Краткий курс общей физики (190,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

УДК 53 ББК 22.3 Г15 Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, проф. А. В. Ильясов канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. Т. П. Герасимова Г15 Галеева Э. И. Краткий курс общей физики : учебное пособие / Э. И. Галеева, Н. А. Кузина, Р. С. Сальманов; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2023. – 88 с. ISBN 978-5-7882-3335-2 Учебное пособие содержит краткий теоретический материал по разделам: «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика». Предназначено для студентов младших курсов всех форм и направлений обучения. Подготовлено на кафедре физики. УДК 53 ББК 22.3 ISBN 978-5-7882-3335-2 © Галеева Э. И., Кузина Н. А., Сальманов Р. С., 2023 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2023 2

Стр.2

СОДЕРЖАНИЕ Введение ................................................................................................................................... 5 1. ОСНОВЫ МЕХАНИКИ ..................................................................................................... 6 1.1. Кинематика поступательного движения .................................................................... 6 1.1.1. Основные понятия ................................................................................................. 6 1.1.2. Основные кинематические характеристики поступательного движения ........ 8 1.2. Кинематика вращательного движения ..................................................................... 11 1.2.1. Основные кинематические характеристики вращательного движения ......... 12 1.2.2. Связь между линейными и угловыми величинами .......................................... 14 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 15 1.3. Динамика поступательного движения ..................................................................... 15 1.3.1. Основные понятия ............................................................................................... 15 1.3.2. Законы И. Ньютона.............................................................................................. 16 1.4. Динамика вращательного движения ........................................................................ 18 1.4.1. Основные характеристики динамики вращательного движения .................... 18 1.4.2. Второй закон Ньютона для вращательного движения ..................................... 21 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 22 1.5. Работа. Мощность. Энергия ...................................................................................... 23 1.5.1. Работа и мощность при поступательном движении ........................................ 23 1.5.2. Кинетическая и потенциальная энергия ............................................................ 24 1.5.3. Работа и кинетическая энергия вращательного движения .............................. 25 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 26 1.6. Законы сохранения ..................................................................................................... 26 1.6.1. Закон сохранения импульса ................................................................................ 27 1.6.2. Закон сохранения момента импульса ................................................................ 29 1.6.3. Закон сохранения энергии в механике .............................................................. 29 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 31 1.7. Закон всемирного тяготения ..................................................................................... 31 1.7.1. Гравитационное поле и его напряженность ...................................................... 31 1.7.2. Масса инертная и гравитационная ..................................................................... 32 1.7.3. Сила тяжести и вес тела. Невесомость .............................................................. 32 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 33 1.8. Релятивистская механика .......................................................................................... 34 1.8.1. Преобразования Галилея ..................................................................................... 34 1.8.2. Преобразования Лоренца .................................................................................... 35 1.8.3. Следствия из преобразований Лоренца ............................................................. 36 1.8.4. Релятивистский закон сложения скоростей ...................................................... 38 1.8.5. Релятивистская динамика ................................................................................... 38 Вопросы для самоконтроля. ............................................................................................. 40 2. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ............................................................... 41 2.1. Колебания .................................................................................................................... 41 2.1.1. Гармонические колебания .................................................................................. 41 2.1.2. Маятники .............................................................................................................. 43 2.1.3. Затухающие колебания ....................................................................................... 46 2.1.4. Вынужденные колебания .................................................................................... 48 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 50 2.2. Волны ........................................................................................................................... 50 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 53 3

Стр.3

3. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ................................................ 54 3.1. Основы молекулярной физики .................................................................................. 54 3.1.1. Параметры состояния .......................................................................................... 54 3.1.2. Законы идеального газа ....................................................................................... 54 3.1.3. Уравнение состояния идеального газа .............................................................. 55 3.1.4. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газа ...................... 56 3.1.5. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул. Постоянная Больцмана .................................................................................................. 58 3.1.6. Зависимость давления от температуры и концентрации ................................. 59 3.1.7. Распределение молекул по скоростям. Распределение Максвелла ................ 60 3.1.8. Барометрическая формула .................................................................................. 61 3.1.9. Распределение Больцмана .................................................................................. 63 3.1.10. Эквивалентность теплоты и работы ................................................................ 64 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 64 3.2. Основы термодинамики ............................................................................................. 65 3.2.1. Первое начало термодинамики. Теплоемкость газов ...................................... 65 3.2.2. Распределение энергии по степеням свободы .................................................. 67 3.2.3. Теплоемкость многоатомных газов ................................................................... 68 3.2.4. Адиабатический процесс. Уравнение адиабатического процесса .................. 68 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 70 3.3. Явления переноса в газах........................................................................................... 70 3.3.1. Диффузия (перенос массы) ................................................................................. 70 3.3.2. Теплопроводность (перенос энергии)................................................................ 71 3.3.3. Внутреннее трение (вязкость) ............................................................................ 72 3.3.4. Связь между показателями переноса ................................................................. 72 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 73 3.4. Реальные газы ............................................................................................................. 74 3.4.1. Сила и энергия взаимодействия молекул .......................................................... 74 3.4.2. Уравнение Ван-дер-Ваальса ............................................................................... 76 3.4.3. Теоретическая и экспериментальная изотермы ................................................ 76 3.4.4. Перегретая жидкость. Перенасыщенный пар ................................................... 77 3.4.5. Сжижение газов ................................................................................................... 78 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 78 3.5. Строение и свойства жидкости ................................................................................. 79 3.5.1. Поверхностное натяжение .................................................................................. 79 3.5.2. Явление смачивания ............................................................................................ 81 3.5.3. Формула Лапласа ................................................................................................. 82 3.5.4. Капиллярные явления .......................................................................................... 84 Вопросы для самоконтроля .............................................................................................. 85 Заключение ............................................................................................................................ 86 Литература ............................................................................................................................. 87 4

Стр.4