ISBN 978-5-98276-510-9 Соответствует требованиям государственных образовательных стандартов третьего поколения, определяющих содержание примерных программ дисциплины «Физика» федерального компонента цикла общих математических и естественно-научных дисциплин, и соответствующих рабочих программ подготовки бакалавров строительного направления, утвержденных методическими советами ВолгГАСУ. <...> После лекции приведены вопросы для самостоятельного рассмотрения, каждое практическое занятие содержит перечень соответствующих основных законов и формул и подробный разбор типовых задач. <...> Электростатическое поле в вакууме и веществе 99 Лекция 7. <...> Молекулярная физика и термодинамика идеальных и реальных газов. <...> Кинематика поступательного движения Материальная точка — тело, обладающее массой, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. <...> Положение материальной точки определяется по отношению к какому-либо другому телу, называемому телом отсчета. <...> В декартовой системе координат положение точки определяется в данный момент времени тремя координатами или радиусом-вектором ,r проведенным из начала координат в данную точку (рис. <...> 1.1 При движении материальной точки ее координата изменяется. <...> 1.3 Мгновенное ускорение — предел среднего ускорения при ∆ 0t→ lim a VV.tdt ∆ времени. <...> Пусть точки В и А расположены близко, тогда из треугольника Мгновенное ускорение — первая производная скорости по Разложим V∆ на две составляющие — тангенциальную (каса В пределе при ∆→t 0 1 VV → , ∠ЕАD → 0º, а ∆ЕАD — равнобедренный, то ∠АDЕ → 90º. <...> Замкнутая система — система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с внешними телами. <...> Направление угловой скорости (аксиальный вектор) определяется по правилу правого винта (рис. <...> Если на тело действует несколько сил, то суммарный момент этих сил равен алгебраической сумме моментов всех сил относительно данной оси и называется вращательным моментом <...>
Основы_механики,_молекулярной_физики,_термодинамики_и_электромагнетизма_учебно-практическое_пособие_(2012).pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет
Н.Е. Чеботарева, В.А. Федорихин, А.И. Бурханов
ОСНОВЫ МЕХАНИКИ,
МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ, ТЕРМОДИНАМИКИ
И ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА
Учебно-практическое пособие
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Волгоградский государственный
архитектурно-строительный университет», 2012
Волгоград
ВолгГАСУ
2012
Стр.2
УДК 53(075.8)
ББК 22.3я73
Ч 343
Р е ц е н з е н т ы :
кандидат физико-математических наук Р.А. Лалетин,
доцент кафедры физики Волгоградского государственного
архитектурно-строительного университета;
кандидат физико-математических наук С.В. Медников,
доцент кафедры физики Волгоградского государственного
политехнического университета
Чеботарева, Н.Е.
Ч 343 Основы механики, молекулярной физики, термодинамики и электромагнетизма
[Электронный ресурс] : учебно-практическое пособие /
Н.Е. Чеботарева, В.А. Федорихин, А.И. Бурханов ; М-во образования и
науки Росс. Федерации, Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т. — Электрон. текстовые
дан. (2,3 Мб). — Волгоград : ВолгГАСУ, 2012. — Учебное электронное
издание комбинированного распространения: 1 DVD-диск. — Систем.
требования: PC 486 DX-33; Microsoft Windows XP; 2-скоростной дисковод
DVD-ROM; Adobe Reader 6.0. — Официальный сайт Волгоградского
государственного архитектурно-строительного университета. Режим доступа:
http://www.vgasu.ru/ publishing/on-line/ — Загл. с титул. экрана.
ISBN 978-5-98276-510-9
Соответствует требованиям государственных образовательных стандартов третьего
поколения, определяющих содержание примерных программ дисциплины «Физика»
федерального компонента цикла общих математических и естественно-научных дисциплин,
и соответствующих рабочих программ подготовки бакалавров строительного направления,
утвержденных методическими советами ВолгГАСУ.
Cодержит материалы для проведения лекций, практических (семинарских) занятий
и лабораторного (натурного или виртуального) практикума. После лекции приведены
вопросы для самостоятельного рассмотрения, каждое практическое занятие содержит
перечень соответствующих основных законов и формул и подробный разбор
типовых задач. В приложениях даны варианты тестовых заданий различных уровней
сложности для проведения итогового контроля и календарные планы всех видов учебных
занятий с указанием точек текущего контроля.
Для бакалавров всех профилей строительного направления дневной формы обучения,
изучающих физику, и преподавателей физики.
Для удобства работы с изданием рекомендуется пользоваться функцией
Bookmarks (Закладки) в боковом меню программы Adobe Reader.
УДК 53(075.8)
ББК 22.3я73
Нелегальное использование данного продукта запрещено
ISBN 978-5-98276-510-9
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Волгоградский государственный
архитектурно-строительный университет», 2012
2
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Лекция 1. Кинематика и динамика поступательного и вращательного
движений……………………………………………………………………. 5
1.1. Кинематика поступательного движения…………………………. 5
1.2. Динамика поступательного движения……………………………. 10
1.3. Кинематика вращательного движения……………………………. 11
1.4. Динамика вращательного движения……………………………… 14
Практическое занятие 1. Кинематика и динамика поступательного движения………………………………………………………………………….
18
Лекция 2. Законы сохранения в механике………………………………… 25
2.1. Закон сохранения импульса………………………………………... 25
2.2. Закон сохранения момента импульса……………………………... 25
2.3. Работа и мощность…………………………………………………. 26
2.4. Два вида механической энергии: кинетическая и потенциальная.
Практическое занятие 2. Кинематика и динамика вращательного движения………………………………………………………………………....
Закон
сохранения механической энергии……………………………... 28
31
Лекция 3. Основы молекулярной физики…………………………………. 37
3.1. Понятие идеального газа. Основное уравнение молекулярнокинетической
теории………………………………………………………... 37
3.2. Распределения Максвелла и Больцмана………………………….. 39
3.3. Явления переноса в газах………………………………………….. 40
3.4. Реальные газы………………………………………………………. 44
Практическое занятие 3. Законы сохранения в механике………………...
Лекция 4. Основы термодинамики………………………………………… 52
4.1. Понятие внутренней энергии и работы в термодинамике……….
4.2. Первое начало термодинамики. Теплоемкость…………………...
55
4.3. Второе начало термодинамики. Энтропия………………………... 59
4.4. Тепловые двигатели. Цикл Карно…………………………………. 61
Практическое занятие 4. Основы молекулярной физики………………… 63
Лекция 5. Электростатическое поле в вакууме и веществе………………. 70
5.1. Основные понятия электростатики. Закон сохранения электрических
зарядов…………………………………………………………... 70
5.2. Электризация. Закон Кулона. Напряженность — силовая характеристика
электростатического поля………………………………….. 71
5.3. Работа в электростатическом поле. Потенциал — энергетическая
характеристика электростатического поля………………………. 74
5.4. Разность потенциалов. Связь между напряженностью и разностью
потенциалов……………………………………………………….. 76
5.5. Диэлектрики в электрическом поле……………………………….. 78
5.6. Проводники в электрическом поле………………………………... 81
5.7. Электроемкость. Конденсаторы…………………………………… 82
Практическое занятие 5. Основы термодинамики………………………... 84
3
47
52
Стр.4
Лекция 6. Постоянный электрический ток………………………………... 90
6.1. Основные определения. Законы Ома……………………………... 90
6.2. Соединение проводников в электрических цепях. Правила
Кирхгофа……………………..………………………………………….. 93
6.3. Работа и мощность тока. Тепловое действие тока. Законы Джоуля
— Ленца……………………………………………………...……… 96
6.4. Основы классической электронной теории проводимости металлов
Лоренца — Друде………………………………………………. 97
Практическое занятие 6. Электростатическое поле в вакууме и веществе
99
Лекция 7. Магнитное поле в вакууме и веществе. Явление электромагнитной
индукции……………………………………………………………. 107
7.1. Магнитное поле и его характеристики……………………………. 107
7.2. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов…………… 110
7.3. Закон Био — Савара — Лапласа………………………...………… 111
7.4. Сила Лоренца……………………………………………………….. 113
7.5. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея………….. 114
7.6. Явление самоиндукции. Индуктивность………………………….. 115
7.7. Энергия магнитного поля………………………………………….. 116
Практическое занятие 7. Законы постоянного электрического тока…….. 117
Практическое занятие 8. Магнитное поле. Электромагнитная индукция 122
Список рекомендуемой литературы……………………………………….. 127
Приложение 1. Контрольное задание по теме «Физические основы механики.
Молекулярная физика и термодинамика идеальных и реальных
газов. Электричество и магнетизм»………………………………………... 128
Приложение 2. Вариант тестовых заданий коллоквиума «Механика.
Молекулярная физика и термодинамика. Электродинамика»…………… 129
Приложение 3. Календарные планы проведения всех видов учебных занятий
с указанием точек текущего и итогового контроля……………….. 132
4
Стр.5