ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет)

ЗАОЧНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Участкин В.И., Никитин Б.И.

ФИЗИКА:

теория, контрольные задания и примеры решения задач

методические указания

МОСКВА, 2005г.

УДК 53(075.8)

ББК 22.3я73

Участкин В.И., Никитин Б.И. Физика: теория, контрольные задания и примеры решения задач. Методические указания. – М.:ООО «Техполиграфцентр», 2005 – 94с.

Лицензия на издательскую деятельность – код 221, серия ИД

Рецензенты:

проф. Сапогин Л.Г.

доц. Ступаков Е.И.

Методические указания подготовлены для студентов заочного отделения с целью дать представление о курсе физики при минимуме имеющейся литературы.

Приведено изложение основных разделов физики, дающее целостное представление о курсе, как основы для дальнейшей инженерной специализации. Здесь же приведены примеры решения стандартных задач. Курс разбивается на два семестра. В первом семестре рассматриваются вопросы механики, силовых полей и колебаний. Во втором - волновые процессы, квантовая физика и строение вещества.

Соответственно такому разбиению студенты готовят в каждом семестре по одному контрольному заданию. Из 10 вариантов приведенных заданий выбирается тот, который совпадает с последней цифрой номера вашего пропуска или зачетной книжки. Более сложное контрольное задание №3 предназначено для студентов, желающих проверить свои знания или для тех, у кого в программе имеется третий семестр по физике.

В течение каждого семестра студент решает задачи на базе разработанного в данном издании задачника по физике и представляет их к зачету. Проводятся регулярные консультации. Во время аудиторных занятий выполняется цикл лабораторных работ, дается общее представление о курсе физики на базе отдельных разделов курса. Завершается курс экзаменом.

Материалы лекционного курса изложены профессором В.И.Участкиным, комплекты контрольных задач составлены старшим преподавателем Б.И.Никитиным.

Участкин В.И., Никитин Б.И., 2005

Лекция 1. Понятие о материи, пространстве и времени. Основы релятивистской механики. Принцип относительности в механике.

Физика изучает наиболее общие формы существования материи в пространстве и времени и наиболее общие формы ее движения (механическое, волновое, квантовое и т.д.) Построение физической картины мира имеет познавательную (эвристическую) ценность, так как указывает путь развития физики как науки.

Механическая картина мира была окончательно сформулирована в работах Г.Галилея, И.Ньютона и Декарта. Однако, за много тысячелетий до них картина развития мира формировалась умами разных народов. В русской сказке ”Колобок” наиболее точно воспроизведен процесс эволюции Вселенной. Вселенная возникла из физического вакуума. Физический вакуум это не пустота. Он чреват рождением частиц и античастиц. Рождение Вселенной связано с возникновением гигантской флуктуации материи плотностью 10⁸⁰ кг/м³. Вселенная родилась симметричной с равным числом частиц и античастиц. Однако чрезвычайно быстро наступил момент (примерно через 10^-35с от момента возникновения гигантской флуктуации), когда создались условия для нарушения закона сохранения барионного заряда (протоны и нейтроны в ядре атома являются барионами). Тогда число образующихся в процессе эволюции Вселенной частиц оказалось несколько больше чем античастиц. В момент времени 10^-35 – 10^-32с от начала флуктуации происходит аннигиляция равного числа частиц и античастиц. Это явление сопровождается гигантским взрывом и Вселенная расширилась практически мгновенно почти до современных размеров. Происходящее сейчас расширение протекает с незначительной скоростью. Через время больше 10¹²⁰с под действием ядерных реакций материя должна превратиться в электроны и излучение. Именно так в русском сознании и представляется эволюция Вселенной по сказке «Колобок». Сферически симметричный мир – «колобок» появился из ничего. Но это «ничего» все же позволило наскрести «горсти две муки» и испечь его. Колобок проходит свой жизненный цикл и, попав лисе на язык, оказывается съеденным.

Электромагнитная природа была окончательно выявлена в работах Максвелла (уравнения Максвелла), хотя многие основные положения были заложены еще Майклом Фарадеем. Квантово-полевые представления развивались в XX столетии Эрнестом Резерфордом, Нильсом Бором, Гайзенбергом и Шредингером.

1. Материя-”философская категория для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них” В.И.Ленин. Таким образом, под материей мы понимаем окружающие нас материальные тела вместе с создаваемыми ими полями -электромагнитным и гравитационным. Британский философ Бертран Рассел предложил рассматривать структурные уровни материи. Рассмотрим следующие виды структурных уровней:

- Элементарные частицы и поля

- Атомы

- Молекулы

- Макроскопические тела

- Геологические системы

- Планеты

- Звезды

- Внутригалактические системы

- Галактика

- Системы галактик

- Особый тип материальных систем - живая материя - совокупность организмов, способных к воспроизводству.

Физика как точная наука не ограничивается качественным определением материи. Она дает количественную характеристику понятий.

2. Пространство характеризует структурность и протяженность материальных систем. Пространство однородно и изотропно. Однородность пространства означает равномерное распределение материи в пространстве, а изотропность – равномерное распределение по всем направлениям в пространстве.