УДК 531 Р27

Рецензент д-р техн. наук, проф. К.Л. Косырев (председатель НМСН Металлургия)

Рахштадт Ю.А.

Р27 Физика: Физические основы механики: Учеб. пособие. Ч. 1. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2009. – 174 с.

Учебное пособие состоит из пяти частей, соответствующих пяти разделам курса физики. В первой части «Физические основы механики» описываются свойства пространства и времени, даются основные понятия механики и фундаментальные законы движения.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению «Металлургия».

	Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов» (МИСиС), 2009

Оглавление

Предисловие 5

ВВЕДЕНИЕ 7

Глава 1. Пространство и время 12

1.1. Пространство 12

1.2. Время 12

1.3. Движение в пространстве и во времени 12

1.4. Принцип относительности Галилея 15

1.5. Закон сложения скоростей 16

1.6. Закон распространения света 17

1.7. Принцип относительности Эйнштейна 18

1.8. Преобразования Лоренца 18

1.9. Относительность одновременности 20

1.10. Релятивистский закон сложения скоростей 20

1.11. Измерение времени 20

Контрольные вопросы 25

Примеры решения задач 25

Глава 2. Кинематика 28

2.1. Модели в механике 28

2.2. Степени свободы 29

2.3. Описание поступательного движения 30

2.4. Скорость поступательного движения (линейная скорость) 33

2.5. Ускорение поступательного движения (линейное ускорение) 34

2.6. Интегрирование уравнений поступательного движения 38

2.7. Особенности описания криволинейного движения 41

2.8. Описание простого вращения а.т.т. (осевого вращения) 44

2.9. Угловая скорость 46

2.10. Угловое ускорение 47

2.11. Интегрирование уравнений вращательного движения 48

2.12. Взаимосвязь линейных и угловых характеристик движения 50

Контрольные вопросы 51

Примеры решения задач 52

Глава 3. Законы сохранения 64

3.1. Свойства пространства – времени и законы сохранения 64

3.2. Cохранение импульса 65

3.3. Cохранение момента импульса 76

3.4. Сохранение энергии 93

3.5. Законы сохранения как принципы запрета 103

Контрольные вопросы 104

Примеры решения задач 105

Глава 4. Силы в природе 113

4.1. Понятие силы 113

4.2. Классификация сил 113

4.3. Потенциальные (консервативные) силы 114

4.4. Примеры расчетов внутренних сил 116

4.5. Момент силы 118

4.6. Работа 120

4.7. Мощность сил 122

4.8. Законы динамики 122

4.9. Релятивистский закон динамики материальной точки 126

4.10. Основной закон динамики в неинерциальных системах отсчета 129

Контрольные вопросы 140

Примеры решения задач 140

ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ 153

1. Пространство и время 153

2. Кинематика 154

3. Законы сохранения 161

4. Силы в природе 168

ОТВЕТЫ 173

Приложение 179

Таблица физических величин 179

Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименований 180

Библиографический список 181

Предисловие

Настоящее пособие соответствует программе курса физики, читаемого на кафедре физики МИСиС. Оно призвано помочь студентам освоить теоретический курс, выработать навыки решения задач и подготовиться к экзаменам, выполнению домашних заданий и контрольных работ.

Учебное пособие состоит из пяти частей, соответствующих пяти разделам курса физики.

В части 1 «Физические основы механики» большое внимание уделяется свойствам пространства и времени, даются основные понятия механики и такие фундаментальные законы движения как законы сохранения и законы динамики.

В части 2 «Молекулярная физика и термодинамика» излагаются основы статистической физики и термодинамики, даются основные закономерности явлений переноса, рассматриваются основные законы термодинамики, понятие энтропии.

В части 3 «Силовые поля» рассматриваются свойства гравитационного и электромагнитного поля с точки зрения современных физических представлений, методы расчетов силовых полей, движение частиц в силовых полях, поведение проводников, диэлектриков и магнетиков в электромагнитном поле.

В части 4 «Колебания и волны» подчеркивается общность закономерностей колебательных и волновых процессов различной физической природы. Изучаются поляризация и дисперсия света. Рассматриваются такие волновые явления как интерференция и дифракция.

В части 5 «Кванты. Строение и физические свойства вещества» описываются корпускулярные свойства света и волновые свойства микрочастиц вещества, строение атома, электронное строение кристаллов и их электрические свойства, физическая электроника (полупроводниковые приборы и лазеры), а также субатомное вещество.

Пособие содержит контрольные вопросы и примеры решения задач, а также домашние задания по большинству тем во всех разделах курса. При решении домашних задач студентам следует обратить внимание на графики, рисунки или векторные диаграммы; уравнения соответствующих физических законов; особое внимание нужно обратить на формулы и уравнения, содержащие векторные величины.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения по направлению «Металлургия».