Дополнительная

I. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Наука, 1989. -Т. I.

2.Сивухин Д.В. Курс общей Физики. - М.: Наука, 1986. Т.

3.БерклеевскиЙ Курс физики. - М.: Наука, 1975-77. Т. I

4.Фанман Р., Лейтон Р. Файнмановские лекции по физике. • М.: Мир, 1977.

Вып. 1-10.

5.Трофимова Т.И. Краткий курс физики. - М.: Высшая школа, 2004.

6.Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физиКи для вузов. - М.: Оникс 21

век, 2003.

7.Хайкин С.Э. Физические основы механики. - М.: Наука, 1971.

8.Орир Д.К. Физика. - М.: Мир, 1981. Т. 1-2.

Сведения о приближенных вычислениях

В физических задачах числовые значения являются приближенными.

Задачи с приближенными данными нужно решать, соблюдая правила подсчета значащих цифр. Значащими называются все цифры, кроме нуля, а также и нуль в двух случаях: когда он стоит между значащими цифрами и когда он стоит в конце числа.

При вычислениях нельзя получить результат более точный, чем исход-

ные данные, поэтому следует вести приближенные вычисления.

При сложении или вычитании приближенных чисел, имеющих различ-

ную точность, более точное должно быть округлено до точности менее точного.

Например: 9,6 + 0,176 = 9,6 + 0,2 = 9,8.

При умножении и делении следует в полученном результате сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет приближенное данное с наимень-

шим количеством значащих цифр. Например

0,637 • 0,023 = 0,013, но не 0,0132496.

При возведении в квадрат или куб нужно сохранять столько значащих цифр, сколько их имеет возводимое в степень число. Например

1,252= 1,56, но не 1,5625; 1,013 = 1,03, но не 1,030301.

9

При извлечении квадратного и кубического корней в результате нужно со-

хранять столько значащих цифр, сколько их имеет подкоренное число. Напри-

мер 10 =3,2, но не 3,162; 310 =2,2, но не 2,154.

Когда число мало отличается от единицы, можно пользоваться прибли-

женными формулами. Если а, в, с меньше 0,05, то:

(1± a)(1 ± b)(1 ± c)=1 ± a ± b ± c

	1 ± a			= 1± a
(1± a)n					2
					=1 ± na
		1			= 1 m na
(1 ± a)n
1			= 1 m a
1 ± a
ea = 1 + a
ln(1 ± a)= ±a - a2
					2

Если угол α « 5° и выражен в радианах, то в первом приближении можно при-

нять sin α = tg α = α; cos α = 1

Соблюдая эти правила, студент сэкономит время на вычислении искомых величин при решении физических задач.

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

·Кинематическое уравнение движения материальной точки(центра масс твер-

дого тела) вдоль оси X

x = f(t),

где f(t) - некоторая функция времени.

· Средняя скорость	v	x =			Dx
						Dt
· Средняя путевая скорость			v	=			DS		, где ∆S - путь, пройденный точкой за ин-
							Dt

тервал времени ∆t . Путь ∆S в отличие от разности координат Dx = x2 - x1 не может убывать и принимать отрицательные значения, т.е. ∆S > 0 .

10

	· Мгновенная скорость v x				=		dx
							dt
						Dn х
	·	Среднее ускорение а х			=
							Dt
	·	Мгновенное ускорение а х				=		dn х
									dt

· Кинематическое уравнение движения материальной точки по окружности -ра диусом R:

j = f (t ), R = r = const

· Угловая скорость w = dj . dt

· Угловое ускорение e = dw . dt

· Связь между линейными и угловыми величинами, характеризующими движе-

ние точки по окружности:

u = w R, at = e R , a n = w 2 R

где u – линейная скорость; at и a n , - тангенциальное и нормальное ускорения.

· Полное ускорение a =	at2 + an2	; a = R		e 2 + w4
				æ an ö
· Угол между полным а и нормальным			an	ускорениями a = arccosç		÷
				ç	a	÷
				è		ø

· Импульс материальной точки массой т, движущейся поступательно со скоро-

стью u : p = mu .

· Второй закон Ньютона для поступательного движения

	n r		r
	å F	=	dp
			dt
	i
	i =1

Сила, действующая на тело массы т (т= соnst)

	r	r	r
		du
	F = m		= ma .
		dt

11

· Силы, рассматриваемые в механике:

а) сила упругости F = kx

где k - коэффициент упругости (в случае пружины– жесткость); х - абсолютная деформация;

r b) сила тяжести P = mg ;

с) сила гравитационного взаимодействия

F = G m1m2 r2

где G - гравитационная постоянная; т1 и т2 - массы взаимодействующих тел; r -

расстояние между телами (тела рассматриваются как материальные точки).

В случае гравитационного взаимодействия сила F = g m , где γ – напряженность гравитационного поля;

d) сила трения (скольжения) F =fN, где f- коэффициент трения; N -сила нор-

мального давления.

n

·Закон сохранения импульса å pi = const , или для двух тел (i=2)

i=1

				r	r	r	r
				m1u1	+ m2u2	= m1 u1	+ m2 u2
	r		r	- скорости тел в момент времени, принятый за начальный;
где u		1 и u2
r		r	- скорости тех же тел в конечный момент времени.
u1	и u2

·Скорости шаров массамит1 и m2 после абсолютно упругого центрального удара

u1	=	u1( m1 - m2 ) + 2 m2u2	;	u2	=	u2 ( m2 - m1 ) +	2 m1u1
		m1 + m2				m1 + m2

· Скорость шаров массами m1 и m2 после абсолютно неупругого удара

u = u1m1 +u2m2

m1 + m2

· Работа переменной силы на пути S

А = ò F sdS = ò F s cosa dS .

s s

12

·	Мощность N =	dA	; N = Fu cosa
		dt
· Кинетическая энергия тела, движущегося поступательно,
			Eк = T = mu 2 ;	Ек = Т =			p2
							2m
	2
·	Потенциальная энергия:
a)	упругодеформированной пружины			П =	k x2
					2
b)	гравитационного взаимодействия П = -g m1m 2
					r
c)	тела, находящегося в однородном поле силы тяжести П = mgh

где h- высота тела над уровнем, принятым за нулевой ( h мала по сравнению с радиусом Земли).

·Закон сохранения механической энергии: Е = Т + П = сопst.

·Работа, совершаемая внешними силами, определяется как мера изменения энергии системы A = DE = Е2 - Е1

·Напряженность и потенциал гравитационного поля Земли:

E	= g	M	j = g	M
		(R з + h )2		(R з + h )

· Момент инерции материальной точки J = m r 2 ,

где m- масса точки, r - расстояние до оси вращения.

· Момент инерции некоторых тел массой m:

a)полного и сплошного цилиндров(или диска) радиуса R относительно оси вращения, совпадающей с осью цилиндра

J пол = mR 2 ,	J спл	=	1	mR 2
		2

b) шара радиуса R относительно оси вращения, проходящей через центр масс

13

шара	J	=	2	mR 2
		5

c)тонкого стержня длиной l, если ось вращения перпендикулярна стержню и проходит через центр масс стержня

J	=	1	ml 2
	12
d) то же, но ось вращения проходит через один из концов стержня J				=	1	ml 2
				3

e)тела относительно произвольной оси, отстоящей на расстояние d от оси, про-

ходящей через центр масс. Теорема Штейнера

J = J 0 + md 2

® é® ®ù

· Момент силы относительно оси вращения M = ê r ´ F ú ,

êë úû

®

где r - радиус-вектор, проведенный в точку приложения силыР. Модуль мо-

мента силы М = F • l, где l - плечо силы.

· Момент импульса тела, вращающегося относительно неподвижной оси Z:

LZ = J Z w

· Основное уравнение динамики вращательного движения

®

® d L M = =

dt

®

d( J w )

dt

		®		®
		®	d w
	При J=const	M = J		= J e
			dt

· Закон сохранения момента импульса (количества движения) для изолированной

n

системы å J iwi = const i =1

· Кинетическая энергия вращающегося тела E = Jw 2

2

· Работа при вращательном движении dA = M × dj , где dj – угол поворота тела,

14

М– момент силы относительно оси вращения.

·Зависимость длины тела и времени от скорости в релятивистской механике

	l = l0 1-	u2		t =		t 0
			2
		c			1 -u 2
						c 2

где l0 - длина стержня, измеренная в системе отчета, относительно которой стер-

жень покоится (собственная длина); l - длина стержня, измеренная в системе отчета, относительно которой он движется со скоростьюv0; t0 - промежуток вре-

мени между двумя событиями, отсчитанный часами, движущимися вместе с те-

лом; t -промежуток времени между теми же событиями, отчитанный покоящими-

ся часами; с - скорость распространения света в вакууме.

· Теорема сложения скоростей в теории относительности

u =

u¢ + u

1 + u¢ × u c2

где и' – скорость тела относительно подвижной системы координатК'; v – ско-

рость системы – К', движущейся в положительном направлении оси X систе-

мы отсчета К; и – скорость тела относительно неподвижной системы К(оси

Y и Y", Z и Z', параллельны).

· Энергия покоя частицы E =mc 2 , где т0 - масса покоя частицы.

·Зависимость массы частицы от скорости u , сравнимой со скоростью све-

та:

m0

m =

2

1 -u c 2

·Полная энергия частицы, движущейся со скоростью v, сравнимой со скоро-

стью света,

15