Примеры решения задач по теме №1
Стр 1 из 7Следующая ⇒ Механика. Молекулярная физика И термодинамика. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Оптика. Элементы квантовой механики, атомной И ядерной физики
Методические указания к выполнению контрольных работ №№1-4 по физике для студентов всех специальностей факультета дистанционного обучения (бакалавриат)
Воронеж 2012 УДК 53.07 ББК 22.3
Составители А.К. Тарханов, А.И. Никишина Механика. Молекулярная физика и термодинамика. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Оптика. Элементы квантовой механики, атомной и ядерной физики: метод. указания к изучению курса физики для студ. факультета дистанционного обучения (бакалавриат) / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.; сост.: А.К. Тарханов, А.И. Никишина. – Воронеж, 2012. – 61 c. Приведены условия задач для выполнения контрольных работ, содержатся краткий теоретический материал и примеры решения задач по темам «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика», «Электричество и магнетизм», «Колебания и волны», «Оптика», «Элементы квантовой механики, атомной и ядерной физики». Приведена разбивка задач по вариантам. Данные методические указания предназначены для студентов всех специальностей факультета дистанционного обучения. УДК 53.07 ББК 22.3 Введение Физика относится к числу естественных наук. Предметом физики является изучение общих свойств материи, т.е. вещества и поля, общих закономерностей и форм ее движения. Физика определяет законы, которыми пользуются остальные естественные науки и техника, применяя их для отдельных частных случаев. Изучение физики в высших учебных заведениях преследует двоякую цель: расширить кругозор учащихся и способствовать развитию у них миропонимания; подготовить их к сознательному изучению смежных с физикой дисциплин.
Учебная работа студентов дистанционной формы обучения складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения физики по учебным пособиям, выполнения контрольных работ, посещения и проработки обзорных лекций в период сессий, выполнения лабораторного практикума, сдачи зачетов и экзаменов. Цель контрольных работ – закрепление теоретического материала при самостоятельном выполнении контрольных заданий, которое способствует более глубокому пониманию и закреплению курса физики.
Указания к решению контрольных работ
В процессе изучения курса физики студенты, обучающиеся по ускоренной форме, должны выполнить контрольные работы в соответствии с учебным планом. Каждая из четырех контрольных работ состоит из 6 задач. Определение варианта и номеров задач проводится по двум последним цифрам шифра зачетной книжки по таблице вариантов. Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно ознакомиться с основными формулами и разобрать примеры решения задач.
Требования к выполнению контрольных работ
1) полностью переписывать условия задач своего варианта; 2) сделать краткую запись условия, при этом числовые данные перевести в одну систему единиц (преимущественно в СИ); 3) выполнить аккуратно чертеж, рисунок или схему, поясняющие описанный в задаче процесс; 4) в ходе решения задачи делать краткие и ясные комментарии используемых физических законов и формул; 5) решив задачу в общем виде, проверить ответ по равенству размерностей левой и правой части расчетной формулы; 6) в полученную расчетную формулу подставить числовые данные и оценить правдоподобность ответа;
7) оставлять поля для замечаний; 8) на титульном листе указывать номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр и домашний адрес.
Контрольные работы, представленные без соблюдения указанных выше требований, а также работы, выполненные не по своему варианту, не будут приниматься к рассмотрению. На повторную проверку работу обязательно представлять с первым и исправленным вариантом работы. Таблица вариантов
ТЕМА №1. МЕХАНИКА Законы и формулы к выполнению задач по теме №1 Кинематика Поступательное движение
1. Уравнение движения материальной точки (или центра масс абсолютно твердого тела), движущейся равномерно вдоль оси x: движущейся равноускоренно вдоль оси x: Для прямолинейного движения разность между конечной (x) и начальной (x0) координатами тела равна пройденному пути S. 2. Закон изменения скорости при равноускоренном движении:
Здесь 3. Средняя путевая скорость:
где ΔS – величина пути, пройденного телом за интервал времени Δt. 4. Тангенциальное ускорение:
5. Нормальное ускорение:
где R – радиус кривизны траектории. 6. Полное ускорение:
Вращательное движение
7. Уравнение движения материальной точки (или центра масс абсолютно твердого тела), движущейся равноускоренно по окружности радиуса R:
8. Закон изменения скорости при равноускоренном движении:
Здесь Δφ – угол поворота тела за время t, ω0 и ω – угловые скорости тела в начальный момент времени и в момент времени t соответственно, ε – угловое ускорение. 9. Угловая скорость ω связана: с линейной скоростью с линейной частотой ν: с периодом колебаний Т: 10. Угловое ускорение ε связано с тангенциальной составляющей линейного ускорения aτ соотношением
11. Угловая скорость ω связана с нормальной составляющей линейного ускорения an соотношением
Динамика Поступательное движение
12. Второй закон Ньютона:
13. Третий закон Ньютона:
где 14. Силы в механике: · сила упругости
· сила тяжести
· сила трения (скольжения) N – сила нормального давления (сила реакции опоры). 15. Импульс материальной точки (твердого тела) массой m:
16. Закон сохранения импульса изолированной системы тел:
17. Кинетическая энергия тела:
18. Потенциальная энергия: · упругодеформированной пружины где k – жесткость пружины, x – величина деформации; · тела, находящегося в однородном поле силы тяжести где h – высота тела над уровнем, принятым за нулевой (имеется при этом в виду, что h<<R, где R – радиус Земли). 19. Закон сохранения механической энергии:
где E – полная энергия изолированной системы. 20. Работа постоянной силы:
где S – перемещение тела под действием силы F, α – угол между направлением силы и направлением перемещения. 21. Связь работы сил, действующих на тело, и кинетической энергии тела:
где ΔE – изменение полной энергии системы под действием внешних сил.
Вращательное движение 22. Модуль момента силы относительно неподвижной точки О:
где r – модуль радиус-вектора, проведенного из точки О, через которую проходит ось вращения в точку приложения силы F; α – угол между радиус-вектором и вектором силы. Направление вектора момента силы совпадает с направлением поступательного движения правового винта при его вращении от 23. Основной закон динамики вращательного движения:
где J – момент инерции тела относительно оси вращения, 24. Момент инерции относительно оси, проходящей через центр масс для: · полого цилиндра (обруча) радиусом R · сплошного цилиндра (диска) радиусом R · прямого тонкого стержня длиной l · шара радиусом R 25. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси:
где ω – угловая скорость. 26. Кинетическая энергия катящегося тела:
Примеры решения задач по теме №1
Пример 1.1. Самолет движется со скоростью 18 км/ч. С некоторого момента он начинает двигаться с ускорением a в течение 10 с, а последние 110 м проходит за одну секунду. Определить ускорение и конечную скорость самолета. Дано: t1=10 с, t2=1 с, S2=110 м. Найти: a, Решение
Весь путь, проделанный самолетом, делится на два S1 и S2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|