Министерство путей сообщения Российской Федерации

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра "Физика и экологическая теплофизика"

КУРС ЛЕКЦИЙ

по разделу I курса физики

«Механика»

«Молекулярная физика»

Для студентов железнодорожных специальностей

САМАРА 2007

УДК 535

Курс лекций по дисциплине «Физика», часть I ««Механика», «Молекулярная физика» - Самара: СамГУПС, 2007 – 103 с.

Утверждено на заседании кафедры, протокол № 2 от 7.10.2007.

Печатается по решению редакционно-издательского совета института.

Курс лекций по механике и молекулярной физике подготовлен на основе лекций, прочитанных авторами для студентов железнодорожных специальностей, приведены теоретические сведения, необходимые для решения задач и проведения лабораторных работ.

Данный конспект является частью лекций по физике, часть II «Электричество» и часть III «Оптика».

Предназначен для студентов дневной очной формы обучения.

Авторы: к.ф.-м.н., доцент Ламажапов Хубита Доржиевич, к.б.н., доцент Хохлова Наталья Юрьевна и к.т.н., с.н.с. Яресько Сергей Игоревич.

Рецензенты: профессор, зав. каф. «Физика» СГАУ, д.ф.-м.н. Ратис Ю.Л., зав. каф. "АТС" СамГУПС, доцент, к.т.н. Гуменников В.Б.

Подписано в печать Формат 60х84 1/16

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п. л. 6,4

Тираж 800 экз. Заказ №

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2007

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данный курс лекций составлен на основе опыта чтения лекций авторами в СамИИТ, ныне СамГУПС, для студентов железнодорожных специальностей. Предлагаемый курс лекций по указанным частям физики не заменяет учебника по физике, а является дополнением к нему и предназначен для систематизации знаний, полученных во время лекционных и лабораторно-практических занятий. Курс лекций написан в небольшом объеме при минимальном использовании аппарата высшей математики, поэтому в ряде случаев пришлось ограничиться качественным обоснованием физических закономерностей, также пришлось отказаться от изложения материала, входящего в школьный курс физики. Чтобы облегчить чтение, лекции снабжены значительным количеством рисунков.

ЛЕКЦИЯ 1

§1. Несколько вводных замечаний о предмете физики.

Мир, окружающий нас материален: он состоит из вечно существующей и непрерывно движущейся материи.

Материей в широком смысле этого слова называется все, что реально существует в природе и может быть обнаружено человеком посредством органов чувств или с помощью специальных приборов. Конкретные виды материи многообразны. К ним относятся: элементарные частицы (электроны, протоны, нейтроны и др.), совокупности небольшого числа этих частиц (атомы, молекулы, ионы), физические тела (совокупности множества элементарных частиц) и физические поля (гравитационные, электромагнитные и др.), посредством которых взаимодействуют различные материальные частицы.

Неотъемлемым свойством материи является движение, под которым следует понимать все изменения и превращения материи, все процессы, протекающие в природе. В древности слово “физика” означало природоведение. С накоплением знаний природоведение расчленилось на ряд наук: физику, химию, астрономию, геологию, биологию, ботанику и т.д.

Среди этих наук физика занимает особое положение, так как предметом ее изучения служат все основные, наиболее общие, простейшие формы движения материи (механические, тепловые, электромагнитные и т.д.). Изучаемые физикой формы движения присутствуют во всех высших и более сложных формах движения (в химических, биологических процессах и др.) и неотделимы от них, хотя никоим образом их не исчерпывают. Установленному физикой закону сохранения энергии подчиняются все процессы, независимо от того носят ли они специфический химический, биологический или другой характер.

Процесс познания в физике, как и в любой другой науке, начинается либо с наблюдения явлений в естественных условиях, либо со специально поставленных опытов экспериментов. На основе накопленного материала строится предварительное научное предположение о механизме и взаимосвязи явлений создается гипотеза, которая требует проверки и доказательства.

Некоторые гипотезы, ряд следствий из которых противоречит опыту, оказываются ошибочными и отбрасываются при дальнейшем развитии науки (например, гипотезы флогистона, эфира и др.). Другие гипотезы, выдерживающие проверку на опыте и правильно предсказывающие ряд новых, ранее неизвестных явлений, входят в науку в качестве физических теорий. Хорошим примером этого является молекулярно-кинетическая теория.

Дальнейшее накопление знаний приводит к необходимости создания новых гипотез и развития новых теорий. Новая теория не всегда отрицает старую, но чаще всего включает ее в себя как часть, т.е. является более широкой и всеохватывающей.

Разнообразные формы движения материи исследуются различными науками, в том числе и физикой.

Физика изучает наиболее простую и вместе с тем наиболее общую форму движения материи: механические, атомно-молекулярные, гравитационные, электромагнитные, внутриатомные и внутриядерные процессы.

Эти разновидности физической формы движения являются наиболее общими потому, что они содержатся во всех более сложных формах движения материи, изучаемых другими науками.

Можно также сказать, что предмет исследования физики составляют общие закономерности явлений природы.

Развитие физики тесно связано с развитием техники. Крупные физические открытия рано или поздно приводят к техническим переворотам, созданию новых отраслей техники, тесно связанных с физикой. В свою очередь развитие техники дает физикам в руки новые, более совершенные, более мощные методы исследования. Развитие техники и промышленности требует разрешения ряда физических проблем, тесно связанных с дальнейшим техническим прогрессом.

Широкое знание физики является необходимым для специалиста, работающего в любой области науки и техники, желающего осмыслить основы своей области знания, стремящегося принять творческое участие в ее развитии. Задача курса физики, читаемого студентам высшего технического учебного заведения, и заключается в том, чтобы помочь учащимся понять физические основы техники.