Предисловие

В основу настоящего пособия положен материал по общей физике, который читается на кафедре физики ОрелГТУ.

Учебное пособие написано в соответствии с программой курса физики для инженерно-технических специальностей высших учебных заведений и предназначен для студентов высших технических учебных заведений дневной формы обучения с ограниченным числом часов по физике, с возможностью его использования на вечерней и заочной (дистанционной) формах обучения. Электронная версия пособия размещена на сайте ОрелГТУ.

В учебном пособии дано систематическое изложение физических основ классической механики, а также рассмотрены элементы специальной теории относительности. Он состоит из 11 глав, в которых рассмотрены вопросы механики материальной точки, системы материальных точек, твердого тела, а также механические колебания и упругие волны. Изложение ведется без громоздких математических формулировок, должное внимание уделяется физической сути явлений и описывающих их понятий и законов. Издание представляет собой единое целое, все главы тесно связаны друг с другом.

Пособие нацелено на обучение студентов методам физической науки, на формирование физического мышления и физической картины мира.

Буквенные обозначения величин соответствуют Госстандарту. Формулы в пределах каждой главы имеют двойную нумерацию. Первая цифра указывает номер главы, вторая – номер формулы в данной главе. Все формулы даны в Международной системе единиц (СИ).

Главы 1, 6, 9 – написаны М.А. Тарасовой, главы 3, 5, 10 – Т.С. Рогожиной, главы 4, 5, 8 – Л.С. Екимовой, главы 2, 7, 11 – С.Н. Ромашиным, все рисунки выполнены Ю.В. Мосиным.

Авторы выражают глубокую благодарность за целый ряд полезных советов рецензентам – профессорам В.С. Шоркину и Г.В. Байдак.

Авторы будут благодарны за замечания и советы по улучшению учебного пособия.

Введение

Физика есть наука о наиболее общих свойствах и формах движения материи. При этом под материей понимается объективная реальность, существующая независимо от человеческого сознания и отображаемая им. В настоящее время известны два вида материи: вещество и поле. К первому виду материи – веществу – относятся, например, атомы, молекулы и все построенные из них тела. Второй вид материи образуют электромагнитные, гравитационные и другие поля. Различные виды материи могут превращаться друг в друга. Так, например, электрон и позитрон (представляющие собой вещество) могут превращаться в фотоны (т.е. в электромагнитное поле). Возможен и обратный процесс.

Материя находится в непрерывном движении, под которым понимается всякое изменение вообще. Движение представляет собой неотъемлемое свойство материи, которое несотворимо и неуничтожимо, как и сама материя. Материя существует и движется в пространстве и во времени, которые являются формами бытия материи.

Физические законы устанавливаются на основе обобщения опытных фактов и выражают объективные закономерности, существующие в природе. Основным методом исследования в физике является опыт, т.е. наблюдение исследуемых явлений в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и многократно воспроизводить его при повторении этих условий.

Для объяснения экспериментальных данных привлекаются гипотезы. Гипотеза – это научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо факта или явления и требующее проверки и доказательства для того, чтобы стать научной теорией или законом. Правильность высказанной гипотезы проверяется посредством постановки соответствующих опытов, путем выяснения согласованности следствий, вытекающих из гипотезы, с результатами опытов и наблюдений. Успешно прошедшая такую проверку и доказанная гипотеза превращается в научный закон или теорию.

Физические законы – устойчивые повторяющиеся объективные закономерности, существующие в природе. Физическая теория дает объяснение целой области явлений природы с единой точки зрения.

Изучение физики имеет большое значение для формирования научного мировоззрения.

Физика является базовой дисциплиной для большого числа общеинженерных и специальных дисциплин. Ее законы и методы широко применяются в курсах сопротивления материалов, электротехники, теплотехники, в различных технологических курсах.

Пути развития любой отрасти современного производства весьма тесно связаны с физикой. Поэтому инженер любого профиля должен владеть физикой в такой степени, чтобы быть в состоянии применять достижения физики в своем производстве.

Предлагаемая вам книга представляет собой раздел, с которого обычно начинают изучение физики – механику. Механикой называют раздел физики, посвященный изучению закономерностей простейшей формы движения материи – механического движения. Механическое движение состоит в изменении с течением времени взаимного расположения тел или их частей в пространстве. Механика включает три основные раздела – кинематику, статику и динамику. В статике рассматриваются законы сложения сил и условия равновесия тел. В кинематике исследуются характеристики и закономерности различных типов механического движения тел безотносительно к тем причинам, которые обеспечивают осуществление рассматриваемого типа движения. Наконец, в динамике изучают влияние взаимодействия между телами на их механическое движение.

Главной целью, которую ставили перед собой авторы при подготовке учебного пособия, было пробудить интерес к физике у студентов, помочь каждому из них самостоятельно разобраться в многочисленных и разнообразных физических явлениях, овладеть материалом лекционного курса.