- •Часть 4
- •Ю.В. Присяжнюк, с.В. Кирсанов, в.В. Глебов
- •Ф.И. Кукоз
- •В.Г. Фетисов
- •Содержание
- •1 Теоретические основы общего подхода к решению произвольной задачи по физике 20
- •2 Механика 44
- •3 Элементы теории физических полей 75
- •4 Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория 114
- •Предисловие
- •В добрый путь и удачи!
- •Введение
- •Теоретические основы общего подхода к решению произвольной задачи по физике
- •Система фундаментальных понятий физики
- •Некоторые общие понятия физики
- •Идеализация физической задачи
- •Снаряд выпущен из орудия под углом к горизонту с начальной скоростью м/с. Найти дальность полета снаряда. Сопротивлением воздуха пренебречь.
- •Классификация задач по физике
- •Некоторые общие методы решения задач по физике
- •Этапы решения поставленной задачи
- •Метод анализа физической ситуации задачи
- •Обще-частные методы. Метод дифференцирования интегрирования
- •Метод упрощения и усложнения. Метод оценки
- •Сравнить силу тяготения двух протонов и силу их электрического отталкивания .
- •Оценить давление в центре Земли.
- •Метод постановки задачи
- •На клине (наклонной плоскости) расположено тело. Исследовать движение клина и тела (рис. 1.4).
- •Еще одна квалификация поставленных задач
- •Ответы на контрольные вопросы
- •Механика
- •Движение материальной точки
- •Кинематика материальной точки
- •Динамика материальной точки
- •Механические колебания
- •Законы сохранения
- •Сначала тело поднимают из шахты глубиной (где радиус Земли) на поверхность Земли, а затем на высоту от поверхности Земли. В каком случае работа больше?
- •Определить работу тормозного двигателя за первую секунду в примере 2.4.
- •Движение твердого тела
- •Динамика твердого тела
- •Законы сохранения в динамике твердого тела
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Элементы теории физических полей
- •Поле тяготения
- •Основная задача в теории поля тяготения
- •Поле тяготения системы материальных точек
- •Поле тяготения при произвольном распределении масс
- •Описать движение материальной точки в поле тяготения длинного тонкого однородного стержня массой м и длиной l. Влиянием других тел пренебречь.
- •Электрическое поле
- •Электрическое поле в вакууме
- •Рассчитать напряженность поля прямой бесконечной нити, равномерно заряженной с линейной плотностью , в точке о, удаленной на расстояние r0.
- •Проводники в электрическом поле
- •Постоянный электрический ток
- •Магнитное поле
- •Магнитное поле в вакууме
- •Магнитное поле в веществе
- •Электромагнитное поле
- •Электромагнитная индукция и самоиндукция
- •Электромагнитные колебания
- •Электромагнитные волны
- •Интерференция света
- •Дифракция света
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория
- •Термодинамика
- •Первое начало термодинамики
- •Второе начало термодинамики
- •Определить изменение энтропии одного моля идеального газа в изобарном, изохорном и изотермическом процессах.
- •Молекулярно-кинетическая теория
- •Распределение Максвелла – Больцмана
- •Найти относительное число молекул, модуль скорости которых больше модуля средней скорости.
- •Распределение Больцмана
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Итоговые задания и заключение
- •Физическая система – это
- •Метод (алгоритм) применения физического закона – это
- •Физический анализ задачи сводится в основном
- •Поставленная задача, для решения которой необходимо и достаточно привлечь лишь систему «обычных» знаний и «стандартных» методов и приемов, называется
- •Прямая основная задача кинематики заключается
- •Основная задача в теории поля тяготения заключается в расчете поля тяготения. Рассчитать поле тяготения – это значит
- •Какие методы используются для исследования физических систем в молекулярной физике?
- •Основная задача теории магнитного поля заключается в расчете характеристик магнитного поля произвольной системы токов и движущихся электрических зарядов. Эту задачу решают, применяя
- •Первое начало термодинамики в форме справедливо
- •Если известны только начальное и конечное состояния термодинамической системы, то можно определить
- •Справочные материалы
Справочные материалы
Таблица 1 –Таблица производных и интегралов
Функция |
Производная |
Функция |
Производная |
Таблица 2 – Основные физические постоянные
Физическая пистонная |
Обозначение |
Численное значение |
Нормальное ускорение свободного падения |
g |
9,81 м/с2 |
Гравитационная постоянная |
G |
6,67·10-11 м3/(кг·с2) |
Постоянная Авогадро |
NA |
6,02·1023 моль-1 |
Универсальная газовая постоянная |
R |
8,31 Дж/(моль·К) |
объем 1 моля газа при нормальных условиях |
Vm |
22,4·10-3 м3/моль |
Постоянная Больцмана |
k |
1,38·10-23 Дж/К |
заряд электрона |
e |
1,6·10-19 Кл |
Скорость света в вакууме |
c |
3·108 м/с |
Постоянная Стефана – Больцмана |
σ |
5,67·10-8 Вт/(м2·К4) |
Постоянная закона смещения Вина |
b |
2,9·10-3 м·К |
Постоянная Планка |
h |
6,63·10-34 Дж·с |
1,05·10-34 Дж·с |
||
Постоянная Ридберга |
R |
1,1·107 м-1 |
Радиус первой боровской орбиты |
a |
0,529·10-10 м |
Комптоновская длина волны электрона |
Λ |
2,43·10-12 м |
Магнетон Бора |
μB |
0,927·10-23 А·м2 |
Энергия ионизации атома водорода |
Ei |
2,18·10-18 Дж (13,6 эВ) |
Атомная единица массы |
a.e.м. |
1,66·10-27 кг |
Электрическая постоянная |
ε0 |
8,85·10-12 Ф/м |
Магнитная постоянная |
μ0 |
4π·10-7 Гн/м |
Таблица 3 – Некоторые астрономические величины
Наименование |
Значение |
Радиус земли |
6,37106 м |
Масса земли |
5,981024 кг |
Радиус Солнца |
6,95108 м |
Масса Солнца |
1,981030 кг |
Радиус Луны |
1,74106 м |
Масса Луны |
7,331022 кг |
Расстояние от центра Земли до центра Солнца |
1,491011 м |
Расстояние от центра Земли до центра Луны |
3,84108 м |
Таблица 4 – Плотность твердых тел и жидкостей
Твердое тело |
Плотность, кг/м3 |
Твердое тело |
Плотность, кг/м3 |
Алюминий |
2,70103 |
Медь |
8,93103 |
Барий |
3,50103 |
Никель |
8,90103 |
Ванадий |
6,02103 |
Свинец |
11,3103 |
Висмут |
9,80103 |
Серебро |
10,5103 |
Железо |
7,88103 |
Цезий |
1,90103 |
Литий |
0,53103 |
Цинк |
7,15 103 |
Жидкость |
Плотность, кг/м3 |
Жидкость |
Плотность, кг/м3 |
Вода (при 4oС) |
1,00103 |
Сероуглерод |
1,26103 |
Глицерин |
1,26103 |
Спирт |
0,80103 |
Ртуть |
13,6103 |
|
|
Таблица 5 – Плотность газов (при нормальных условиях)
Газ |
Плотность, кг/м3 |
Газ |
Плотность, кг/м3 |
Водород |
0,09 |
Гелий |
0,18 |
Воздух |
1,29 |
Кислород |
0,43 |
Таблица 6 – Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей
Жидкость |
Коэффициент, мН/м |
Жидкость |
Коэффициент, мН/м |
Вода |
72 |
Ртуть |
500 |
Мыльная пена |
40 |
Спирт |
22 |
Таблица 7 – Эффективный диаметр молекулы
Газ |
Диаметр, м |
Газ |
Диаметр, м |
Азот |
3,010-10 |
Гелий |
1,910-10 |
Водород |
2,310-10 |
Кислород |
2,710-10 |
Таблица 8 – Диэлектрическая проницаемость
Вещество |
Проницаемость |
Вещество |
Проницаемость |
Вода |
81 |
Парафин |
2 |
Масло транспортное |
2,2 |
Стекло |
7 |
Таблица 9 – Удельное сопротивление металлов
Металл |
Удельное сопротивление, Омм |
Металл |
Удельное сопротивление, Омм |
Железо |
9,810-8 |
Нихром |
1,110-6 |
Медь |
1,710-8 |
Серебро |
1,610-8 |
1 Расчленение целостного предмета на составляющие части (стороны, признаки, свойства или отношения) с целью их всестороннего изучения.
2 Синтез – соединение ранее выделенных частей (сторон, признаков, свойств или отношений) предмета в единое целое.
3 Табличные данные не считаются заданными величинами. Таким образом, идеализированная задача, система данных величин которой неполна только потому, что в ней отсутствуют табличные данные, не является непоставленной задачей.
4 Вводную часть физического анализа мы будем проводить не полностью. Поэтому слово «физический анализ» после слова «решение» означают, что проводится основная часть метода анализа физической ситуации задачи (выбор и анализ физической системы, исследование физического явления и т.д.).
5 Ответы на итоговые задания размещены в таблице на стр. 126.