Министерство Образования Российской Федерации

Нижегородский государственный технический университет сборник задач по физике

Часть 1

(Механика, молекулярная физика, теплота)

Нижний Новгород 2004

Составители: А.Б. Федотов, И. А. Вдовиченко, Г.Д.Павлова, Г.И.Шишков.

УДК 681.383; 621.384

Сборник задач по физике, часть 1 (механика, молекулярная физика, теплота) для студентов всех специальностей / НГТУ;

сост.: А.Б. Федотов и др. Н.Новгород, 2004, 119с.

Ответственный редактор – А.Б. Федотов.

Редактор – И.И. Морозова.

Рецензент – А.И.Кононов.

Подп. … Формат … Бумага … Печать …

Печ. л. …. Уч.– изд. л. … Тираж 2000 экз. Заказ …

Нижегородский государственный технический университет. Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул. Минина, 24

1. Содержание

ГЛАВА	СТР
Предисловие	3
1. Кинематика	5
§ 1.1. Кинематика материальной точки § 1.2. Кинематика твердого тела § 1.3. Примеры решения задач	5
	9
	12
2. Динамика материальной точки	17
§ 2.1. Законы Ньютона. Силы § 2.2.Работа. Энергия. Закон сохранения энергии § 2.3. Импульс. Закон сохранения импульса § 2.4. Примеры решения задач	17
	25
	32
	39
3. Динамика твердого тела	51
§ 3.1 Момент импульса. Момент силы. § 3.2. Момент инерции . § 3.3.Неподвижные оси вращения. § 3.4. Качение. Свободные оси вращения. Гироскопы § 3.5. Примеры решения задач.	51
	53
	55
	59
	63
4. Молекулярная физика и теплота.	68
§ 4.1. Равновесные распределения молекул § 4.2. Уравнения состояния . § 4.3. Первое начало термодинамики. § 4.4. Энтропия. Второе начало термодинамики § 4.5. Примеры решения задач	68
	72
	75
	79
	84
5. Ответы	92

Предисловие

Данный сборник задач предназначен для студентов первого курса всех специальностей. Все задачи распределены по четырем главам: «Кинематика», «Динамика материальной точки», «Динамика твердого тела» и «Молекулярная физика и теплота». В соответствии со сложившейся практикой распределения нагрузки, объем задачника рассчитан на 36 часов аудиторных занятий и соответствующее количество часов внеаудиторной работы. Поэтому в сборнике не представлены некоторые темы из числа тех, которые обычно фигурируют в рабочих программах для студентов первого курса технических ВУЗов. В частности, отсутствуют задачи по темам: «Статика», «Теория упругости»,

и ряду других тем. Задачи на тему «Всемирное тяготение» вошли, как составная часть, в § 2.1 «Законы Ньютона. Силы», а также, в § 2.2 «Работа. Энергия. Закон сохранения энергии». Задачи на темы «Момент импульса» и «Момент силы» включены отдельным параграфом в главу «Динамика твердого тела».

При составлении этого сборника мы, наряду с оригинальными задачами, широко использовали такие известные сборники задач, как, например, «Иродов И.Е., Задачи по общей физике», «Савельев И.В., Сборник вопросов и задач по общей физике», «Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике» и ряд других.

Для обозначения векторов момента силы , момента импульса и момента инерции были использованы символы и J соответственно. Вектор ускорения обозначается символом . В остальном мы придерживались системы обозначений, принятой в учебнике Савельева И.В. «Курс общей физики, Т1».

Номера задач повышенной сложности отмечены «звездочками» (например, 1.11*). В конце каждой главы имеется раздел «Примеры решения задач». Номера задач, подробное решение которых представлено в этом разделе, отмечены буквой «П» (например, 2.22*П).

Выражаем искреннюю признательность доценту А.И.Кононову за ряд ценных замечаний и предложений, а также лаборанту Н.С.Рыбкиной за помощь в оформлении макета.

Краткий список астрономических величин и физических констант:

Астрономические величины:	Значения	Физические константы:	Значения
Радиус Земли RЗ	6,37ּ106м	Гравитационная постоянная G	6,67ּ10-11 Нּм2/кг2
Масса Земли MЗ	5,98ּ1024кг	Стандартное ускорение свободного падения g	9,807м/с2
Масса Солнца MС	1,99ּ1030кг	Постоянная Авогадро NA	6,02ּ1023 моль-1
Среднее расстояние от Земли до Солнца rС	1,495ּ1011м	Постоянная Больцмана kБ	1,38ּ10-23 Дж/К
Средний радиус Лунной орбиты rЛ	3,84ּ108м	Молярная газовая постоянная R	8,31 Дж/мольּК
Масса Луны MЛ	7,35ּ1022кг	Стандартный объём моля газа V0	22,4л/моль