З М І С Т

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кафедра фізики

В. І. Пустогов, В. М. Вакалюк

ЗАГАЛЬНА ФІЗИКА

ЗБІРНИК ЗАДАЧ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ І ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНИХ РОБІТ

Частина 1

Для студентів усіх технічних спеціальностей

Рекомендовано методичною радою університету

Івано-Франківськ

МВ 02070855 – 2010

Пустогов В.І., Вакалюк В.М.

Загальна фізика: Збірник задач для самостійного вивчення і виконання контрольних робіт – ч. 1 — Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2011 — 115 с.

Збірник задач складено згідно з програмою курсу загальної фізики для всіх технічних спеціальностей і призначено для самостійної роботи при вивченні і виконанні контрольних робіт із загальної фізики студентами стаціонарної і заочної форм навчання.

Рецензент: доцент кафедри загальної Солоничний Я.В.

І прикладної фізики

Рекомендовано методичною радою університету

(протокол №_____ від __________2010р)

@ Пустогов В.І., Вакалюк В.М., 2011

@: ІФНТУНГ, 2011

З М І С Т

Вступ..................................................................................................... 6

1. Методичні вказівки.................................................................... 7

1.1. Методичні вказівки з вивчення теоретичного матеріалу.... 7

1.2. Методика виконання контрольної роботи з фізики............ 7

1.3. Основні етапи розв’язання задачі............................................. 8

1.4. Вказівки до виконання контрольної роботи.......................... 9

2. Теоретичні питання до контрольної роботи............................. 10

2.1. Механіка................................................................................... 10

2.1.1. Кінематика поступального руху............................... 10

2.1.2. Кінематика обертового руху..................................... 10

2.1.3. Динаміка поступального руху................................... 11

2.1.4. Тяжіння. Елементи теорії поля. Неінерціальні сис-
теми відліку.................................................................. 11

2.1.5. Динаміка обертового руху.......................................... 12

2.1.6. Робота. Енергія. Удари.............................................. 13

2.1.7. Механіка рідин............................................................. 13

2.1.8. Механічні коливання. Гармонічні коливання........ 14

2.1.9. Затухаючі, вимушені коливання. Механічні хвилі.. 14

2.1.10. Спеціальна теорія відносності................................ 15

2.2. Молекулярна фізика та термодинаміка............................... 16

2.2.1. Молекулярно-кінетична теорія газів........................ 16

2.2.2. Перший закон термодинаміки................................. 16

2.2.3. Другий закон термодинаміки............................... 17

2.2.4. Реальні гази................................................................... 17

2.2.5. Рідини. Тверді тіла. Фазові переходи....................... 18

2.3. Електростатика....................................................................... 19

2.3.1. Напруженість електричного поля............................ 19

2.3.2. Теорема Остроградського-Гаусса. Потенціал елек-
тричного поля............................................................. 19

2.3.3. Електричне поле в речовині...................................... 20

2.3.4. Електроємність. Конденсатори. Енергія електрич-
ного поля..................................................................... 20

2.4. Постійний струм..................................................................... 21

2.4.1. Закон Ома..................................................................... 21

2.4.2. Правила Кірхгофа. Робота і енергія електричного
струму........................................................................... 21

2.4.3. Постійний струм в металах. Контактні явища....... 22

2.4.4. Постійний струм в напівпровідниках і рідинах..... 22

2.4.5. Постійний струм в газах і у вакуумі........................ 23

3. Задачі по розділах....................................................................... 24

3.1. Механіка............................................................................... 24

3.1.1. Кінематика поступального руху...................................... 24

3.1.2. Нормальне і тангенціальне прискорення........................ 25

3.1.3. Обертовий рух..................................................................... 27

3.1.4. Додавання рухів.................................................................. 29

3.1.5. Динаміка. Другий закон Ньютона.................................... 31

3.1.6. Сила тертя, сила пружності, доцентрова сила............... 32

3.1.7. Рух по похилій площині.................................................... 34

3.1.8. Робота. Потужність............................................................ 35

3.1.9. Енергія Закон збереження енергії..................................... 37

3.1.10. Імпульс. Закон збереження імпульсу............................ 38

3.1.11. Пружний удар і непружний удари................................. 40

3.1.12. Сили інерції....................................................................... 41

3.1.13. Гравітація........................................................................... 43

3.1.14. Обертовий рух. Основні динамічні величини............. 44

3.1.15. Основний закон динаміки обертового руху................ 46

3.1.16. Закон збереження моменту імпульсу............................ 47

3.1.17. Робота та енергія при обертовому русі......................... 49

3.1.18. Тиск. Закон Паскаля. Закон Архімеда........................... 50

3.1.19. Рівняння Бернуллі............................................................ 52

3.1.20. В’язкість. Формула Пуазейля. Ламінарний і турбулент-

ний режими...................................................................... 53

3.1.21. Гармонічні коливання...................................................... 55

3.1.22. Енергія коливань.............................................................. 56

3.1.23. Додавання коливань......................................................... 58

3.1.24. Затухаючі і вимушені коливання................................... 60

3.1.25. Механічні хвилі................................................................ 61

3.1.26. Спеціальна теорія відносності........................................ 63

3.2 Молекулярна фізика і термодинаміка............................... 65

3.2.1. Ідеальні гази......................................................................... 65

3.2.2. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії газів.. 66

3.2.3. Розподіл Максвелла-Больцмана. Барометрична форму-

ла......................................................................................... 67

3.2.4. Середня довжина вільного пробігу молекул................ 68

3.2.5. Явища переносу.................................................................. 70

3.2.6. Внутрішня енергія газу..................................................... 72

3.2.7. Теплоємність........................................................................ 73

3.2.8. Перший закон термодинаміки. Теплота і робота.......... 74

3.2.9. Робота при ізопроцесах..................................................... 75

3.2.10. Адіабатний процес............................................................ 77

3.2.11. Цикл Карно. Теплові двигуни........................................ 78

3.2.12. Ентропія............................................................................. 80

3.2.13. Реальні гази........................................................................ 81

3.2.14. Рідини. Поверхневий натяг............................................. 83

3.2.15. Тверді тіла.......................................................................... 84

3.2.16. Фазові переходи................................................................ 85

3.3. Електростатика............................................................... 88

3.3.1. Закон Кулона....................................................................... 88

3.3.2. Напруженість. Потік вектора напруженості електрич-
ного поля.............................................................................. 89

3.3.3. Теорема Остроградського-Гаусса.................................... 91

3.3.4. Робота. Потенціал............................................................... 92

3.3.5. Діелектрики.......................................................................... 94

3.3.6. Ємність. Конденсатори...................................................... 96

3.3.7. Рух заряджених частинок в полі конденсатора............. 97

3.3.8. Енергія зарядженого конденсатора................................. 99

3.4. Постійний струм............................................................... 101

3.4.1. Струм. Опір.......................................................................... 101

3.4.2. Закон Ома............................................................................. 102

3.4.3. Правила Кірхгофа............................................................... 103

3.4.4. Робота. Енергія.................................................................... 105

3.4.5. Шунт. Додатковий опір..................................................... 106

3.4.6. Струм в металах, напівпровідниках................................ 108

3.4.7. Термоелектричні явища..................................................... 109

3.4.8. Струм в рідинах, вакуумі, газі.......................................... 111

Перелік рекомендованих джерел.................................................... 114

Додаток 1. Взірець титульної сторінки.......................................... 115

Вступ

Загальна фізика має виключно важливе значення при підготовці інженерно-технічних спеціалістів для різноманітих галузей народного господарства краіни. Вона є базовою фундаментальною дисципліною при вивченні загально-технічних та спеціальних дисциплін.

Після закінчення університету спеціаліст повинен бути готовий застосувати свої знання з фізики у виробництві.

Курс загальної фізики вивчається студентами протягом двох семестрів. Програмний матеріал з фізики студенти повинні зрозуміти на лекціях і закріпити його на практичних і лабораторних заняттях. Для цього треба розв’язати достатню кількість задач.

Мета даного збірника задач — запропонувати студентам розв’язати самостійно (неаудиторно) 40 задач в першому семестрі і 30 задач в другому семестрі. Крім того, збірник може використовуватись для проведення аудиторних контрольних робіт і для закріплення теоретичного матеріалу.

Збірник задач і теоретичних питань з фізики складається з двох частин. Перша частина охоплює розділи: механіка, молекулярна фізика і термодинаміка, електрика. Друга частина охоплює розділи: магнетизм, коливання і хвилі, оптика, фізика твердого тіла, атомна і ядерна фізика.