Міністерствоосвіти Російської Федерації
Омськийдержавний технічний університет
МЕХАНІКА,МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА
Навчальнийпосібник
Омськ2007
УДК531 +539.19 +536 (075)
ББК 22.2 +22.36 +22.317 я73
М55
Рецензенти:
К.Н. Полещенко, д-р техн. наук,професор кафедри В«Фізичне матеріалознавствоВ» ОмГУ;
С.Н. Поворознюк, канд. техн. наук,доцент.
М55 Механіка, молекулярна фізика ітермодинаміка: Учеб. посібник
/Автори-сост.: В. П. Шабалін, О. В.Кропотін, В. О. Ніжнікова,
А. І. Блесман, Т.Н. Кондратьєва, О.Ю. Павлівська Омськ: Изд-во ОмГТУ, 2003. 74 с.
Навчальний посібникпризначений для самостійної роботи студентів вечірньої та заочної формнавчання інженерно-технічних спеціальностей вищих навчальних закладів.
Підготовлено на кафедріфізики та схвалено редакційно-видавничим радою ОмГТУ.
В© Автори-упорядники, 2007
В© Омський державний
технічний університет, 2007
ПЕРЕДМОВА
Мета цього навчального посібника - надати допомогу студентам заочної тавечірньої форм навчання інженерно-технічних спеціальностей вищих навчальнихзакладів у вивченні курсу фізики за розділами:
-класичнамеханіка;
-спеціальнатеорія відносності (релятивістська механіка);
-молекулярнафізика;
-термодинаміка.
Це відповідає першомусеместру у вивченні курсу фізики.
У посібнику наводиться зміст теоретичного курсу з перерахованимрозділах і вимоги до оформлення контрольних завдань, якими слід керуватисяпри самостійній роботі.
Основний навчальний матеріал програми курсу в посібникурозподілений на дві глави. У кожній з них дані приклади рішення фізичнихзадач, завдання для самостійного рішення з відповідями і контрольне завдання поцьому розділу. Завдання в контрольних завданнях підібрані так, щоб закріпититой навчальний матеріал, який викладається в даній главі.
Рекомендації при роботі з посібником.
1. Вибрати який-небудь підручник з курсу фізики з тих,що наводяться в бібліографічному списку. У даному посібнику навчальний матеріалвикладається в стислій формі, тому необхідно використання додатковоїлітератури. Це дозволить засвоїти докази основних законів фізики іприклади їх використання при вирішенні завдань.
2. Читання навчального посібника слід супроводжуватискладанням конспекту, в якому записуються формулювання законів і формули,виражають закони, визначення фізичних величин і одиниці їх виміру,робляться малюнки і виконується рішення типових завдань.
3. Самостійну роботу з вивчення фізики студентповинен піддавати систематичного самоконтролю. З цією метою після вивченнячерговий глави слід ставити питання, що стосуються формулювань законів,визначень фізичних величин, і відповідати на ці питання. При цьому треба використовуватиробочу програму (зміст теоретичного курсу). Студент не повиненобмежуватися тільки запам'ятовуванням фізичних формул. Від нього вимагається вміннясамостійно робити висновки формул і проводити докази фізичнихзаконів.
4. Щоб підготуватися до виконання контрольноїроботи, слід після вивчення чергової глави уважно розібрати поміщенів посібнику приклади розв'язання типових задач, вирішити завдання, призначені длясамостійного рішення.
зміст теоретичногоКУРСУ
Введення
Предмет фізики і її зв'язок із суміжними науками. Загальні методи дослідженняфізичних явищ. Розвиток фізики і техніки та їх взаємне впливу один наодного. Успіхи фізики протягом останніх десятиліть і характеристика їїсучасного стану. Різноманіття і значення практичних застосувань фізики.
Механіка
1. Про з зв про в зв и е іза к о н и д в і ж е н і я. Механічний рух. Системи відліку і системикоординат. Поняття матеріальної точки. Рух матеріальної точки. Переміщенняі шлях, швидкість, прискорення, тангенціальна та нормальна складовіприскорення. Рух матеріальної точки по колу. Зв'язок між векторамилінійних та кутових швидкостей і прискорень.
Інерція, маса, імпульс(Кількість руху), сила. Закони Ньютона, їх фізичний зміст івзаємний зв'язок. Поняття про інерційних системах відліку. Додавання швидкостей вкласичній механіці. Механічний принцип відносності. Перетвореннякоординат Галілея. Межі застосовності класичної механіки.
2. З а к о н и с о хр а н е н і я. Закон збереження імпульсу. Робота і потужність. Робота змінноїсили. Кінетична і потенційна енергії. Закон збереження енергії вмеханіці. Консервативні і дисипативні системи. Застосування законів збереженняімпульсу і енергії до пружного та непружного ударів.
3. Т в е р д о е т ел о к а к с і с т е м а ч а с т і ц. Поняття абсолютно твердого тіла.Поступальний і обертальний рухи твердого тіла. Придатність законів кінематикиі динаміки матеріальної точки до поступального руху твердого тіла. Кутовепереміщення, кутова швидкість, кутове прискорення - кінематичніхарактеристики обертального руху твердого тіла. Центр інерції (маси)твердого тіла. Обертання твердого тіла навколо нерухомої осі, його моментінерції і кінетична енергія. Основний закон динаміки обертального руху.Закон збереження моменту імпульсу для системи тіл. Робота і потужність приобертальному русі.
4. С і л и у п р у гпро з т і й т р е н і я. Пружне тіло. Закон Гука для основних видівдеформацій. Потенційна енергія упругодеформірованного тіла. Сила тертя.
5. С і л и т я г о т ен і я. Поняття про поле тяжіння. Закон всесвітнього тяжіння. Центральні сили.Поняття про напруженість та потенціал гравітаційного поля.
6. Е л е м е н т и т епро р і і о т н о с і т е л ь н о с т і. Постулати теорії відносності.Перетворення Лоренца. Релятивістське зміна довжин і проміжків часу.Релятивістський закон складання швидкостей. Поняття про релятивістській механіці.Закон зміни маси з швидкістю. Взаємозв'язок маси і енергії.
Молекулярна фізика ітермодинаміка
1. Ф і з и ч е з до і е про з зв про в им про л е к у л я р н о - до і н е т и ч е с к о ї т е о р і й. Поняття прореальному та ідеальному газах. Рівняння стану ідеального газу (рівнянняМенделєєва-Клапейрона). Суміші газів.
Основне рівняннямолекулярно-кінетичної теорії ідеального газу. Середня енергія молекул,молекулярно-кінетичне тлумачення температури. Постійна Больцмана. Ступенясвободи молекул. Розподіл енергії за ступенями свободи. Внутрішня енергіяідеального газу.
Поняття про функціїрозподілу. Максвелловское розподіл молекул за швидкостями. Досвід Штерна.Больцманівських розподіл часток в потенційному полі. Ефективний радіусмолекули. Число зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул.
Фізичні основи термодинаміки
1. П е р в о е н а ча л о т е р м о д і н а м і к і. Внутрішня енергія системи як функція стану.Кількість теплоти. Еквівалентність теплоти і роботи. Перший початоктермодинаміки і його застосування до ізотермічного, ізобаріческом іизохорический процесам. Рівняння і графіки цих процесів. Змінавнутрішньої енергії, робота і кількість теплоти, передане в цих процесах.Молярна і питома теплоємності ідеальних газів при постійному обсязі і постійномутиску. Адіабатичний процес. Рівняння Пуассона.
2. В т о р о е н а ч а л от е р м о д і н а м і к і. Ентропія. Кругові, оборотні та необоротніпроцеси. Принцип дії теплової та холодильної машин. Ідеальна тепловамашина Карно і її ККД. Абсолютна шкала температур.
Реальні гази
Реальні гази. Рівняння Ван дер Ваальса і його аналіз.Критичний стан. Взаємодія молекул. Сили тяжіння і відштовхування.Внутрішня енергія реального газу.
Вимогидо оформлення контрольних завдань
та роз'ясненняпо використанню таблиць
Контрольні завдання вирішуються у відповідності з номеромваріанта. У кінці посібника наведено таблиці, де вказані номери задач повідповідній темі для кожного варіанту. Всього по кожній з тим необхі...
