53 (075.8)

М 348

министерство энергетики И УГОЛЬНОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ украины

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Ф и з и к а

Курс лекций

Ч а с т ь 1

Под редакцией О.В. Матузаевой

У т в е р ж д е н о

Ученым советом университета

Севастополь

2011

53 (075.8)

М 348

УДК 53 (075.8)

Авторский коллектив: Гарматенко Т.И., Матузаева О.В.,

Марончук И.И., Довгаленко В.В.

М 348 Физика: учеб. пособие. – Ч. 1. – Севастополь: СНУЯЭиП, 2011. - 244 с.: ил.

Написано в соответствии с учебной программой по курсу физики для студентов СНУЯЭиП. Рекомендуется в качестве дополнительного пособия студентам очной и слушателям заочной формы обучения при изучении курса общей физики.

Часть 1 содержит лекции по темам: «Механика», «Электростатика и постоянный ток», «Магнитное поле и электромагнитная индукция».

Рецензенты: д.т.н., профессор И.Е. Марончук

к.ф.-м.н, доцент С.А. Чернявская

доцент И.Б. Стаценко

© Издание СНУЯЭиП, 2011

В в е д е н и е

Предмет физики, как и всякой науки, раскрывается в ее детальном содержании. Дать точное определение предмета физики тем более трудно, что практически, почти невозможно наметить границы раздела между физикой и другими естественными науками.

В соответствии с многообразием исследуемых объектов и форм движения материи физика подразделяется на ряд дисциплин (разделов) в той или в иной степени связанных друг с другом. Это деление не однозначно, его можно проводить, руководствуясь различными критериями. По изучаемым объектам физика делится на физику элементарных частиц, физику ядра, физику атомов и молекул, физику газов и жидкостей, физику твердого тела, физику плазмы. Другой критерий – изучаемые процессы или формы движения материи. Соответственно в физике выделяют: механику материальной точки и твердого тела, механику сплошных сред (включая акустику), термодинамику и статическую механику, электродинамику (включая оптику), теорию тяготения, квантовую механику и квантовую теорию поля. Указанные разделы физики частично перекрываются вследствие глубокой внутренней взаимосвязи между объектами материального мира и процессами, в которых они участвуют.

Развитие физики как науки в современном смысле этого слова началось в XVII веке и связано в первую очередь с именем итальянского ученого Галилея, который понял необходимость математического описания движения.

Основное достижение физики XVII века – создание классической механики. И. Ньютон в труде “Математические начала натуральной философии” (1661 г.) сформулировал все основные законы механики. С появлением механики Ньютона было окончательно понято, что задача науки состоит в отыскании наиболее общих количественно формулируемых законов природы.

В других областях физики происходило накопление опытных данных и формулировались простейшие экспериментальные законы. Французский физик Ш.Ф. Дюфе открыл существование двух родов электричества и установил характер их взаимодействия. Американский ученый Б. Франклин установил закон сохранения электрического заряда. Английский ученый Г. Кавендиш и независимо французский ученый Ш. Кулон открыли основной закон электростатики, определяющий силу взаимодействия неподвижных электрических зарядов (закон Кулона).

Большое значение для развития физики имели открытия итальянскими учеными П. Гальвани и П. Вольтой электрического тока и создание гальванических батарей. Было исследовано химическое действие тока (англ. ученые Г. Деви, М. Фарадей), получена электрическая дуга (В.В. Петров).

Открытие датским физиком Х.К. Эрстедом (1820 г.) действия электрического тока на магнитную стрелку доказало связь между электрическими и магнитными явлениями. В том же году французский физик А. М. Ампер пришел к выводу, что все магнитные явления обусловлены движущимися заряженными частичками электрическим током и экспериментально установил закон, определяющий силу взаимодействия электрических токов.

В 1831 г. М.Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Ранее Фарадей высказал гипотезу, согласно которой электромагнитные взаимодействия осуществляются посредством промежуточного агента - электромагнитного поля. Это послужило началом формирования новой науки о свойствах и законах поведения особой формы материи – электромагнитного поля.

В первой половине XIX века были накоплены фактические данные о микроскопических свойствах твердых тел и установлены эмпирические законы поведения твердого тела под влиянием механических сил, температуры, электрических и магнитных полей, света и др.

В начале XX века стало известно, что электродинамика требует коренного пересмотра представлений о пространстве и времени, лежащих в основе классической механики Ньютона. В 1905 году Эйнштейн создал специальную теорию относительности – новое учение о пространстве и времени. Стало ясно, что электромагнитное поле представляет собой особую форму материи, поведение которой не подчиняется законам механики. В 1916 году Эйнштейн построил общую теорию относительности – физическую теорию пространства – времени и тяготения. Эта теория ознаменовала новый этап в развитии теории тяготения.

В 20-е годы XX века была создана квантовая или волновая механика. В основу ее легли идеи квантования Планка, Эйнштейна, Бора и выдвинутая в 1923 году французским физиком Луи де Бройлем гипотеза о двойственной корпускулярно-волновой природе любых видом материи.

Во второй четверти XX в. происходило дальнейшее преобразование физики, связанное с познанием структуры атомного ядра и происходящих в нем процессов.

В настоящее время особое внимание уделяется развитию теоретических и экспериментальных исследований в области ядерной физики, физики плазмы, твердого тела, низких температур, радиофизики и электроники, элементарных частиц, особенно в области атомной физики и создание научно-технических основ термоядерной энергетики, совершенствование существующих и разрабатываемых новых способов преобразования энергии.

Осуществление этих грандиозных задач является делом чести ученых и, прежде всего физиков.