК 48

1.6. Момент інерції. Теорема Штейнера 51

1.7. Основне рiвняння динамiки обертального руху. Закон збереження моменту iмпульсу 55

1.8.Умови рiвноваги твердого тiла 60

1.9. Сили в механiцi 65

1.9.1. Сили пружності 65

1.9.2. Сили тяжіння. Гравітаційне поле. Закони Кеплера 68

1.10. Механiка рiдин та газiв 70

1.11. Рух в неінерціальних системах відліку 76

1.12. Коливання та хвилi. Динамiка гармонiчних коливань 79

1.13. Акустика 84

1.14. Механіка спеціальної теорії відносності 87

1.15. Задачі з механіки на повторення 89

Д О Д А Т К И 94

Передмова

Збірник задач з курсу загальної фізики містить понад 1200 розрахункових, якісних та графічних задач різного рівня складності. Він складений відповідно до програми курсу загальної фізики для педагогічних вищих навчальних закладів напряму підготовки: 6.040203 Фізика*. Усі завдання збірника за тематикою та змістом тісно пов’язані з теоретичним курсом.

Посібник має таку структуру: на початку кожного розділу чи теми подаються короткі теоретичні відомості, основні формули, які використовуються при розв’язку задач. Частина задач супроводжується потрібним графічним зображенням. Відповіді до задач подано після формулювання кожної задачі у квадратних дужках [//], а в додатках вміщено необхідні довідкові матеріали.

Методичнi поради до розв’язування задач

Приступаючи до розв’язку задачi, насамперед, уважно прочитайте її умову, випишiть у вертикальний стовпчик вiдповiдно до загальноприйнятих умовних позначень усi величини, про якi йдеться в умовi задачi, з їхніми числовими значеннями й найменуваннями одиниць, в яких вони вимiрянi. Сюди ж слiд виписати тi величини, котрi необхiднi будуть для розв’язування задачi, та якi поданi в таблицях. Переведiть усi числовi значення фiзичних величин в систему СI, переписавши їх ще раз у паралельний стовпчик. Вiдокремте вертикальною лiнiєю стовпчик даних величин вiд розв’язку та горизонтальною лiнiєю заданi величини вiд невiдомих.

Уважно прочитавши ще раз умову задачi, треба чiтко уявити тi фiзичнi явища, якi є фiзичною суттю задачi. Зробiть креслення, схему чи малюнок, якi максимальною мiрою вiдображали б фiзичну суть задачi. Далi слiд встановити тi закони й формули, що зв’язують фiзичнi величини та характеризують явища, якi становлять фiзичну суть задачi. Пiсля встановлення законiв фiзичних явищ, що стосуються фiзичного змiсту задачi й формул, якi зв’язують мiж собою фiзичнi величини, треба переглянути всi данi величини, виписанi з умови задачi, щоб з’ясувати, чи досить цих даних для розв’язання задачi.

Щоб розв’язати задачу, треба встановити залежнiсть мiж шуканою i даними фiзичними величинами, тобто необхiдно, скориставшись основними фiзичними законами та формулами, скласти таку формулу, в якiй би шукана фiзична величина виражалась би через вiдомi. Розв’язувати задачу в бiльшостi випадкiв зручнiше в загальному виглядi, тому не варто пiдставляти числовi значення у промiжнi формули. Пiсля складання кiнцевої формули доцiльно проаналiзувати її, щоб чiткiше з’ясувати функцiональну залежнiсть мiж шуканою величиною та величинами, даними в умовi задачi, з’ясувати фiзичну суть одержаної вiдповiдi, оцiнити одержаний результат з погляду його iмовiрностi.

Останнiй етап розв’язку задачi − це знаходження числового значення результату. Пiдставте числовi значення та символiчнi позначення одиниць вимiрювання у кiнцеву формулу, виконайте дiї. Перевiрте, чи вiдповiдає одержана розмiрнiсть розмiрностi шуканої фiзичної величини.

Оскільки числові значення величин у більшості випадків є наближеними, то знаходити числове значення шуканої величини слід, користуючись такими правилами:

А) При додаванні та відніманні наближених чисел кінцевий результат заокруглюють так, щоб він не мав значущих цифр у тих розрядах, які відсутні хоча б в одному із наближених чисел. Наприклад, розраховуючи вираз 1,234+45,34+2,87654=49,45054, результат слід подати у вигляді 49,45.

Б) При множенні кожен множник слід заокруглити так, щоб він мав стільки значущих цифр, скільки їх має множник з найменшою кількістю. Наприклад, замість виразу 2,3∙3,14345∙6,765∙2,87 слід обчислити значення 2,3∙3,1∙6,8∙2,9 .

В) При піднесенні до степеня та при добуванні кореня з числа в результаті слід брати стільки значущих цифр, скільки їх є в основі чи підкореневому виразі.