Передмова

Вивчення дисципліни «Фізика» для спеціальності “Обладнання харчових та переробних виробництв” в університеті економіки і торгівлі відбувається протягом трьох семестрів на денному, та двох семестрів на заочному відділенні. При цьому аудиторні заняття передбачають лекційні та лабораторні заняття. Практичні ж заняття не передбачені взагалі. Впровадження кредитно-модульної системи організації навчального процесу приводить до змін у навчальних робочих планах вивчення дисципліни. За останні роки аудиторне навчальне навантаження на студентів невпинно зменшується, що веде до зростання ролі їх самостійної роботи. Тому видання цього методичного посібника допоможе самостійно опановувати курс загальної фізики як студентам інженерних спеціальностей денної, так і заочної форми навчання. Цей посібник може бути застосований як при тестуванні студентів при проведенні модульного або ректорського контролю знань, так і для підготовки до виконання лабораторних робіт та їх захисту, а також для контролю та самоконтролю знань у вигляді контрольних робіт.

Мета і завдання дисципліни, її місце у навчальному процесі

Дисципліна «фізика» разом із курсами вищої математики, хімії та інформатики складають основу теоретичної підготовки фахівців інженерного профілю вищих навчальних закладів – тобто, ту фундаментальну базу, без якої неможливе повноцінне вивчення дисциплін циклу професійної та практичної підготовки майбутніх інженерів-механіків. Потреба вивчення фізики студентами цієї спеціальності обумовлена все більшим застосуванням фізичних методів та приладів у різних галузях харчового виробництва, саме тому сучасному фахівцю-механіку необхідно мати належну фізико-технічну підготовку.

Внаслідок вивчення дисципліни «Фізика» студенти повинні знати:

• основні фізичні величини, одиниці їх вимірювань, основи теорії похибок та правила оброблення результатів вимірювань;

• фундаментальні поняття і теорії класичної та сучасної фізики з тим, щоб ефективно опанувати спеціальні навчальні дисципліни та використати знання фізичних закономірностей у майбутній роботі;

• методи розв'язування практичних фізичних задач та проблем;

• принципи дії приладів, в тому числі електронно-обчислювальної апаратури;

Студенти повинні уміти:

• проводити математичну і статистичну обробку результатів вимірювань;

• користуючись фізичними положеннями, законами і теоріями, застосовувати набуті теоретичні та практичні знання для вивчення спеціальних дисциплін та в майбутній роботі за спеціальністю;

• пояснювати фізичні процеси та явища, які відбуваються під час роботи різного роду механізмів, що використовуються у практичній діяльності;

• застосовувати сучасні фізичні методи і прилади на практиці.

Таким чином, основною метою дисципліни «Фізика» є послідовне вивчення студентами основних законів і положень фізики для пізнання загальних закономірностей явищ природи; використання даних законів у оперативному розв'язанні проблем; освітлення можливих прикладних застосувань фізичних методів і приладів у практичній діяльності фахівця інженерного профілю. Надані у посібнику тестові завдання, допомагають кращому засвоєнню знань та досягненню цієї мети.

Зміст модулю №1 “МЕХАНІКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ”

Розділ 1.1. Кінематика матеріальної точки.

Вступ. Предмет фізики. Методи фізичного дослідження. Роль фізики у розвитку техніки, вплив техніки на розвиток фізики. Зв'язок фізики з іншими науками. Фізичні основи класичної механіки. Механічний рух – найпростіша форма руху матерії. Моделі, які використовуються у механіці. Види механічного руху. Основні поняття кінематики поступального руху: система відліку, траєкторія, шлях, переміщення, середня та миттєва швидкість, нормальне і тангенціальне прискорення, кутові швидкість та прискорення. Рівномірний та рівнозмінний рух. Вільне падіння.

Розділ 1.2. Динаміка матеріальної точки.

Поняття маси, сили, імпульсу, роботи сили, енергії. Перший закон Ньютона, інерційні системи відліку. Другий закон Ньютона. Маса як міра інертних властивостей тіла при поступальному русі. Третій закон Ньютона. Поняття взаємодії у фізиці. Види сил у механіці: сили пружності, тертя, тяжіння. Поняття про гравітаційне поле. Вільне падіння тіл. Космічні швидкості. Поле і речовина - два види матерії, їх загальні та відмінні властивості.

Момент інерції матеріальної точки, тіла. Момент імпульсу. Момент сили. Момент інерції. Кінетична енергія тіла, яке обертається. Основний закон динаміки обертального руху. Закон збереження моменту імпульсу.

Елементи механіки рідин. Рівняння Бернуллі. В`язка рідина. Ламінарний і турбулентний режим її течії. Рух тіл у рідинах та газах.

Розділ 1.3. Робота. Механічна енергія. Закони збереження.

Робота сили (сталої і змінної). Потужність. Енергія як загальна міра руху і взаємодії. Механічна енергія. Кінетична енергія тіла і її зв'язок із роботою сил, що діють на нього. Поняття про розподіл сил на консервативні і дисипативні. Робота потенціальних сил. Поняття про градіент скалярної функції координат. Закон збереження імпульсу. Принцип реактивного руху. Закон збереження механічної енергії. Загальний закон збереження і перетворення енергії. Пружний і непружний удар тіл.

Розділ 1.4. Елементи спеціальної теорії відносності.

Постулати спеціальної теорії відносності. Перетворення Лоренца. Елементи релятивістської кінематики. Релятивістський закон додавання швидкостей. Елементи релятивістської динаміки: основний закон релятивістської динаміки, взаємозв'язок маси та енергії, енергія покою тіла та його кінетична енергія. Співвідношення між енергією тіла та його імпульсом. Співвідношення між класичною механікою інерціальних систем відліку та спеціальною теорією відносності. Принцип відповідності. Межа придатності спеціальної теорії відносності.