Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект лекций по физике_ч1_2011.pdf
Скачиваний:
2226
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
2.82 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Государственное высшее учебное заведение

«ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Т.П. Лумпиева, А.Ф. Волков

Конспект лекций по физике

Часть 1

Рассмотрено на заседании кафедры физики Протокол № 3 от 15.10.2010 Утверждено учебно-издательским советом ДонНТУ. Протокол № 9 от 23.10.2010 г.

2011

УДК 53(071)

Конспект лекций по физике. Часть 1 / Т.П. Лумпиева, А.Ф. Волков. До-

нецк: ДонНТУ, 2011. – 120 с.

Конспект лекций по физике написан в соответствии с программой курса «Физика» для инженерно-технических специальностей высших учебных заведений. Содержание первой части составляют разделы: физические основы механики, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный ток, электромагнетизм.

Конспект предназначен для студентов заочной и очно-заочной формы обучения. Может быть использован студентами других форм обучения.

Рецензент

 

к.ф.-м.н., доцент

А.В. Ветчинов

Отв. за выпуск, зав. каф. физики

 

профессор

В.А. Гольцов

©Лумпиева Т.П., Волков А.Ф., 2011

©Донецкий национальный технический университет, 2011

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

§1

Предмет физики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

§2

Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

ЧАСТЬ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

§3 Кинематика материальной точки и поступательного движения

11

 

твердого тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

3.1

Основные понятия кинематики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

 

3.2

Система отсчета. Траектория. Путь. Перемещение . . . . . . . . . . . . .

11

 

3.3

Скорость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

 

3.4

Ускорение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

§4

Кинематика вращательного движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

 

4.1

Характеристики вращательного движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

 

4.2

Связь между линейными и угловыми характеристиками . . . . . . . .

17

§5 Динамика материальной точки и поступательного движения

 

 

твердого тела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

 

5.1

Основные понятия динамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

 

5.2

Виды взаимодействий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

 

5.3

Основные законы динамики материальной точки (законы

21

 

 

Ньютона) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

5.3.1 Первый закон Ньютона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

 

5.3.2 Второй закон Ньютона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

 

5.3.3 Третий закон Ньютона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

 

5.4

Закон сохранения импульса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

§6

Динамика вращательного движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

 

6.1

Основные характеристики динамики вращательного движения . .

23

 

6.1.1 Момент инерции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

 

6.1.2 Момент импульса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

 

6.1.3 Момент силы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

 

6.2

Основное уравнение динамики вращательного движения . . . . . . .

26

 

6.3

Закон сохранения момента импульса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

§7

Механическая работа. Мощность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

 

7.1

Работа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

 

7.2

Графическое представление работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

 

7.3

Мощность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

 

7.4

Работа и мощность при вращательном движении . . . . . . . . . . . . . .

30

§8

Энергия. Закон сохранения энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

 

8.1

Кинетическая энергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

 

8.2

Потенциальная энергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

 

8.2.1 Консервативные и неконсервативные силы . . . . . . . . . . . . . . . .

32

 

8.2.2 Работа и потенциальная энергия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

 

8.3

Закон сохранения механической энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

3

§9 Соударение тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34

§10 Элементы специальной теории относительности . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35

10.1

Принцип относительности Галилея . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35

10.2

Постулаты специальной теории относительности . . . . . . . . . . . . .

36

10.3

Преобразования Лоренца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

10.4

Следствия из преобразований Лоренца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

10.5

Основные соотношения релятивистской динамики . . . . . . . . . . . .

38

ЧАСТЬ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА . . . . . . . . . 40

§11 Статистический и термодинамический методы исследования . . . . . . .

40

§12 Характеристики атомов и молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

§13 Параметры состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

§14 Уравнение состояния идеального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

§15 Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов . . . . . .

43

§16 Молекулярно-кинетическая трактовка термодинамической

 

температуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44

§17 Распределение Максвелла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45

§18 Средние скорости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

§19 Идеальный газ в однородном поле тяготения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

19.1

Барометрическая формула . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

19.2

Распределение Больцмана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

§20 Состояние термодинамической системы. Термодинамический

 

процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

§21 Работа, совершаемая системой при изменении объема . . . . . . . . . . . . .

51

§22 Внутренняя энергия термодинамической системы . . . . . . . . . . . . . . . .

51

22.1

Число степеней свободы. Закон равнораспределения энергии по

 

степеням свободы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

52

22.2

Внутренняя энергия идеального газа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53

§23 Первое начало термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

53

§24 Теплоемкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

§25 Тепловые машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

25.1

Круговые процессы (циклы) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

25.2

Тепловая машина. Кпд тепловой машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

25.3

Цикл Карно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

§26 Второе начало термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

26.1

Термодинамические формулировки второго начала

 

 

термодинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

26.2

Приведенное количество тепла. Энтропия . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

26.3

Энтропия и вероятность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

26.4

Границы применимости второго начала термодинамики . . . . . . .

59

§27 Термодинамическое описание процессов в идеальных газах . . . . . . . .

59

27.1

Изохорный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

59

27.2

Изобарный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

27.3

Изотермический процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

27.4

Адиабатный процесс. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61

4