- •Федеральное агентство по образованию
- •В.М. Полунин, г.Т. Сычёв Сборник тестовых задач по физике
- •Часть 1
- •Оглавление
- •От авторов
- •Введение
- •Общие методическиеУказания к решению задач и выполнению контрольных заданий
- •1. Физические основы механики
- •1.1. Примеры решения задач
- •Решением этого уравнения является выражение вида
- •Решением этого уравнения является выражение вида
- •1.2. Задачи первого уровня сложности для самостоятельного решения
- •2. Физические основы механики
- •2.1. Примеры решения задач
- •По закону сохранения энергии
- •2.2. Задачи первого уровня сложности для самостоятельного решения
- •3. Основы молекулярной физики и термодинамики
- •3.1. Примеры решения задач
- •Окончательно
- •Из него
- •С учетом последнего соотношения, для молярной массы смеси имеем:
- •Данное уравнение является общей формой записи закона распределения скоростей молекул, справедливой для любых интервалов скоростей.
- •Подставив эти значения и выполнив вычисление, получим
- •Однако это выражение еще не является ответом, так как Aвн есть сумма двух работ: работы a силы, приложенной к поршню (например, силы руки), и работы Aатм силы атмосферного давления, т.Е.
- •С учетом этого будем иметь
- •После сокращений на a/27b и в правой части на r получим
- •Подставив значения величин в си и произведя вычисление, получим
- •Таким образом:
- •3.2. Задачи первого уровня сложности для самостоятельного решения
- •Рекомендательный список литературы Основной
- •Дополнительный
- •Физические основы механики. Основные понятия, определения и законы п 1.1. Кинематика и динамика
- •9) Полное ускорение a:
- •10) Среднее ускорение при неравномерном движении:
- •1) В подвижной
- •2) В неподвижной
- •Вслучае переменной массы
- •П 1.2. Волновые процессы. Акустика
- •П 1.3. Энергия, работа, мощность. Законы сохранения в механике
- •П 1.4. Поле тяготения. Движение в поле центральных сил.
- •П 1.5. Основы специальной теории относительности
- •Основы молекулярной физики
- •1) Произвольной поверхности
- •П 2.2. Основные понятия, определения и законы молекулярной физики и термодинамики
- •П 2.3. Статистический метод исследования
- •П 2.4. Основы термодинамики
- •П 2.5. Реальные газы. Фазовые равновесия и превращения
- •П 2.6. Кинетические явления
- •Правила приближённых вычислений
- •Основные физические постоянные (округленные значения)
- •Некоторые астрономические величины
- •Плотность некоторых газов (при нормальных условиях)
- •Свойства некоторых жидкостей (при 20 0с)
- •Свойства некоторых твердых тел
- •Теплопроводность некоторых твердых тел (веществ)
- •Эффективный диаметр молекул, динамическая вязкость, и теплопроводность некоторых газов при нормальных условиях
- •Критические параметры и поправки Ван дер Ваальса
Рекомендательный список литературы Основной
1. Полунин, В.М. Физика. Физические основы механики [Текст]: конспект лекций /В.М. Полунин, Г.Т. Сычев; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2002. 180 с.
2. Полунин, В.М. Физика. Молекулярная физика и термодинамика: конспект лекций [Текст] /В.М.Полунин, Г.Т.Сычев. Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 2002. 166 с.
3. Полунин, В.М. Физика. Основные понятия и законы [Текст]: учеб.-метод. пособие /В.М.Полунин, Г.Т.Сычев. Курск. гос. техн. ун--т. Курск, 2002. 156 с.
4. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст]: учеб. пособие для вузов. /Т.И. Трофимова. 7-е изд., стер. М.: Высш. шк., 2002. 542 с.
5. Савельев, И.В. Курс общей физики [Текст]: учеб. пособие для втузов: в 5 кн. /И.В. Савельев. М.: «Астрель», 2002. Кн.1. 336 с.
Дополнительный
6. Физика [Текст]: Сборник контрольных заданий по механике для студентов инженерно-технических специальностей /П.А. Красных, В.М. Пауков, В.М. Полунин, Г.Т. Сычёв; под ред. В.М. Полунина; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 1997. 93 с.
7. Физика [Текст]: Сборник контрольных заданий по молекулярной физике и термодинамике для студентов инженерно-технических специальностей /В.Н. Бурмистров, П.А. Красных, В.М. Полунин, Г.Т. Сычёв; под ред. В.М. Полунина; Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 1997. 130 с.
8. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики. [Текст] /В.С. Волькенштейн. Изд. доп. и перераб. СПб.: СпецЛит, 2002. 327 с.
9. Трофимова, Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. [Текст] /Т.И. Трофимова. 3-е изд. М.: Изд. дом «ОНИКС 21 век», 2003. 384 с.
10. Чертов, А.Г. Задачник по физике. [Текст]: учеб. пособие для втузов. /А.Г. Чертов, А.А. Воробьев. 7-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во Физматлит, 2003. 640 с.
Приложение 1
Физические основы механики. Основные понятия, определения и законы п 1.1. Кинематика и динамика
Механика– раздел физики, в котором изучается механическое движение, причины, вызывающие это движение, и происходящие при этом взаимодействия между телами.
Механическое движение– изменение с течением времени взаимного положения тел или их частей (частиц) в пространстве.
Кинематика– раздел механики, в котором изучают геометрические свойства движения и взаимодействия тел в не связи с причинами их порождающими.
Физические модели (научные абстракции) классической механики:
1) материальная точка– протяженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь, обладающее массой. Понятие применимо при поступательном движении или когда в изучаемом движении можно пренебречь вращением тела вокруг его центра масс;
2) абсолютно твердое тело– тело, расстояние между двумя любыми точками которого в процессе движения остается неизменным. Применимо, когда можно пренебречь деформацией тела;
3) сплошная изменяемая среда– понятие применимо при изучении движения изменяемой среды (деформируемого твердого тела, жидкости, газа), когда можно пренебречь молекулярной структурой среды.
Система единиц измерения физических величин– совокупность основных и производных эталонов. В настоящее время предпочтительной во всех областях науки и техники является система СИ.
В системе СИ единицами измерения являются: 1) основные– единица измерения длины (L) – 1 м; единица измерения массы (M) – 1 кг; единица измерения времени (T) – 1 с; единица измерения температуры (Т) – 1 К; единица измерения силы тока (I) – 1 А; единица измерения силы света (I) – 1 св.;2) дополнительные– единица измерения плоского угла – 1 рад; единица измерения телесного угла – 1 стерад.
Тело отсчета– произвольно выбранное, условно неподвижное тело, по отношению к которому рассматривается движение данного тела.
Система отсчета– произвольная система координат, связанная с телом отсчета, например: а) прямоугольная, трехмерная система координат, в точке пересечения осей которой помещают тело отсчета; б) полярная система координат, положение материальной точки (тела) в которой задается радиус – векторомrи углами:;.
Траектория движения– совокупность последовательных положений материальной точки (тела) в процессе ее движения.
Поступательное движение– движение, при котором тело перемещается параллельно самому себе. При этом все точки тела описывают одинаковые траектории, смещенные относительно друг друга.
Положение материальной точки (тела) в прямоугольной системе отсчета, в данный момент времени, может быть определено:с помощью координат x, y, z – M(x,y,z); с помощью радиус – вектора rи естественным (траекторным) способом (рис. П 1. 1).
Уравнения движения материальной точки (тела) в кинематике:
x=f1(t); y=f2(t); z=f3(t);
rx=f1(t); ry=f2(t); rz=f3(t),
где x, y, z – координаты;
rx, ry, rz– проекции радиуса вектораr на соответствующие оси координат.
Основные понятия и определения кинематики материальной точки и твердого тела, движущегося поступательно:
1) перемещение (рис. П 1.2) – векторr, проведенный из начального положения материальной точки (тела) в положение этой точки в данный момент времени (приращение радиус – вектора за рассматриваемый промежуток времени):
r=r1–r2;
2) элементарное перемещение dr – бесконечно малое перемещение, которое с достаточной степенью точности совпадает с соответствующим участком траектории движения. При прямолинейном движении вектор перемещения совпадает с соответствующим участком траектории и модуль перемещения численно равен пройденному пути:
r=S;
3) путь– расстояние, пройденное телом при его движении по траектории. В частных случаях перемещение и путь могут совпадать;
4) мгновенная линейная скорость– векторная физическая величина, характеризующая состояние движения, показывающая, как изменяется перемещение в единицу времени, равная первой производной от перемещения по времени:
;
5) средняя скорость неравномерного движения – скалярная физическая величина, численно равная отношению всего пути, пройденного телом (материальной точкой), к тому промежутку времени, в течение которого совершалось движение:
6) линейное ускорение– векторная физическая величина, характеризующая изменение скорости в единицу времени, равная первой производной от скорости или второй производной от перемещения по времени:
;
7) тангенциальное ускорение аt– составляющая ускорения, направленная вдоль касательной к траектории движения. Изменяет линейную скорость только по величине:
;
8) нормальное ускорение an– составляющая линейного ускорения, направленная по нормалиnк вектору линейной скорости, т.е. к касательной в данной точке:
,
где R – радиус кривизны траектории движения;
n– единичный вектор нормали к траектории движения;