ПРЕДИСЛОВИЕ

Физика в аграрном вузе выполняет общеобразовательную функцию, формирует творческое инженерное мышление специалиста, дает ему фундаментальные базовые знания, на которых покоятся теоретические основы его специальности и смежных наук.

При изучении курса физики студенты должны прочно усвоить основные законы и теории, овладеть необходимыми приемами умственной деятельности, важным компонентом которой является умение решать задачи по физике.

Учебное пособие написано в соответствии с действующей программой курса физики для инженерно-технических специальностей высших учебных заведений и предназначено для студентов первых – вторых курсов высших технических учебных заведений дневной формы обучения с ограниченным числом часов по физике. Методическое пособие составлено с целью организации самостоятельной работы студентов.

Материал разбит на шесть разделов: «Физические основы механики», «Основы молекулярной физики и термодинамики», «Электричество и магнетизм», «Колебания и волны», «Оптика», «Элементы квантовой физики атомов, молекул и твердых тел», «Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц». Внутри разделов задачи расположены по темам. В начале каждого раздела приведены основные законы, уравнения и формулы, используемые при решении задач, а в конце раздела даны задачи для самостоятельного решения, позволяющие оценить знания студентов.

В конце методического пособия дано «Приложение», в котором приводятся необходимые справочные данные: основные физические постоянные, сводные таблицы физических величин.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПРОГРАММА КУРСА

I. Физические основы механики

1. Элементы кинематики

Модели в механике. Система отсчета. Траектория, длина пути, вектор перемещения. Скорость. Ускорение и его составляющие. Угловая скорость и угловое ускорение.

2. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела

Первый закон Ньютона. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона. Силы трения. Закон сохранения импульса. Центр масс. Уравнение движения тела переменной массы.

3. Работа и энергия

Энергия, работа, мощность. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии. Графическом представление энергии. Удар абсолютно упругих и неупругих тел.

4. Механика твердого тела

Момент инерции. Кинетическая энергия вращения. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Момент импульса и закон то сохранения. Свободные оси. Гироскоп. Деформации твердого тела.

5. Тяготение. Элементы теории поля

Законы Кеплера. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести и вес. Невесомость. Поле тяготения и то напряженность. Работа в поле тяготения. Потенциал поля тяготения. Космические скорости. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

6. Элементы механики жидкостей

Давление в жидкости и газе. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли и следствия из него. Вязкость (внутреннее трение). Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей. Определения вязкости. Движение тел в жидкостях и газах.

7. Элементы специальной (частной) теории относительности

Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Постулаты специальной (частной) теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Интервал между событиями. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Закон взаимосвязи массы и энергии

Литература Основная

1. Грабовский Р. И. Курс физики / Р. И. Грабовский. – С-Пб.: ЛАНЬ, 2002. – 608 с.

2. Волькенштейн В. С. Сборник задач по общему курсу физики / В. С. Волькенштейн. – М.: Наука, 1973. – 464 с.

3. Матвеев А. Н. Механика и теория относительности / А. Н. Матвеев. – М.: Высшая школа, 1986. – 415 с.

4. Сивухин Д. В. Общий курс физики: в 5 т. / Д. В. Сивухин. – М.: Наука, 1974 – Т. 1. – 519 с.

5. Стрелков С. П. Механика / С. П. Стрелков. – М.: Наука, 1975. – 569 с.

Дополнительная

1. Иродов И. Е. Задачи по общей физике / И. Е. Иродов. – М.: Наука, 1988. – 416 с.

2. Жукова И. С. Сборник задач по курсу общей физики для стандартизованного контроля. Механика / И. С. Жуков, Г. А. Бугнина, С. П. Маминова. – Петрозаводск, 1977. – 124 с.

3. Хайкин С. П. Физические основы механики / С. П. Хайкин. – М.: Наука, 1971. – 751 с.

II. Основы молекулярной физики и термодинамики

1. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов

Статистический и термодинамический методы. Опытные законы идеального газа. Уравнение Клапейрона — Менделеева. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Опытное обоснование молекулярно-кинетической теории. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Вакуум и методы его получения. Свойства ультраразреженных газов.

2. Основы термодинамики

Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Теплоемкость. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Адиабатический процесс. Политропный процесс. Круговой процесс (цикл). Обратимые и необратимые процессы. Энтропия, ее статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью. Второе начало термодинамики. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его к. п. д. для идеального газа.

3. Реальные газы, жидкости и твердые тела

Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля — Томсона. Сжижение газов. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Смачивание. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Капиллярные явления. Твердые тела. Моно- и поликристаллы. Типы кристаллических твердых тел. Дефекты в кристаллах. Теплоемкость твердых тел. Испарение, сублимация, плавление и кристаллизация. Аморфные тела. Фазовые переходы I и П рода. Диаграмма состояния. Тройная точка.