МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Кафедра „Физика и физическое материаловедение”

Курс общей физики,

ОРИЕНТИРОВАННЫЙ НА СТРОИТЕЛЬНЫЕ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

(КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ)

(для студентов дневной и заочной формы обучения)

код дисциплины - 0801

УТВЕРЖДЕНО

на заседании кафедры ФФМ

протокол № 4 от 1.12.2005г.

Зав. кафедрой ФФМ

д.х.н., проф. Александров В.Д.

г. Макеевка, ДонНАСА

2005

УДК: 531.6(071)

Физика. Курс лекций по общей физике, ориентированный на строительные специальности.

Сост.: д.х.н., проф. В.Д.Александров; к.х.н., доц. И.В.Сельская; к.ф.-м.н., доц. М.А.Дулин; к.ф.-м.н., доц. В.В.Дремов; к.ф.-м.н., доц. Ю.Б.Ткаченко; к.ф.-м.н., доц. Н.Н.Голоденко; асс. В.А.Сорока. Под редакцией доктора химических наук, профессора Александрова В.Д.- г. Макеевка: ДонНАСА, 2005.- 414с.

Рецензенты: Тимченко В.И. к.ф.-м.н., доц., зав. каф. «Электротехника и

автоматика» Донбасской национальной академии

строительства и архитектуры.

Игнатенко П.И. д.ф.-м.н., профессор кафедры физики

твердого тела и материаловедения Донецкого

национального университета

Ответственная за выпуск: к.х.н., доц. Сельская И.В.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

Механика

Глава 1. Кинематика материальной точки

1.1. Система отсчета. Траектория, длина пути, вектор перемещения… 11

1.2. Скорость……………………………………………………………… 13

1.3. Ускорение и его составляющие………………………………… 15

1.4. Угловая скорость и угловое ускорение……………………………….17

ГЛАВА 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

2.1. Первый закон Ньютона. Масса. Сила…………………………………20

2.2. Основной закон динамики поступательного движе­ния…………...21

2.3. Третий закон Ньютона…………………………………………………24

2.4. Силы в механике ………………………………………………………24

2.5. Закон сохранения импульса. Центр масс……………………………..29

ГЛАВА 3. ЭНЕРГИЯ, КАК УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕРА РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ДВИЖЕНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТЕЛ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ

3.1. Энергия, работа, мощность……………………………………………32

3.2. Кинетическая и потенциальная энергии…………………………….. 34

3.3. Закон сохранения энергии……………………………………………...38

ГЛАВА4. ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА

4.1. Модель абсолютно твердого тела……………………………………...42

4.2. Момент силы…………………………………………………………….42

4.3. Пара сил …………………………………………………………………43

4.4. Простые машины………………………………………………………..44

4.5. Момент инерции………………………………………………………...45

4.6. Кинетическая энергия вращения………………………………………47

4.7. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела……...48

4.8. Момент импульса и закон его сохранения……………………………49

ГЛАВА5.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ЭЙНШТЕЙНА

5.1. Преобразования Галилея.

Механический принцип относительности………………………….52

5.2. Постулаты специальной (частной) теории относительности………..54

5.3. Преобразования Лоренца………………………………………………56

5.4. Следствия из преобразований Лоренца…………………………….57

5.5.Основной закон релятивистской динамики материальной точки……58

5.6. Закон взаимосвязи массы и энергии………………………………..60

ГЛАВА 6. ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИКИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

6.1. Давление в жидкости и газе……………………………………………62

6.2. Уравнение неразрывности…………………………………………...64

6.3. Уравнение Бернулли и следствия из него…………………………..65

6.4. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей………..68

6.5. Движение тел в жидкостях и газах…………………………………….70

Основы молекулярной физики и термодинамики

ГЛАВА 7.ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ

7.1. Введение………………………………………………………………...72

7.2. Законы идеального газа………………………………………………...74

7.3.Уравнение Клапейрона – Менделеева……………………………….76

7.4. Основное уравнение молекулярно-кинетической

теории идеальных газов……………………………………………….78

ГЛАВА 8. ЗАКОН МАКСВЕЛЛА О РАСПРЕДЕЛЕНИИ МОЛЕКУЛ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА ПО СКОРОСТЯМ И ЭНЕРГИЯМ

8.1. Введение………………………………………………………………...81

8.2. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа

по скоростям……………………………………………………………81

8.3. Барометрическая формула. Распределение Больцмана………………84

8.4. Среднее· число столкновений и средняя длина

свободного пробега молекул………………………………………….86

ГЛАВА 9. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ

9.1. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного

взаимодействия…………………………………………………………88

9.2. Уравнение Ван-дер-Ваальса…………………………………………..90

9.3. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ……………………………...92

9.4. Внутренняя энергия реального газа………………………………….94

ГЛАВА 10. СВОЙСТВА РЕАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

10.1. Поверхностное натяжение…………………………………………….96

10.2. Явление смачивания…………………………………………………100

10.3. Давление под искривленной поверхностью жидкости…………….102

10.4. Капиллярные явления………………………………………………..103

ГЛАВА 11. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

11.1. Введение……………………………………………………………...105

11.2. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного

распределения энергии по степеням свободы молекул……………….106

11.3. Первое начало термодинамики…………………………………….108

11.4. Работа газа при изменении его объема……………………………110

11.5. Теплоемкость………………………………………………………...111

11.6. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам……113

ГЛАВА 12. ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.

12.1. Круговой процесс (цикл). Обратимые и необратимые процессы…….118

12.2. Энтропия, ее статистическое толкование…………………………...120

12.3.Второе начало термодинамики……………………………………..123

12.4. Тепловые двигатели и холодильные машины.

Цикл Карно и его к. п. д. для идеального газа………………………124

Электричество и магнетизм

ГЛАВА 13. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСТАТИКИ

13.1. Атомистичность заряда. Закон сохранения заряда………………...128

13.2. Закон Кулона………………………………………………………….129

13.3. Поток вектора напряженности………………………………………130

13.4. Теорема Гаусса……………………………………………………….132

13.5. Поле бесконечной однородно заряженной плоскости……………..134

13.6. Поле двух разноименно заряженных плоскостей………………….135

13.7. Поле бесконечно заряженного цилиндра…………………………...136

13.8. Работа сил электростатического поля…………………………...….137

13.9. Потенциал………………………………………………………….....138

13.10. Связь между напряженностью электрического поля

и потенциалом……………………………………………………..140

13.11. Эквипотенциальные поверхности…………………………………142

13.12. Применение электростатики в строительстве ……………………142

13.12.1.Покрытия, основанные на электростатических принципах…142

13.12.2.Строительные технологические процессы, которые

сопровождаются образованием электростатических полей…….143