МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ПОЛТАВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЮРИЯ КОНДРАТЮКА

КАФЕДРА ФІЗИКИ

Учебное пособие

к решению задач по физике

для иностранных студентов

Часть І

Полтава – 2011

Навчальний посібник до розв’язання задач з фізики для іноземних студентів. Частина I / Полтава: Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка, 2011. – 49 с. – рос. мовою.

Навчальний посібник призначений для методичного забезпечення аудиторної і самостійної роботи з фізики іноземних студентів інженерно-технічних спеціальностей ПолтНТУ та міститьзадачі, домашні завдання у вигляді завдань, питання для самоперевірки, перелік завдань до кожного розділу курсу загальної фізики.

Укладачі: Л.О. Черненко, кандидат хімічних наук, доцент кафедри фізики, Р.І. Шматкова, кандидат технічних наук, доцент кафедри фізики

Відповідальний за випуск: завідувач кафедри фізики, д.х.н., проф. В.В. Соловйов

Рецензент: А. М. Матвієнко, кандидат технічних наук, доцент кафедри обладнання нафтових і газових промислів Полтавського національного технічного університету імені Юрія Кондратюка

Затверджено Вченою радою університету

Протокол № 7 від 30 грудня 2010 р.

Авторська редакція

Содержание

1. Физические основы механики 4

1.1. Основные формулы 5

1.2. Примеры решения задач к разделу «Механика» 14

1.3. Базовые задачи для самостоятельного решения 20

1.4. Контрольные вопросы 24

2. Основы молекулярной физики и термодинамики 28

2.1. Основные формулы 29

2.2. Примеры решения задач к разделу «Молекулярная физика и термодинамика» 34

2.3. Базовые задачи для самостоятельного решения 37

2.4. Контрольные вопросы 41

Библиографический список 44

Приложения 45

1. Физические основы механики

Физика, наряду с другими естественными науками, изучает объективные свойства окружающего нас материального мира. Физика исследует наиболее общие формы движения материи. Простейшей и наиболее общей формой движения является механическое движение. Механическим движением называется процесс изменения взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени.

Классическая механика изучает движение макроскопических тел со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света в вакууме. Законы классической механики были сформулированы И. Ньютоном в 1687 году, но не утратили своего значения в наши дни. Движение частиц со скоростями порядка скорости света рассматривается в релятивистской механике, основанной на специальной теории относительности, а движения микрочастиц изучается в квантовой механике. Поэтому законы классической механики имеют определенные границы применения.

Механика включает в себя три раздела: кинематику, динамику и статику. В разделе кинематика рассматриваются такие кинематические характеристики движения, как перемещение, скорость и ускорение. Здесь необходимо использовать аппарат дифференциального и интегрального исчисления.

В основе классической динамики лежат три закона Ньютона. Здесь необходимо обратить внимание на векторный характер действующих на тела сил, входящих в эти законы.

Динамика охватывает такие вопросы, как закон сохранения импульса, закон сохранения полной механической энергии, работа силы.

При изучении кинематики и динамики вращательного движения следует обратить внимание на связь между угловыми и линейными характеристиками. Здесь вводятся понятия момента силы, момента инерции, момента импульса и рассматривается закон сохранения момента импульса.

При изучении раздела «Колебания и волны» следует иметь в виду, что колебания различной физической природы описываются с единых математических позиций. Здесь надо четко уяснить такие понятия, как гармоническое колебание, фаза, разность фаз, амплитуда, частота, период колебаний.

Важно представлять себе, что периодические процессы иной формы, чем гармонические, могут быть представлены в виде суперпозиции гармонических колебаний с различными частотами, амплитудами и начальными фазами.

Надо иметь в виду, что во всякой реальной колебательной системе есть сопротивление среды, что ведет к диссипации энергии, поэтому колебания будут затухающими. Для характеристики затухания колебаний вводится коэффициент затухания, логарифмический декремент и добротность.

Если колебания совершаются под действием внешней, периодически изменяющейся силы, то такие колебания называют вынужденными. Они будут незатухающими. Амплитуда вынужденных колебаний зависит от частоты вынуждающей силы и параметров системы. При приближении частоты вынужденных колебаний к частоте собственных колебаний амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Это явление называется механическим резонансом.

При изучении темы "Волны" следует обратить внимание на картину мгновенного распределения смещений и скоростей частиц среды в бегущей волне. Здесь вводится понятие длины волны, скорости распространения волны, волнового числа.