Файл: Конспект лекций по общей физики (1-4 семестр).pdf

Сделать презентацию

Скачать файл (12,66Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.03.2025

Просмотров: 3913

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

НИУ МЭИ

Конспект лекций

ЭУМК по курсу «Физика»

1
Оглавление
I СЕМЕСТР.......................................................................................................................................................	13
ЛЕКЦИЯ 1 ..................................................................................................................................................	13
0. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О МАТЕРИИ..............................................................................................	13
0.1. ЭЛЕМЕНТЫ ЗНАНИЙ..........................................................................................................	13
0.2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФО.....................................................................................................	13
0.3. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ...........................................................	14
0.4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ...........................................................................................	14
1.1. ПРЕДМЕТ МЕХАНИКИ............................................................................................................	16
1.1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ...................................................................................................	16
1.1.2. СВОЙСТВА ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ.............................................................	16
1.1.3. КЛАССИЧЕСКАЯ И РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА .......................................	17
1.2. КИНЕМАТИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ......................................................................	17
1.2.1. ЗАКОН ДВИЖЕНИЯ.........................................................................................................	18
1.2.2. СИСТЕМЫ КООРДИНАТ.................................................................................................	18
1.2.3. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ...........................................................................	20
ЛЕКЦИЯ 2 ..................................................................................................................................................	22
1.2.3. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)....................................	22
1.2.4. КРИВОЛИНЕЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ ................................................................................	23
1.3. КИНЕМАТИКА ТВЁРДОГО ТЕЛА .......................................................................................	24
1.3.1. ВИДЫ ДВИЖЕНИЯ...........................................................................................................	24
1.3.2. УГЛОВЫЕ КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ.....................................................	24
1.3.3. СВЯЗЬ МЕЖДУ ЛИНЕЙНЫМИ И УГЛОВЫМИ КИНЕМАТИЧЕСКИМИ
ПАРАМЕТРАМИ.............................................................................................................................	26
ЛЕКЦИЯ 3 ..................................................................................................................................................	28
1.4. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ ...........................................................................	28
1.4.1. ЗАКОНЫ НЬЮТОНА ........................................................................................................	28
1.4.2. ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОТСЧЁТА .................................................................	28
1.4.3. СИЛА.......................................................................................................................................	29
1.4.4. ЦЕНТР МАСС МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ..........................................................	30
1.4.5. НЕКОТОРЫЕ СИЛЫ .........................................................................................................	32
1.4.6. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ.........................................................................................	34
1.4.7. ПЛАН РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО ДИНАМИКЕ..............................................................	35
1.4.8. ИМПУЛЬС. ДРУГАЯ ФОРМА II ЗАКОНА НЬЮТОНА..........................................	36
ЛЕКЦИЯ 4 ..................................................................................................................................................	38
1.5. ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА.........................	38
1.5.1. МОМЕНТ СИЛЫ .................................................................................................................	38

1.5.2. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ДИНАМИКИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 39

1.5.3. МОМЕНТ ИНЕРЦИИ.........................................................................................................	40
1.5.4. ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПО ДИНАМИКЕ ....................................................	44
ЛЕКЦИЯ 5 ..................................................................................................................................................	47
1.5.5. ДИНАМИКА ПЛОСКОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА ................................	47
1.5.6. МОМЕНТ ИМПУЛЬСА .....................................................................................................	48
1.6. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА....................................................................................	49
1.7. МОМЕНТ ИМПУЛЬСА. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА ............	50
1.7.1. МОМЕНТ ИМПУЛЬСА .....................................................................................................	50
1.7.2. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА....................................................	52
ЛЕКЦИЯ 6 ..................................................................................................................................................	56
1.8. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ ................................................................................................................	56
1.8.1. КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ..........................................................................................	56
1.8.2. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ..................................................................................................	57
1.8.3. ТЕОРЕМА ОБ ИЗМЕНЕНИИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ...............................	59
1.8.4. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ ...............................	60
1.8.5. ГРАДИЕНТ............................................................................................................................	63
1.8.6. ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.........................	64
ЛЕКЦИЯ 7 ..................................................................................................................................................	65
1.8.7. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.........	65
1.9. УДАР................................................................................................................................................	65
1.9.1. АБСОЛЮТНО НЕУПРУГИЙ УДАР ..............................................................................	65
1.9.2. АБСОЛЮТНО УПРУГИЙ УДАР ....................................................................................	67
1.10. ПОВТОРЕНИЕ: ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ И ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ..........	68

1.10.1.СРАВНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ЗАКОНОВ

ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ .........................................	68
1.10.2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО МЕХАНИКЕ.....................................................	69
ЛЕКЦИЯ 8 ..................................................................................................................................................	70

2.1.ПРЕДМЕТ ТЕРМОДИНАМИКИ И СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ.

МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ.................	70
2.1.1. ПОСТУЛАТЫ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ (МКТ).............	70
2.1.2. МИКРОПАРАМЕТРЫ И МАКРОПАРАМЕТРЫ. СТАТИСТИЧЕСКИЙ И
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАКРОСИСТЕМ.............	71
2.1.3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ................	72
2.2. ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ......................................................................................................................	72
2.2.1. МОДЕЛЬ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.....................................................................................	72
2.2.2. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ......	73

2.2.3. ВЫВОД ОСНОВНОГО УРАВНЕНИЯ МКТ................................................................

2.2.4.МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЕ ТОЛКОВАНИЕ АБСОЛЮТНОЙ

ТЕМПЕРАТУРЫ..............................................................................................................................	75
ЛЕКЦИЯ 9 ..................................................................................................................................................	77
2.3. I НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ............................................................................................	77
2.3.1. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ................................................................................................	77
2.3.2. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.....................................................	77
2.3.3. РАБОТА ГАЗА......................................................................................................................	78
2.3.4. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ. ТЕПЛОЁМКОСТЬ........................................................	79
2.3.5. I НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ....................................................................................	80
2.4. ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА........................................................	80
2.4.1. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС (T = CONST).........................................................	80
2.4.2. ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС (V = CONST) .......................................................................	80
2.4.3. ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС (P = CONST) .......................................................................	80
2.4.4. АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС ( Q = 0) ............................................................................	81
ЛЕКЦИЯ 10................................................................................................................................................	83
2.4.5. ПОЛИТРОПНЫЙ ПРОЦЕСС (ОБЩИЙ СЛУЧАЙ) (C = CONST)........................	83
2.4.6. ЗАВИСИМОСТЬ ТЕПЛОЁМКОСТИ ГАЗА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.......................	84
2.5. ТЕПЛОВЫЕ МАШИНЫ............................................................................................................	84
2.5.1. ТЕПЛОВАЯ МАШИНА (ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ).............................................	84
2.5.2. ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА ...........................................................................................	85
2.5.3. ЦИКЛ КАРНО ......................................................................................................................	86
2.5.4. ТЕОРЕМЫ КАРНО (БЕЗ ДОКАЗАТЕЛЬСТВА) ......................................................	87
2.6. ЭНТРОПИЯ. II НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ ................................................................	88
2.6.1. НЕРАВЕНСТВО КЛАУЗИУСА........................................................................................	88
ЛЕКЦИЯ 11................................................................................................................................................	90
2.6.2. ФАЗОВОЕ ПРОСТРАНСТВО..........................................................................................	90
2.6.3. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ВЕРОЯТНОСТЬ..............................................................	90
2.6.4. СТАТИСТИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ЭНТРОПИИ...............................................................	92
2.6.5. II НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ..................................................................................	92
2.6.6. ИЗМЕНЕНИЕ ЭНТРОПИИ В ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ .........	93
2.6.7. III НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ ................................................................................	94
2.7. КЛАССИЧЕСКИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА ..................	95
2.7.1. ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ .....................................................................................	95
ЛЕКЦИЯ 12................................................................................................................................................	97
2.7.2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА ПО СКОРОСТЯМ
(РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСВЕЛЛА).........................................................................................	97

4
2.7.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА ПО ЭНЕРГИЯМ........	100
2.7.4. БАРОМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА.............................................................................	101
2.7.5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСВЕЛЛА-БОЛЬЦМАНА ................................................	102
ЛЕКЦИЯ 13..............................................................................................................................................	104
2.8. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ..................................................................	104
2.8.1. МОДЕЛЬ РЕАЛЬНОГО ГАЗА ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА. УРАВНЕНИЕ ВАН-ДЕР-
ВААЛЬСА.........................................................................................................................................	104
2.8.2. ИЗОТЕРМЫ РЕАЛЬНОГО ГАЗА ................................................................................	105
2.8.3. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА...............................................................	107
2.8.4. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ..................................................................................................	107
2.9. НЕРАВНОВЕСНЫЕ ПРОЦЕССЫ.........................................................................................	108
2.9.1. ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛЫ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.......	108
2.9.2. ЭМПИРИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА .................................	109
ЛЕКЦИЯ 14..............................................................................................................................................	111
2.9.3. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА (НА
ПРИМЕРЕ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ)..................................................................................	111

1.11. ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГАЛИЛЕЯ

..................................................................................................................................................................112

1.11.1. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГАЛИЛЕЯ...............................................................................	112
1.11.2. СЛЕДСТВИЯ ИЗ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ГАЛИЛЕЯ ............................................	112
1.12. СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ.....................................................	114
1.12.1. 4-ПРОСТРАНСТВО .......................................................................................................	114
1.12.2. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛОРЕНЦА...............................................................................	115
ЛЕКЦИЯ 15..............................................................................................................................................	117
1.12.3. СЛЕДСТВИЯ ИЗ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ЛОРЕНЦА............................................	117
1.13. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА...................................................................................	119
1.13.1. РЕЛЯТИВИСТСКИЙ ИМПУЛЬС..............................................................................	119
1.13.2. РЕЛЯТИВИСТСКОЕ УРАВНЕНИЕ ДИНАМИКИ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
.............................................................................................................................................................	121
1.13.3. ЭНЕРГИЯ В РЕЛЯТИВИСТСКОЙ МЕХАНИКЕ..................................................	121
1.13.4. ВЕКТОР ЭНЕРГИИ-ИМПУЛЬСА.............................................................................	123
ЛЕКЦИЯ 16..............................................................................................................................................	125
1.14. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ......................................................................................	125
1.14.1. ВИДЫ КОЛЕБАНИЙ ....................................................................................................	125

1.14.2.СВОБОДНЫЕ НЕЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ (СОБСТВЕННЫЕ

КОЛЕБАНИЯ)................................................................................................................................	125
1.14.3. СВОБОДНЫЕ ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ .....................................................	129
ЛЕКЦИЯ 17..............................................................................................................................................	132

5
1.14.4. ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ .............................................................................	132
1.15. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ.................................................................................................	134
1.15.1. УРАВНЕНИЕ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ............................................................................	134
1.15.2. ВОЛНОВОЙ ФРОНТ.....................................................................................................	135
1.15.3. ГАРМОНИЧЕСКАЯ ВОЛНА.......................................................................................	136
1.15.4. ВОЛНОВОЕ УРАВНЕНИЕ ..........................................................................................	137
II СЕМЕСТР...................................................................................................................................................	139
ЛЕКЦИЯ 18..............................................................................................................................................	139
3.1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ............................................................................................	139
3.1.1. ПОЛЕ.....................................................................................................................................	139
3.1.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ЗАРЯДА............................................................................................................................................	139
3.1.3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ....................................................................................	140
3.1.4. СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ...............	142
3.1.5. ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ ПОЛЕЙ .....................................................................	143
3.1.6. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА .........................................................................................	144
3.1.7. МАТЕРИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ................................................................................	144
3.2. ПОСТОЯННОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ.............................................	145
3.2.1. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ.....................................................	145
ЛЕКЦИЯ 19..............................................................................................................................................	146
3.2.2. ЗАКОН КУЛОНА. РАСЧЁТ НАПРЯЖЁННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
МЕТОДОМ СУПЕРПОЗИЦИИ .................................................................................................	146
3.2.3. ПОТОК ВЕКТОРНОГО ПОЛЯ. ТЕОРЕМА ОСТРОГРАДСКОГО-ГАУССА ДЛЯ
НАПРЯЖЁННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ.............................................................	149
ЛЕКЦИЯ 20..............................................................................................................................................	155
3.2.3. ПОТОК ВЕКТОРНОГО ПОЛЯ. ТЕОРЕМА ОСТРОГРАДСКОГО-ГАУССА ДЛЯ
НАПРЯЖЁННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) .....................	155
3.2.4. ПОТЕНЦИАЛ .....................................................................................................................	156
3.3. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ...........................................................	161
3.3.1. ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ. СВОБОДНЫЕ И СВЯЗАННЫЕ ЗАРЯДЫ
.............................................................................................................................................................	161
3.3.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИПОЛЬ.......................................................................................	162
ЛЕКЦИЯ 21..............................................................................................................................................	165
3.3.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ДИЭЛЕКТРИКАХ.....................................................	165
ЛЕКЦИЯ 22..............................................................................................................................................	172
3.3.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ДИЭЛЕКТРИКАХ (ПРОДОЛЖЕНИЕ)..............	172
3.3.4. ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ ..........................................	173
3.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ .............................................................................................	175

Смотрите также файлы

Computing Power.docx

Численные методы.pdf

Ответы на вопросы к экзамену по курсу «Безопасность жизнедеятельности».docx

БЖД (вопросы и ответы).pdf

РЫНОК ИНФОРМАЦИОННЫХ И КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (ИКТ).pdf

Файл: Конспект лекций по общей физики (1-4 семестр).pdf

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно