Основы физики - Методичка

Физика, наряду с другими естественными науками, изучает объективные свойства окружающего нас материального мира. Физика исследует наиболее общие формы движения материи. Механическим движением называется процесс изменения взаимного расположения тел в пространстве и с течением времени. Классическая механика изучает движение макроскопических тел, совершаемых со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света в вакууме. Движение частиц со скоростями порядка скорости света рассматривается в релятивистской механике, основанной на специальной теории относительности, а движения микрочастиц изучается в квантовой механике.Скорость средняя (модуль): Ускорение мгновенное: Модуль вектора ускорения при прямолинейном движении: Ускорение при криволинейном движении: нормальное где R - радиус кривизны траектории, тангенциальное полное (вектор) (модуль) Основное уравнение динамики поступательного движения (II закон Ньютона): где - результирующая сила, Формулы сил: тяжести где g - ускорение свободного падения трения где ? - коэффициент трения, N - сила нормального давления, упругости где k - коэффициент упругости (жесткости), ?х - деформация (изменение длины тела). Закон сохранения импульса для замкнутой системы, состоящей из двух тел: где - скорости тел до взаимодействия; Момент инерции тел массой m относительно оси, проходящей через центр инерции (центр масс): тонкостенного цилиндра (обруча) где R - радиус, сплошного цилиндра (диска) шара стержня длиной l, если ось вращения перпендикулярна стержню и проходит через его середину Момент инерции тела относительно произвольной оси (теорема Штейнера): где - момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс, d - расстояние между осями.Движение тела массой 2 кг задано уравнением: , где путь выражен в метрах, время - в секундах. Вычислить равнодействующую силу, действующую на тело в конце второй секунды, и среднюю силу за этот промежуток времени. Дано: Найти: Решение: Модуль мгновенной скорости находим как производную от пути по времени: Мгновенное тангенциальное ускорение определяется как производная от модуля скорости по времени: Среднее ускорение определяется выражением: После подстановки: Равнодействующая сила, действующая на тело, определяется по второму закону Ньютона: Тогда Ответ: a(t) = 36t, F = 144 H, = 72 H. К этому телу с помощью нерастяжимой нити, перекинутой через блок, привязано тело такой же массы, движущееся вертикально вниз (рис. Запишем для каждого из тел уравнение движения (второй закон Ньютона): В проекциях на выбранные оси координат: Учитывая, что , где , получим систему уравнений: Вычтем из первого уравнения второе: Искомое ускорение равно: Вычислим ускорение а: Силу натяжения найдем из первого уравнения системы: Ответ: Задача 3.Для вычисления силы взаимодействия между двумя точными зарядами и вычисления напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом, нужно уметь применять закон Кулона. Для вычисления напряженностей полей, созданных протяженными зарядами (заряженной нитью, плоскостью и т.д.), применяется теорема Гаусса. Для системы электрических зарядов необходимо применять принцип суперпозиции (задачи 201-220 контрольной работы). При изучении "Магнетизма" необходимо иметь в виду, что магнитное поле порождается движущимися зарядами и действует на движущиеся заряды. Нужно знать этот закон и уметь применять его для расчета вектора магнитной индукции - основной характеристики магнитного поля (в контрольной работе это задачи 231-240).Напряженность электрического поля: где - сила, действующая на заряд , находящийся в данной точке поля. Потенциал поля точечного заряда на расстоянии r от заряда: По принципу суперпозиции полей, напряженность: Потенциал: где - напряженность и потенциал в данной точке поля, создаваемый i-м зарядом. Работа сил электрического поля по перемещению заряда q из точки с потенциалом в точку с потенциалом : Связь между напряженностью и потенциалом для неоднородного поля: для однородного поля: Электроемкость уединенного проводника: Электроемкость конденсатора: где - напряжение. Закон Ома для однородного участка цепи: в дифференциальной форме: для участка цепи, содержащего ЭДС: где ? - ЭДС источника тока, R и r - внешнее и внутреннее сопротивления цепи; для замкнутой цепи: Закон Джоуля-Ленца для однородного участка цепи постоянного тока: где Q - количество тепла, выделяющееся в проводнике с током, t - время прохождения тока; для участка цепи с изменяющимся со временем током: Мощность тока: Связь магнитной индукции и напряженности магнитного поля: где - вектор магнитной индукции, ? v магнитная проницаемость изотропной среды, (для вакуума ? = 1), - магнитная постоянная , - напряженность магнитного поля.

Содержание

1. Физические основы механики

1.1 Пояснения к рабочей программе

1.2 Основные формулы

1.3 Примеры решения задач по механике

2. Электричество и магнетизм

2.1 Пояснения к рабочей программе

2.2 Основные формулы

2.3 Примеры решения задач по электричеству и магнетизму

3. Колебания. Волны

3.1 Пояснения к рабочей программе

3.2 Основные формулы

3.3 Примеры решения задач по колебаниям и волнам

4. Оптика

4.1 Пояснения к рабочей программе

4.2 Основные формулы

4.3 Примеры решения задач по оптике

5. Статистическая физика и термодинамика

5.1 Пояснения к рабочей программе

5.2 Основные формулы

5.3 Примеры решения задач по статистической физике и термодинамике

6. Квантовая физика

6.1 Пояснения к рабочей программе

6.2 Основные формулы

6.3 Примеры решения задач по квантовой физике

1. Физические основы механики

1.1 Пояснение к рабочей программе