D. V. Sivukhin

ALLGEMEINER PHYSIKKURS. T.I MECHANIKER

Der Hauptinhalt des vorgeschlagenen Kurses ist eine erweiterte Präsentation von Vorlesungen über Physik, die der Autor viele Jahre (seit 1956) am Moskauer Institut für Physik und Technologie gelesen hat. Gesamtplan Vorlesungskurs sowie die grundsätzliche Herangehensweise an die Darstellung grundlegender Fragen der Physik haben sich im Laufe der Jahre kaum verändert. Allerdings wurde der Kurs jedes Jahr aktualisiert, um neue private Fragen und Beispiele aufzunehmen. Viele zuvor berücksichtigte Themen wurden ausgeschlossen. Dies geschah nicht aus prinzipiellen Gründen, sondern aus Zeitmangel.

Dieser Kurs umfasst fast alle in den Vorlesungen vorgestellten Themen verschiedene Jahre. Es wurden auch Fragen einbezogen, die in den Vorlesungen nicht besprochen wurden. Sie nehmen etwa 10-15 % des Textes ein. Darüber hinaus sind viele Aufgaben mit Antworten oder detaillierten Lösungen enthalten. All diese Materialien können sowohl für Studierende beim vertieften Studium der Physik als auch für Lehrende bei der Durchführung von Seminarveranstaltungen von Nutzen sein. Der Autor hofft, dass es zur Entwicklung der körperlichen Denkfähigkeiten der Schüler und der Fähigkeit beitragen wird, selbstständig grundlegende Fragen und spezifische körperliche Probleme zu stellen und zu lösen, was das Hauptziel des vorgeschlagenen Handbuchs ist. Natürlich ist nicht das gesamte Material erforderlich. Zur Erleichterung des Lesers sind die Hauptfragen in großer Schrift gedruckt, alle übrigen Fragen in kleiner Schrift.

Vorwort
Einführung
	KINEMATIK
§ 1. Raum und Zeit
§ 2. Kinematische Beschreibung der Bewegung. Materieller Punkt
§ 3. Geschwindigkeit und Beschleunigung bei linearer Bewegung. Ecke
	Geschwindigkeit und Winkelbeschleunigung
§ 4. Geschwindigkeit und Beschleunigung bei krummliniger Bewegung
§ 5. Grenzen der Anwendbarkeit der klassischen Methode zur Bewegungsbeschreibung
	Zur Bedeutung der Ableitung und des Integrals in Anwendungen in der Physik
	Probleme
	Über Vektoren und Addition von Bewegungen
	Freiheitsgrade und verallgemeinerte Koordinaten
	NEWTONS GESETZE
	Trägheitsgesetz. Trägheitsbezugssystem
§ 10. Messe. Gesetz der Impulserhaltung
§ 11. Newtons zweites Gesetz. Gewalt

§ 12. Newtons drittes Gesetz und das Gesetz der Impulserhaltung
§ 13. Interaktion auf Distanz und Feldinteraktion
§ 14. Die Rolle der Anfangsbedingungen
§ 15. Galileis Relativitätsprinzip
§ 16. Additivität und Massenerhaltungssatz
§ 17. Über die Reibungsgesetze
EINIGE FOLGEN UND ANWENDUNGEN VON GESETZEN
§ 18. Kraftimpuls und Impulsänderung
§ 19. Satz über die Bewegung des Massenschwerpunkts
§ 20. Reduzierte Masse
§ 21. Bewegung von Körpern mit variabler Masse. Strahlantrieb
ARBEIT UND ENERGIE
§ 22. Arbeit und kinetische Energie
§ 23. Beziehung zwischen kinetischen Energien in verschiedenen Systemen
Countdown. Satz von Koenig
§ 24. Konservative und nichtkonservative Kräfte
§ 25. Potenzielle Energie. Energieerhaltungssatz in der Mechanik
§ 26. Absolut unelastischer Stoß
§ 27. Innere Energie. Allgemeines physikalisches Gesetz der Energieerhaltung
§ 28. Absolut elastischer Stoß
§ 29. Kräfte und potentielle Energie
DREHMOMENT DER BEWEGUNG
§ 30. Kraftmoment und Drehimpuls relativ zu einem Stationären
§ 31. Zusammenhang zwischen dem Drehimpuls eines materiellen Punktes und dem Sektorial
Geschwindigkeit. Flächensatz
§ 32. Impulsmoment und Kraftmoment relativ zu einer festen Achse.
§ 33. Drehimpulsgleichung für die Drehung um einen stationären Ort
Achsen. Trägheitsmoment
§ 34. Beispiele zum Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses
§ 35. Huygens-Steiner-Theorem
§ 36. Berechnung der Trägheitsmomente
§ 37. Momentengleichung relativ zu einem bewegten Ursprung und
bewegliche Achse
§ 38. Erhaltungsgesetze und Symmetrie von Raum und Zeit
HARMONISCHE SCHWINGUNGEN
§ 39. Kinematik der harmonischen Schwingungsbewegung
§ 40. Harmonische Schwingungen einer Belastung einer Feder

§ 41. Physikalisches Pendel
§ 42. Bifilare und trifilare Aufhängungen
§ 43. Adiabatische Invarianten
SOLIDE MECHANIK
§ 44. Starrer Körper in der Mechanik. Bewegungs- und Gleichgewichtsgleichungen
solide
§ 45. Momentane Rotationsachse
§ 46. Winkelgeschwindigkeit als Vektor. Hinzufügung von Rotationen
§ 47. Satz von Euler. Allgemeine Bewegung eines starren Körpers
§ 48. Rollen von Körpern aus einer schiefen Ebene
§ 49. Gyroskope. Freie Kreiselbewegung
§ 50. Gyroskop unter dem Einfluss von Kräften. Ungefähre Theorie
§ 51. Anwendungen von Gyroskopen.
§ 52. Grundlagen der exakten Theorie eines symmetrischen Gyroskops
§ 53. Tensor und Trägheitsellipsoid
§ 54. Drehung eines starren Körpers durch Trägheit um einen festen Punkt
SCHWERE
§ 55. Keplers Gesetze und das Gesetz der universellen Gravitation
§ 56. Beschleunigung von Planeten und Kometen bei der Bewegung entlang Kegelschnitten
§ 57. Bedingungen für elliptische, parabolische und hyperbolische
Bewegungen
§ 58. Berechnung von Orbitalparametern
§ 59. Berücksichtigung der Bewegung der Sonne
§ 60. Anwendung des Gesetzes der universellen Gravitation auf das Problem der Erde
§ 61. Kosmische Geschwindigkeiten
§ 62. Ableitung der Gesetze der Planetenbewegung aus dem Gesetz der universellen Gravitation
BEWEGUNG RELATIV ZU NICHT-TRÄGHEITLICHEN SYSTEMEN
§ 63. Trägheitskräfte während der beschleunigten Translationsbewegung des Systems
§ 64. Trägheitskräfte bei willkürlicher beschleunigter Bewegung des Systems
§ 65. Gleichung der Relativbewegung eines materiellen Punktes in
Gravitationsfeld der Erde unter Berücksichtigung ihrer Rotation
§ 66. Gewicht und Wiegen der Körper
§ 67. Abweichung fallender Körper von der Richtung der Lotlinie
§ 69. Gezeiten

§ 70. Gravitationsmasse und verallgemeinertes Galileis Gesetz
§ 71. Das Prinzip der Äquivalenz von Gravitationskräften und Trägheitskräften
§ 72. Gravitationsverschiebung von Spektrallinien
MECHANIK ELASTISCHER KÖRPER
§ 73. Idealerweise elastische Körper
§ 74. Elastische Spannungen
§ 75. Zug und Druck von Stäben
§ 76. Verformungen eines rechteckigen Parallelepipeds unter der Einwirkung von drei
zueinander senkrechte Kräfte
§ 77. Allseitige und einseitige Zug- und Druckbelastung
§ 78. Schicht
§ 79. Torsion
§ 80. Biegen
§ 81. Ausbreitungsgeschwindigkeit von longitudinalen elastischen Störungen in
Stangen
§ 82. Anwendungen des Superpositionsprinzips
§ 83. Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Längs- und Querstörungen in
unbegrenzte Umgebung
§ 84. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Querstörungen in einem gespannten
§ 85. Geschwindigkeit der Schallausbreitung in Flüssigkeiten und Gasen
ÄHNLICHKEIT UND DIMENSIONALE METHODEN
§ 86. Dimension und Einheitensysteme.
§ 87. Dimensionsformel
§ 88. Maßregel
MECHANIK VON FLÜSSIGKEITEN UND GASES
§ 89. Allgemeine Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen
§ 90. Grundgleichungen des Gleichgewichts und der Bewegung von Flüssigkeiten
§ 91. Hydrostatik inkompressibler Flüssigkeiten
§ 92. Barometrische Formel
§ 93. Kinematische Beschreibung der Flüssigkeitsbewegung
§ 94. Stationäre Bewegung einer idealen Flüssigkeit. Bernoulli-Gleichung
§ 95. Beispiele für die Anwendung der Bernoulli-Gleichung. Torricelli-Formel
§ 96. Viskosität
§ 97. Stationärer Flüssigkeitsfluss durch ein gerades Rohr. Formel
Poiseuille
§ 98. Gesetze der hydrodynamischen Ähnlichkeit
§ 99. Turbulenzen und hydrodynamische Instabilität
§ 100. D'Alemberts Paradoxon. Strömungen reißen
§ 101. Anwendung der Dimensionstheorie

NAMENSINDEX

Aristoteles 64	Kopernikus 66, 67, 321, 347, 357
Archimedes 12, 44?, 449, 453	Coriolis 339, 345, 353, 35a, 375
Bernoulli Daniel 462, 464, 467, 468,	Anhänger 77, 102
470, 479, 491, 493, 494, 496, 501,	Kutta 509, 511
	Lavoisier 98
Bessel 368	Laplace 392, 428
Boyle 427, 428, 442	Lebedew 87
Brahe Quiet 495	Leibniz 44
Braginsky 372	Le Chatelier 276
Venturi 464	Lomonossow 98
Bern Jules 280	Lorenz 93, 97, 135
	Magnus 512, 513
Heisenberg 43	Maxwell 256
Galileo 12, 91-97, 216, 348, 368	Marriott 427, 428, 442
Hamilton 161, 227
	Meshchersky 115
Helmholtz 310	Mössbauer 378
Gong 73, 205, 380, 385-387, 395, 397	Newton 11-15, 44, 63, 64, 71, 73, 75,
Huygens 12, 183, 185, 187, 211-213,	78 - 85, 90, 98, 107, 114, 127,
	162, 163, 174, 199, 202, 208, 304,
d'Alembert 491, 492	305, 307. 313, 324, 330 333, 334,
Dezorm 465	346, 361, 364, 367, 368, 427, 428,
Dicke 370, 371
Euklid 19, 20	Oberbeck 191
Schukowski 175-177, 180-182, 279,	Pascal 440
Cavendish 305	Pitot 466, 467
Tasche 504	Pythagoras 319
König 129, 130, 195
Kepler 12, 302, 303, 305, 312, 322,	Prandtl 467, 501, 503
	Poiseuille 477-480
Kirchhoff 491	Poinsot 295, 299
Clausius 141	Poisson 388, 397, 421
Clemens 465	Rutherford 321

Reynolds 483-485, 487, 489, 490,	Flettner 513
	Froud 483-486
Southerns 370	Foucault 282, 284 - 287, 357, 359, 360
Sperry 287	Tsiolkovsky 116, 117, 129
Stoke 496, 497	Steiner 183, 185, 187, 250, 260
Strelkow 177	Euler 246, 247, 447, 452
Strouhal 483	Einstein 11, 13, 25-27, 97, 307,
Taylor 439
Tietjens 503	Äötvos 368, 370
Thomson William 310	Jung 385, 386, 388, 397, 426-428,
Torricelli 468
SUBJECT INDEX
Autopilot 283	Chinesisch 279
Additivität der Masse 98	Überschlag 279
Adiabatische Invariante 223
Koeffizient 389	Vereint 25
Modul 389	Lokal 25
Prozess 222	Richtmoment 451
Beschleunigungsmesser 78	Höhe der homogenen Atmosphäre 457
Schwingungsamplitude 72	Viskosität 472
Flut 360	Dynamisch 479
Barometrische Formel 457	Kinematisch 479
Dimensionslose Kombinationen 435	Harmonischer Oszillator 223
Binormal 38	Harmonische Schwingung 204
	Herpolodie 299
Vektor 48, 50	Riesentreppe 197
Axial 57	Hydrodynamik 441
Platz 56	Hydrodynamische Ähnlichkeit 483
Polar 57	Hydrostatik 445
Vektorprodukt 57	Hydrostatisches Paradoxon 453
Grundgrößen (Primärgrößen) 429	Gyrogorizont 283
Derivate (sekundär) 430	Gyroskop 263
Körpergewicht 349	Oben 266, 288
Gegenseitige Vektoren 60	Geometrische Achse 263
Interaktion durch Berührung 86	Überschlag 284
Virale Kräfte 141	Figurenachse 263
Vortex Street Karman 504	Gyroskop, Näherungstheorie 270
	Kostenlos 266
Hubraum 451	Symmetrischer 2
Wasserzähler 464	Drehpunkt 263
Luftkissen 104	Genaue Theorie 288
Mögliche Bewegungen 185	Ausgewogen (astatisch)
Top 263

Kreiselphänomene 263	Schukowski-Bank 175
Kreiselkompass 263, 283,	Gesetz des Archimedes 448
	Universelle Schwerkraft 304
Zuhause normal 37	Guna 73, 380, 386
Hauptachsen 295	Keplers Sekunde 302, 321
Sternjahr 40	Zuerst 302, 321
Tropisch 23, 40	Dritter 302, 321
Hodograph 34	Pascals Gesetz 440
Gravitationskonstante 304, 307	Bereich 171
Gravitationsverschiebung	Ähnlichkeiten der Strömungen 483
spektral	Reynolds 489
	Geschwindigkeitszugabe
Schwerkraftladung 366	nichtrelativistisch 93
Steigung 160, 161, 446	Relativistisch 129
Satz 11	Gewichtsersparnis 98
Absolut 334	Stoffe 98
Schnell 12	Puls 70, 80
Schraube 240	Messe 98
Vortex 497	Masse - Energie 99
Rücklaufflüssigkeit 503	Schwung 168
Unendlich 140, 314	Energien 137, 148
Langsam 12	Newtons zweiter 63, 72
Relativ 334	Erste 63, 64
Tragbar 334	Drittel 63, 78
Aber Trägheit 64	Äquivalenz von inertem und
Uniform 32	Gravitationsmasse 367
Gleichmäßig beschleunigt 32	Reibungsgesetze 100
Kostenlos 64	Neutronenmoderation 156
Ultrarelativistisch 128	Geschlossenes System 68
Endlich 140, 314
Aktion 78	Ideale Flüssigkeit 444
In einer Entfernung von 84.308	Idealerweise starrer Körper 61, 230
Kleine Verformungen 380	Elastischer Körper 380
Heterogen 397
Homogen 397	Bildpunkt 289
Kunststoff (Rest) 379	Isoliertes System 68
Elastisch 379	Isotherme Atmosphäre 457
Joule (Arbeitseinheit) 124	Isothermer Koeffizient 389
	Modul 389
Dynamik 63	Isotropie des Raumes 200
Dynamischer (Geschwindigkeits-)Druck	Schwingungsisochronismus 206
	Impuls 42, 54, 70
Länge der beweglichen Stange 27	Rotation 174

	Punkt 466
Stärken 107, 109	Torsion 397
Materielle Punktesysteme 107	Abreißlinie 494
Invariante 57	Zentren 150
Invarianz der Gleichungen 51	Ziehen Sie 491, 495
Umkehrung 17	Makroskopische Körper 12
Trägheit 68	Niedrigwasser 361
Künstliche Vertikale 283	Kleine Störungen 411
Schwerkraft 351	Gewicht 63, 68
Künstlicher Horizont 283	Schwerkraft 366
Tröpfchen-flüssige Medien 441	Inert 68, 366
Kardankardan 263	Variable 114
Tangentialkräfte von innen
Reibung 472	Gegeben 112
Quasistatischer Prozess, 387	Verbunden 492
Keplersche Gesetze 302, 321	Relativistisch 70
Kilogramm 69	Schwere 366
Kinematik 28	Wesentlicher Punkt 29
Klassischer Ansatz 14	Atwood-Maschine 191
Kovarianz von Gleichungen 51	Ballistisches Pendel 146
Antragsnummer 63	Gyroskopisch 272
Angelegenheit 63	Gegebene Länge 273
Vektorkomponenten 50	Konisch 292
Kegel herpolodpi 299	Mathe 210
Polodia 299	Körperlich 209
Raumgeschwindigkeit Sekunde 117,	Gegenseitige Punkte 211
	Gegebene Länge 210
Erste 117, 326	Konjugierte Punkte 211
Dritter 117, 326, 327, 329	Physisch, Hängepunkt 209
Interner Reibungskoeffizient	Schaukelzentrum 211
Härte 73	Zykloide 211
Poisson 388	Momentane Rotationsachse 234
Kompressibilität 441 Punkte 29 Mechanische Ähnlichkeit 482 Weltether 85 Kompressionsmodul 393 Torsion 215, 397 - einseitige Dehnung 394 Schicht 395 Younga 385 Maulwurf 428 Drehimpuls um die Achse Punkte 167 - Trägheit um die Achse 174 Punkte 184 - - Querschnitt 401 Schiff 451 - Kräfte um die Achse 172 Punkte 166, 167 - Tangential 381 Spannung 384 Anfangsgeschwindigkeit 32 - Phase 204 Anfangsbedingungen 89 Schwerelosigkeit 351 Unabhängigkeit der Kraftwirkung 77 Konstante Ebene 298 Neutrale Linie 400 Neutraler Abschnitt 401 Neutrino 149 Inkompressible Flüssigkeit 443 Newton (Einheit der Kraft) 75 Newtonsche Gesetze 63, 64 Stagnationsgebiet 103, 494 Verallgemeinerte Koordinaten 61 Geschwindigkeiten 61 Verallgemeinertes Gesetz von Galileo 348 Inverses Problem der Mechanik 345 Volumenkraftdichte 446 Elastische Energie 388, 391, 393, 396, 397 Gleichzeitigkeit 26 Eingleisig Eisenbahn 287 Zeitgleichmäßigkeit 200 - Raum 200 Einfach verbundener Bereich 497 Einwegdehnung 393 Komprimierung 393 Hamilton-Operator 160, 161 Grundgleichung der Hydrodynamik ideale Flüssigkeit 447 - - Hydrostatik 447 Biegeachse 400 Lotrichtung 349 Abweichung fallender Körper von der Richtung Lot 353 Ablenkungskraft 290 Ebbe 360 Relative seitliche Kompression Komprimierung 385 Erweiterung 385 Reflexion am Ursprung 17 D'Alemberts Paradoxon 492 Parametrische Schwingungen 226 Perimetrische Bewegung Gyroskop 280 Schwingungsperiode 205 Permanente Drehachsen 296 Kraftarm 173 Ebenenbewegung 240 - Durchfluss 498 Wahre Dichte 46 Linear 424 - mittel 46 Ebene Fläche 161 Grenzschicht 501 Bifilare Aufhängung 213 Trifilarny 214 Relativität 96 Hubkraft 491, 495 Galiläa 94 Einsteina 97 Schwerkraft 375 Überlagerungen der Gravitation Geschwindigkeiten 459 Feldinteraktion 86 Kleine Störungen 415 Volles Wasser 360 Verformungen 387 Gesamtdruck 466 Geschwindigkeiten 415 Voller Kopf 466 Offsets 415 Polodia 299 Elastische Spannungen 415 Äquivalenz der Gravitation Keplers Konstante 303 Konstante Trägheitskräfte 374 Sichtweite 321 Geschwindigkeitspotential 498 Einfache Schaukel 204 Potentialkurve 140 Gegenmaßnahme 78 Direktes Problem der Mechanik 345 Mögliche Bewegung 497 Pseudovektor 57 Durchfluss mit Zirkulation 498 Pseudoskalar 57 Potentialbarriere 140 Spritzpistole 465 Gimlet-Regel 17 Pulsare 198 Parallelogramm 48 Hiob 123 Abmessungen 437 Bei der Endfahrt 123 Elementar 123 Trägheitsradius Elastizitätsgrenze 379 Rollen 251 Dimension 430 Galileische Transformation 92 Rip-Ströme 490, 494 Lorenza 93 Flüssigkeitsfluss 464 Reaktionen Präzession schnell 291 Anschlüsse 74 Vektorrotor 499 Erzwungen 270 Langsam 291 Freie Rotationsachsen 296 Pseudo-regulär 275 Normal 275 Perfekte 165 Schichten und 395 Sekunden Kostenlos 267 24 Stärke 63, 64, 71 Angewandte Stunde 361 Trägheit 335 Flut 360 Coriolis 341 Gezeitenpotenzial 363 Tragbar 341 Große Gezeiten (Syzygy) 365 Progressiv 336 Quadratur 365 Zentrifuge 342 Kleine 365 Lorentzkraft 135 Le Chateliers Prinzip 276 Gezeiten 363 Resultierend 76 Unsicherheiten 43 Jet 115

5. Aufl., gelöscht. - M.: 2006.- 352 S.

Das Buch präsentiert in prägnanter und zugänglicher Form Material zu allen Bereichen des Physik-Studiengangs – von der Mechanik bis zur Physik des Atomkerns und der Elementarteilchen. Für Universitätsstudenten. Nützlich zur Wiederholung des behandelten Materials und zur Vorbereitung auf Prüfungen an Universitäten, technischen Schulen, Hochschulen, Schulen, Vorbereitungsabteilungen und Kursen.

Format: djvu/zip

Größe: 7,45 MB

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INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort 3
Einleitung 4
Physikfach 4
Verbindung der Physik mit anderen Wissenschaften 5
1. PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN DER MECHANIK 6
Mechanik und ihre Struktur 6
Kapitel 1. Elemente der Kinematik 7
Modelle in der Mechanik. Kinematische Bewegungsgleichungen eines materiellen Punktes. Flugbahn, Weglänge, Verschiebungsvektor. Geschwindigkeit. Beschleunigung und ihre Komponenten. Winkelgeschwindigkeit. Winkelbeschleunigung.
Kapitel 2 Dynamik eines materiellen Punktes und translatorische Bewegung eines starren Körpers 14
Newtons erstes Gesetz. Gewicht. Gewalt. Newtons zweites und drittes Gesetz. Gesetz der Impulserhaltung. Bewegungsgesetz des Massenschwerpunkts. Reibungskräfte.
Kapitel 3. Arbeit und Energie 19
Arbeit, Energie, Kraft. Kinetische und potentielle Energie. Zusammenhang zwischen konservativer Kraft und potentieller Energie. Volle Kraft. Gesetz der Energieeinsparung. Grafische Darstellung von Energie. Absolut elastischer Schlag. Absolut unelastischer Stoß
Kapitel 4. Festkörpermechanik 26
Trägheitsmoment. Satz von Steiner. Moment der Macht. Kinetische Rotationsenergie. Gleichung der Dynamik der Rotationsbewegung eines starren Körpers. Drehimpuls und das Gesetz seiner Erhaltung. Verformungen eines festen Körpers. Hookes Gesetz. Zusammenhang zwischen Belastung und Stress.
Kapitel 5. Schwerkraft. Elemente der Feldtheorie 32
Das Gesetz der universellen Gravitation. Eigenschaften des Gravitationsfeldes. Arbeiten Sie in einem Gravitationsfeld. Zusammenhang zwischen dem Gravitationsfeldpotential und seiner Intensität. Kosmische Geschwindigkeiten. Trägheitskräfte.
Kapitel 6. Elemente der Strömungsmechanik 36
Druck in Flüssigkeit und Gas. Kontinuitätsgleichung. Bernoulli-Gleichung. Einige Anwendungen der Bernoulli-Gleichung. Viskosität (innere Reibung). Flüssigkeitsströmungsregime.
Kapitel 7. Elemente der speziellen Relativitätstheorie 41
Mechanisches Relativitätsprinzip. Galileis Transformationen. Postulate der SRT. Lorentz-Transformationen. Folgerungen aus Lorentz-Transformationen (1). Folgerungen aus Lorentz-Transformationen (2). Intervall zwischen Ereignissen. Grundgesetz der relativistischen Dynamik. Energie in relativistischer Dynamik.
2. GRUNDLAGEN DER MOLEKULARPHYSIK UND THERMODYNAMIK 48
Kapitel 8. Molekularkinetische Theorie idealer Gase 48
Abschnitte der Physik: Molekularphysik und Thermodynamik. Forschungsmethode der Thermodynamik. Temperaturskalen. Ideales Gas. Gesetze von Boyle-Marie-Otga, Avogadro, Dalton. Gay-Lussacs Gesetz. Clapeyron-Mendeleev-Gleichung. Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie. Maxwellsches Gesetz zur Geschwindigkeitsverteilung idealer Gasmoleküle. Barometrische Formel. Boltzmann-Verteilung. Durchschnittliche freie Weglänge von Molekülen. Einige Experimente bestätigen MCT. Transferphänomene (1). Transferphänomene (2).
Kapitel 9. Grundlagen der Thermodynamik 60
Innere Energie. Anzahl der Freiheitsgrade. Das Gesetz über die gleichmäßige Energieverteilung über die Freiheitsgrade von Molekülen. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik. Die Arbeit eines Gases, wenn sich sein Volumen ändert. Wärmekapazität (1). Wärmekapazität (2). Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf Isoprozesse (1). Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf Isoprozesse (2). Adiabatischer Prozess. Kreislaufprozess (Zyklus). Reversible und irreversible Prozesse. Entropie (1). Entropie (2). Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. Wärmekraftmaschine. Satz von Carnot. Kältemaschine. Carnot-Zyklus.
Kapitel 10. Echte Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe 76
Kräfte und potentielle Energie intermolekularer Wechselwirkung. Van-der-Waals-Gleichung (Zustandsgleichung realer Gase). Van-der-Waals-Isothermen und ihre Analyse (1). Van-der-Waals-Isothermen und ihre Analyse (2). Innere Energie von echtem Gas. Flüssigkeiten und ihre Beschreibung. Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Benetzung. Kapillarphänomene. Feststoffe: kristallin und amorph. Mono- und Polykristalle. Kristallographisches Merkmal von Kristallen. Kristallarten nach physikalischen Eigenschaften. Defekte in Kristallen. Verdampfen, Sublimation, Schmelzen und Kristallisieren. Phasenübergänge. Statusdiagramm. Dreifacher Punkt. Analyse des experimentellen Phasendiagramms.
3. ELEKTRIZITÄT UND ELEKTROMAGNETISMUS 94
Kapitel 11. Elektrostatik 94
Elektrische Ladung und ihre Eigenschaften. Gesetz der Ladungserhaltung. Coulomb-Gesetz. Elektrostatische Feldstärke. Elektrostatische Feldstärkelinien. Spannungsvektorfluss. Prinzip der Superposition. Dipolfeld. Gaußscher Satz für das elektrostatische Feld im Vakuum. Anwendung des Gaußschen Theorems auf die Berechnung von Feldern im Vakuum (1). Anwendung des Gaußschen Theorems auf die Berechnung von Feldern im Vakuum (2). Zirkulation des elektrostatischen Feldstärkevektors. Elektrostatisches Feldpotential. Potenzieller unterschied. Prinzip der Superposition. Die Beziehung zwischen Spannung und Potenzial. Äquipotentialflächen. Berechnung der Potentialdifferenz aus der Feldstärke. Arten von Dielektrika. Polarisation von Dielektrika. Polarisation. Feldstärke in einem Dielektrikum. Elektrische Vorspannung. Der Satz von Gauß für ein Feld in einem Dielektrikum. Bedingungen an der Grenzfläche zwischen zwei dielektrischen Medien. Leiter in einem elektrostatischen Feld. Elektrische Kapazität. Flacher Kondensator. Kondensatoren in Batterien einbinden. Energie eines Ladungssystems und eines Einzelleiters. Energie eines geladenen Kondensators. Elektrostatische Feldenergie.
Kapitel 12. Gleichstrom 116
Elektrischer Strom, Stärke und Stromdichte. Äußere Kräfte. Elektromotorische Kraft (EMF). Stromspannung. Leiterwiderstand. Ohmsches Gesetz für einen homogenen Abschnitt in einem geschlossenen Stromkreis. Arbeit und aktuelle Leistung. Ohmsches Gesetz für einen ungleichförmigen Abschnitt eines Stromkreises (verallgemeinertes Ohmsches Gesetz (GLO)). Kirchhoffs Regeln für verzweigte Ketten.
Kapitel 13. Elektrische Ströme in Metallen, Vakuum und Gasen 124
Die Natur der Stromträger in Metallen. Klassische Theorie der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen (1). Klassische Theorie der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen (2). Die Austrittsarbeit von Elektronen, die Metalle verlassen. Emissionsphänomene. Ionisierung von Gasen. Nicht selbsterhaltende Gasentladung. Unabhängige Gasentladung.
Kapitel 14. Magnetfeld 130
Beschreibung Magnetfeld. Grundlegende Eigenschaften des Magnetfelds. Magnetische Induktionslinien. Prinzip der Superposition. Biot-Savart-Laplace-Gesetz und seine Anwendung. Amperesches Gesetz. Wechselwirkung paralleler Ströme. Magnetische Konstante. Einheiten B und N. Magnetfeld einer bewegten Ladung. Die Wirkung eines Magnetfeldes auf eine sich bewegende Ladung. Bewegung geladener Teilchen in
Magnetfeld. Satz über die Zirkulation des Vektors B. Magnetfelder des Magneten und des Toroids. Magnetischer Induktionsvektorfluss. Der Satz von Gauß für Feld B. Arbeit über die Bewegung eines Leiters und eines Stromkreises mit Strom in einem Magnetfeld.
Kapitel 15. Elektromagnetische Induktion 142
Faradays Experimente und Konsequenzen daraus. Faradaysches Gesetz (Gesetz der elektromagnetischen Induktion). Lenzsche Regel. Induktions-EMK in stationären Leitern. Drehung des Rahmens in einem Magnetfeld. Wirbelströme. Schleifeninduktivität. Selbstinduktion. Ströme beim Öffnen und Schließen eines Stromkreises. Gegenseitige Einführung. Transformer. Magnetfeldenergie.
Kapitel 16. Magnetische Eigenschaften Stoffe 150
Magnetisches Moment von Elektronen. Dia- und Paramagnete. Magnetisierung. Magnetfeld in der Materie. Das Gesetz des Gesamtstroms für das Magnetfeld in der Materie (der Satz über die Zirkulation des Vektors B). Satz über die Zirkulation des Vektors H. Bedingungen an der Grenzfläche zwischen zwei Magneten. Ferromagnete und ihre Eigenschaften.
Kapitel 17. Grundlagen der Maxwell-Theorie für elektromagnetisches Feld 156
Elektrisches Wirbelfeld. Vorstrom (1). Vorstrom (2). Maxwells Gleichungen für das elektromagnetische Feld.
4. SCHWINGUNGEN UND WELLEN 160
Kapitel 18. Mechanische und elektromagnetische Schwingungen 160
Schwingungen: frei und harmonisch. Periode und Frequenz der Schwingungen. Rotierende Amplitudenvektormethode. Mechanische harmonische Schwingungen. Harmonischer Oszillator. Pendel: Feder und Mathematik. Physikalisches Pendel. Freie Schwingungen in einem idealisierten Schwingkreis. Gleichung elektromagnetischer Schwingungen für einen idealisierten Stromkreis. Addition harmonischer Schwingungen gleicher Richtung und gleicher Frequenz. Prügel. Addition zueinander senkrechter Schwingungen. Freie gedämpfte Schwingungen und ihre Analyse. Freie gedämpfte Schwingungen eines Federpendels. Verringerung der Dämpfung. Freie gedämpfte Schwingungen in einem elektrischen Schwingkreis. Gütefaktor des Schwingsystems. Erzwungene mechanische Vibrationen. Erzwungene elektromagnetische Schwingungen. Wechselstrom. Strom durch einen Widerstand. Wechselstrom, der durch eine Spule mit der Induktivität L fließt. Wechselstrom, der durch einen Kondensator mit der Kapazität C fließt. Ein Wechselstromkreis, der einen Widerstand, eine Induktivität und einen Kondensator enthält, die in Reihe geschaltet sind. Spannungsresonanz (Serienresonanz). Resonanz von Strömen (Parallelresonanz). In einem Wechselstromkreis freigesetzte Leistung.
Kapitel 19. Elastische Wellen 181
Wellenprozess. Längs- und Transversalwellen. Harmonische Welle und ihre Beschreibung. Wanderwellengleichung. Phasengeschwindigkeit. Wellengleichung. Prinzip der Superposition. Gruppengeschwindigkeit. Welleninterferenz. Stehende Wellen. Schallwellen. Dopplereffekt in der Akustik. Empfang elektromagnetischer Wellen. Elektromagnetische Wellenwaage. Differentialgleichung
Elektromagnetische Wellen. Konsequenzen von Maxwells Theorie. Elektromagnetischer Energieflussdichtevektor (Umov-Poinging-Vektor). Elektromagnetischer Feldimpuls.
5. OPTIK. Quantennatur der Strahlung 194
Kapitel 20. Elemente der geometrischen Optik 194
Grundgesetze der Optik. Totale Reflexion. Linsen, dünne Linsen, ihre Eigenschaften. Dünne Linsenformel. Optische Leistung des Objektivs. Konstruktion von Bildern in Linsen. Aberrationen (Fehler) optischer Systeme. Energiegrößen in der Photometrie. Lichtmengen in der Photometrie.
Kapitel 21. Interferenz von Licht 202
Herleitung der Gesetze der Reflexion und Brechung von Licht auf der Grundlage der Wellentheorie. Kohärenz und Monochromatizität von Lichtwellen. Interferenz von Licht. Einige Methoden zur Beobachtung von Lichtinterferenzen. Berechnung des Interferenzmusters aus zwei Quellen. Streifen gleicher Neigung (Störung durch eine planparallele Platte). Streifen gleicher Dicke (Störung durch eine Platte unterschiedlicher Dicke). Newtons Ringe. Einige Anwendungen von Interferenzen (1). Einige Anwendungen von Interferenzen (2).
Kapitel 22. Lichtbeugung 212
Huygens-Fresnel-Prinzip. Fresnel-Zonen-Methode (1). Fresnel-Zonen-Methode (2). Fresnel-Beugung an einem kreisförmigen Loch und einer Scheibe. Fraunhofer-Beugung am Spalt (1). Fraunhofer-Beugung am Spalt (2). Fraunhofer-Beugung an einem Beugungsgitter. Beugung an einem räumlichen Gitter. Rayleigh-Kriterium. Auflösung des Spektralgeräts.
Kapitel 23. Wechselwirkung elektromagnetischer Wellen mit Materie 221
Lichtstreuung. Unterschiede in Beugungs- und Prismenspektren. Normale und anomale Streuung. Elementare Elektronendispersionstheorie. Absorption (Absorption) von Licht. Doppler-Effekt.
Kapitel 24. Polarisation des Lichts 226
Natürliches und polarisiertes Licht. Malus-Gesetz. Durchgang von Licht durch zwei Polarisatoren. Polarisation von Licht bei Reflexion und Brechung an der Grenze zweier Dielektrika. Doppelbrechung. Positive und negative Kristalle. Polarisierende Prismen und Polaroids. Viertelwellenrekord. Analyse von polarisiertem Licht. Künstliche optische Anisotropie. Drehung der Polarisationsebene.
Kapitel 25. Quantennatur der Strahlung 236
Wärmestrahlung und ihre Eigenschaften. Kirchhoffs, Stefan-Boltzmanns, Wiensche Gesetze. Rayleigh-Jeans- und Planck-Formeln. Ableitung bestimmter Gesetze der Wärmestrahlung aus der Planckschen Formel. Temperaturen: Strahlung, Farbe, Helligkeit. Strom-Spannungs-Kennlinien des photoelektrischen Effekts. Gesetze des photoelektrischen Effekts. Einsteins Gleichung. Photonenimpuls. Leichter Druck. Compton-Effekt. Einheit der Korpuskular- und Welleneigenschaften elektromagnetischer Strahlung.
6. ELEMENTE DER QUANTENPHYSIK VON ATOMEN, MOLEKÜLEN-FESTKÖRPER 246
Kapitel 26. Bohrs Theorie des Wasserstoffatoms 246
Thomson- und Rutherford-Modelle des Atoms. Lineares Spektrum eines Wasserstoffatoms. Bohrs Postulate. Experimente von Frank und Hertz. Bohr-Spektrum des Wasserstoffatoms.
Kapitel 27. Elemente der Quantenmechanik 251
Teilchen-Wellen-Dualismus der Eigenschaften der Materie. Einige Eigenschaften von de Broglie-Wellen. Unsicherheitsbeziehung. Probabilistischer Ansatz zur Beschreibung von Mikropartikeln. Beschreibung von Mikropartikeln mithilfe der Wellenfunktion. Prinzip der Superposition. Allgemeine Schrödinger-Gleichung. Schrödinger-Gleichung für stationäre Zustände. Bewegung eines freien Teilchens. Ein Teilchen in einem eindimensionalen rechteckigen „Potentialtopf“ mit unendlich hohen „Wänden“. Mögliche Barriere mit rechteckiger Form. Durchgang eines Teilchens durch eine potentielle Barriere. Tunneleffekt. Linearer harmonischer Oszillator in der Quantenmechanik.
Kapitel 28. Elemente moderne Physik Atome und Moleküle 263
Wasserstoffähnliches Atom in der Quantenmechanik. Quantenzahlen. Spektrum eines Wasserstoffatoms. ls-Zustand eines Elektrons in einem Wasserstoffatom. Elektronenspin. Spinquantenzahl. Das Prinzip der Ununterscheidbarkeit identischer Teilchen. Fermionen und Bosonen. Paulis Prinzip. Verteilung der Elektronen in einem Atom nach Zuständen. Kontinuierliches (Bremsstrahlungs-)Röntgenspektrum. Charakteristisches Röntgenspektrum. Moseleys Gesetz. Moleküle: chemische Bindungen, Konzept der Energieniveaus. Molekulare Spektren. Absorption. Spontane und stimulierte Emission. Aktive Medien. Arten von Lasern. Funktionsprinzip eines Festkörperlasers. Gaslaser. Eigenschaften der Laserstrahlung.
Kapitel 29. Elemente der Festkörperphysik 278
Bandtheorie fester Körper. Metalle, Dielektrika und Halbleiter nach der Bandtheorie. Eigenleitfähigkeit von Halbleitern. Elektronische Verunreinigungsleitfähigkeit (i-Typ-Leitfähigkeit). Donorverunreinigungsleitfähigkeit (p-Typ-Leitfähigkeit). Photoleitfähigkeit von Halbleitern. Lumineszenz von Feststoffen. Kontakt zwischen Elektronen- und Lochhalbleitern (pn-Übergang). Leitfähigkeit des Pi-Übergangs. Halbleiterdioden. Halbleitertrioden (Transistoren).
7. ELEMENTE DER PHYSIK DES ATOMKERNS UND DER ELEMENTARTEILCHEN 289
Kapitel 30. Elemente der Physik des Atomkerns 289
Atomkerne und ihre Beschreibung. Massendefekt. Kernbindungsenergie. Kernspin und sein magnetisches Moment. Nuklear sickert durch. Kernel-Modelle. Radioaktive Strahlung und ihre Arten. Gesetz des radioaktiven Zerfalls. Offset-Regeln. Radioaktive Familien. a-Zerlegung. p-Zerfall. y-Strahlung und ihre Eigenschaften. Instrumente zur Aufzeichnung radioaktiver Strahlung und Partikel. Szintillationszähler. Pulsionisationskammer. Gasentladungsmesser. Halbleiterzähler. Wilson-Kammer. Diffusions- und Blasenkammern. Kernfotografische Emulsionen. Kernreaktionen und ihre Klassifizierung. Positron. P+-Zerlegung. Elektron-Positron-Paare, ihre Vernichtung. Elektronische Erfassung. Kernreaktionen unter dem Einfluss von Neutronen. Kernspaltungsreaktion. Spaltkettenreaktion. Kernreaktoren. Die Reaktion der Verschmelzung von Atomkernen.
Kapitel 31. Elemente der Teilchenphysik 311
Kosmische Strahlung. Myonen und ihre Eigenschaften. Mesonen und ihre Eigenschaften. Arten der Wechselwirkungen von Elementarteilchen. Beschreibung von drei Gruppen von Elementarteilchen. Teilchen und Antiteilchen. Neutrinos und Antineutrinos, ihre Typen. Hyperonen. Fremdheit und Parität der Elementarteilchen. Eigenschaften von Leptonen und Hadronen. Klassifizierung von Elementarteilchen. Quarks.
Periodensystem der Elemente von D. I. Mendeleev 322
Grundgesetze und Formeln 324
Sachregister 336

Der allgemeine Kurs „Mechanik“ ist Teil des allgemeinen Physik-Studiengangs. Die Studierenden werden mit den grundlegenden mechanischen Phänomenen und Methoden ihrer theoretischen Beschreibung vertraut gemacht. Die Vorlesungen umfassen Videoaufzeichnungen physikalischer Demonstrationen der untersuchten mechanischen Phänomene.
Der Kursaufbau ist traditionell. Der Kurs umfasst klassisches Material im Studiengang Allgemeine Physik, den Abschnitt „Mechanik“, der im ersten Jahr der Fakultät für Physik der Moskauer Staatlichen Universität im ersten Semester gelehrt wird. Der Kurs umfasst Abschnitte „Kinematik und Dynamik eines materiellen Punktes und einfachste Systeme“, „Erhaltungsgesetze“, „Bewegung eines materiellen Punktes in nicht-inertialen Bezugssystemen“, „Grundlagen der relativistischen Mechanik“, „Kinematik und Dynamik von“. ein starrer Körper“ „Grundlagen der Mechanik verformbarer Medien“, „Grundlagen der Hydromechanik und Aeromechanik“, „Mechanische Schwingungen und Wellen“.
Der Studiengang richtet sich an Bachelorstudierende der Fachrichtung Naturwissenschaften sowie an Physiklehrer an weiterführenden Schulen und an Universitätsprofessoren. Es wird auch für Schüler nützlich sein, die sich intensiv mit Physik befassen.

Format

Die Studienform ist das Fernstudium.
Zu den wöchentlichen Kursen gehört das Ansehen thematischer Videovorträge, einschließlich Videoaufzeichnungen von Vorlesungsexperimenten und Aufführungen Testaufgaben mit automatisierter Ergebnisverifizierung. Ein wichtiger Bestandteil des Studiums der Disziplin ist die selbstständige Lösung körperlicher Probleme. Die Lösung muss eine strenge und logisch korrekte Argumentation enthalten, die zur richtigen Antwort führt.

Anforderungen

Der Kurs richtet sich an Bachelor-Studierende im ersten Studienjahr. Kenntnisse in Physik und Mathematik auf dem Niveau des Gymnasiums (Klasse 11) werden vorausgesetzt.

Kursprogramm

Einführung
B.1 Raum und Zeit in der Newtonschen Mechanik
B.2 Referenzsystem

Kapitel 1. Kinematik und Dynamik einfacher Systeme
P.1.1. Kinematik eines materiellen Punktes und einfachste Systeme
P.1.2. Newtons Gesetze
P.1.3. Gesetze, die die einzelnen Eigenschaften von Kräften beschreiben

Kapitel 2. Erhaltungsgesetze in den einfachsten Systemen
P.2.1. Gesetz der Impulserhaltung
P.2.2. Mechanische Energie
P.2.3. Zusammenhang zwischen Erhaltungsgesetzen und Homogenität von Raum und Zeit

Kapitel 3. Nicht-inertiale Bezugssysteme
P.3.1. Nichtinertiale Referenzsysteme. Trägheitskräfte
S.3.2. Manifestation von Trägheitskräften auf der Erde
S.3.3. Äquivalenzprinzip

Kapitel 4. Grundlagen der relativistischen Mechanik
S.4.1. Raum und Zeit in der Relativitätstheorie
S.4.2. Lorentz-Transformationen
S.4.3. Folgen von Lorentz-Transformationen
S.4.4. Intervall
S.4.5. Geschwindigkeitszugabe
S.4.6. Bewegungsgleichung
S.4.7. Impuls, Energie und Masse in der Relativitätstheorie

Kapitel 5. Kinematik und Starrkörperdynamik
S.5.1. Starrkörperkinematik
S.5.2. Starrkörperdynamik
S.5.3. Kinetische Energie eines Festkörpers
S.5.4. Gyroskope, Kreisel

Kapitel 6. Grundlagen der Mechanik verformbarer Körper
S.6.1. Verformungen und Spannungen in Festkörpern
S.6.2. Poissonzahl
S.6.3. Zusammenhang zwischen Elastizitätsmodul und Schubmodul
S.6.4. Energie elastischer Verformungen

Kapitel 7. Schwingungen
S.7.1. Freie Schwingungen von Systemen mit einem Freiheitsgrad
S.7.2. Erzwungene Vibrationen
S.7.3. Hinzufügung von Vibrationen
S.7.4. Schwingungen in gekoppelten Systemen
S.7.5. Nichtlineare Schwingungen
S.7.6. Parametrische Schwingungen
S.7.7. Selbstschwingungen

Kapitel 8. Wellen
S.8.1. Impulsausbreitung in einem Medium. Wellengleichung
S.8.2. Dichte und Energiefluss in einer Wanderwelle. Vektor Umov
S.8.3. Wellenreflexion, Vibrationsmodi
S.8.4. Akustikelemente
S.8.5. Stoßwellen

Kapitel 9. Grundlagen der Hydro- und Aeromechanik
Klausel 9.1. Grundlagen der Hydro- und Aerostatik
S.9.2. Stetiger Fluss inkompressibler Flüssigkeit
S.9.3. Laminare und turbulente Strömung. Flüssigkeits- oder Gasströmung um Körper

Lernerfolge

Als Ergebnis der Beherrschung der Disziplin muss der Student die grundlegenden mechanischen Phänomene, Methoden ihrer theoretischen Beschreibung und Methoden ihrer Verwendung in physikalischen Geräten kennen; in der Lage sein, Aufgaben aus dem Abschnitt „Mechanik“ des allgemeinen Physikkurses zu lösen.

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Ukraine

Odessa National Maritime Academy

V. I. Michailenko

KURZKURS IN PHYSIK

(Lehrbuch für Universitätsstudenten)

Odessa – 2004

UDC 536.075

V.I. Mikhailenko. Kurzkurs in Physik. Lehrbuch für Universitätsstudenten. Teil 1. Odessa, ONMA, 2004.

Das Lehrbuch der Physik wurde vom Doktor der Physikalischen und Mathematischen Wissenschaften, Professor V.I., entwickelt. Mikhailenko gemäß der Anordnung des Rektors der OGMA Nr. 248 vom 7. Oktober 1997 „Über methodische Pflege...“ und richtet sich an Universitätsstudenten.

Das Lehrbuch über Physik wurde auf einer Sitzung der Abteilung für Physik und Chemie der ONMA, Protokoll Nr.__2__vom 17. November 2004, und des Akademischen Rates der Fakultät für Automatisierung der ONMA, Protokoll Nr._______vom ____________2004, besprochen.

VORWORT

Der Zweck dieses Lehrbuchs besteht darin, Studierende beim Studium des Physikstudiums zu unterstützen.

Im ersten Teil des Handbuchs werden Abschnitte wie „Mechanik“, „Mechanische Schwingungen und Wellen“, „Molekularphysik“, „Grundlagen der Thermodynamik“, „Elektrostatik“ und „Gleichstrom“ kurz umrissen. Bei der Präsentation des Materials Besondere Aufmerksamkeit adressiert an physikalische Bedeutung Größen, Interpretation grundlegender physikalischer Gesetze und der Mechanismus des Auftretens bestimmter Phänomene. Der Autor versuchte, komplexe mathematische Transformationen nach Möglichkeit zu vermeiden und wählte die meisten aus einfache Optionen Ableitung grundlegender Formeln und Gesetze der Physik.

EINFÜHRUNG.. 4

I. MECHANIK.. 4

1. Kinematik eines materiellen Punktes. 4

1.1. Grundbegriffe der Kinematik. 4

1.2. Normal- und Tangentialbeschleunigung. 4

1.3. Bewegung eines Punktes auf einem Kreis. Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung. 4

2. Dynamik der Vorwärtsbewegung. 4

2.1. Newtons Gesetze. 4

2.2. Gesetz der Impulserhaltung. 4

3. Arbeit und Energie. 4

3.1. Arbeit. 4

3.2. Zusammenhang zwischen Arbeit und Änderung der kinetischen Energie. 4

3.3. Zusammenhang zwischen Arbeit und Veränderung der potentiellen Energie. 4

3.4. Gesetz zur Erhaltung der mechanischen Energie. 4

3.5. Kollisionen. 4

4. Rotationsbewegung eines starren Körpers. 4

4.1. Kinetische Energie der Rotationsbewegung. Trägheitsmoment. 4

4.2. Das Grundgesetz der Dynamik der Rotationsbewegung. 4

4.3. Gesetz der Drehimpulserhaltung. 4

4.4. Gyroskop. 4

II. MECHANISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN... 4

5. allgemeine Charakteristiken oszillatorische Prozesse. Harmonische Schwingungen. 4

6. Schwingungen eines Federpendels. 4

7. Energie der harmonischen Schwingung. 4

8. Addition harmonischer Schwingungen gleicher Richtung. 4

9. Gedämpfte Schwingungen. 4

10. Erzwungene Vibrationen. 4

11. Elastische (mechanische) Wellen. 4

12. Interferenz von Wellen. 4

13. Stehende Wellen.. 4

14. Doppler-Effekt in der Akustik. 4

III. Molekulare Physik.. 4

15. Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie von Gasen. 4

16. Verteilung der Moleküle nach Geschwindigkeit.. 4

17. Barometrische Formel. 4

18. Boltzmann-Verteilung. 4

IV. GRUNDLAGEN DER THERMODYNAMIK. 4

19. Grundbegriffe der Thermodynamik. 4

20. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik und seine Anwendung auf Isoprozesse. 4

21. Anzahl der Freiheitsgrade. Innere Energie eines idealen Gases. 4

22. Klassische Theorie der Wärmekapazität von Gasen. 4

23. Adiabatischer Prozess. 4

24. Reversible und irreversible Prozesse. Zirkuläre Prozesse (Zyklen). Funktionsprinzip einer Wärmekraftmaschine. 4

25. Ideale Carnot-Wärmekraftmaschine. 4

26. Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik. 4

27. Entropie. 4

V. ELEKTROSTATIK.. 4

28. Diskretion der elektrischen Ladung. Gesetz zur Erhaltung der elektrischen Ladung. 4

29. Coulombsches Gesetz. Elektrostatische Feldstärke.
Elektrischer Verschiebungsvektor. 4

30. Kraftlinien. Vektorfluss. Ostrogradsky-Gauss-Theorem. 4

31. Anwendungen des Ostrogradsky-Gauss-Theorems zur Berechnung von Feldern. 4

32. Arbeiten Sie daran, eine Ladung in einem elektrostatischen Feld zu bewegen.
Vektorzirkulation .... 4

33. Zusammenhang zwischen Feldstärke und Potenzial. 4

34. Elektrische Kapazität von Leitern. Kondensatoren.. 4

35. Elektrostatische Feldenergie. 4

VI. ELEKTRISCHER GLEICHSTROM. 4

36. Grundlegende Eigenschaften des Stroms. 4

37. Ohmsches Gesetz für einen homogenen Abschnitt einer Kette. 4

38. Joule-Lenz-Gesetz. 4

39. Kirchhoffs Regeln. 4

40. Kontaktpotentialdifferenz. 4

41. Seebeck-Effekt. 4

42. Peltier-Effekt. 4

EINFÜHRUNG

Physik ist eine Wissenschaft, die die einfachsten und zugleich allgemeinsten Muster natürlicher Phänomene, die Eigenschaften und Struktur der Materie sowie die Gesetze ihrer Bewegung untersucht. Die Konzepte der Physik und ihrer Gesetze liegen allen Naturwissenschaften zugrunde. Die Physik gehört zu den exakten Wissenschaften und untersucht die quantitativen Gesetze von Phänomenen.

Entsprechend der Vielfalt der untersuchten Objekte und Bewegungsformen der Materie ist die Physik in eine Reihe von Disziplinen (Abschnitten) unterteilt, die in gewissem Maße miteinander verbunden sind. Basierend auf den untersuchten Objekten wird die Physik in Elementarteilchenphysik, Kernphysik, Physik der Atome und Moleküle, Physik der Gase und Flüssigkeiten, Festkörperphysik und Plasmaphysik unterteilt.

Entsprechend den verschiedenen Bewegungsformen der Materie in der Physik unterscheiden sie: die Mechanik eines materiellen Punktes und eines Festkörpers, die Mechanik kontinuierlicher Medien, Thermodynamik und statistische Physik, Elektrodynamik (einschließlich Optik), die Theorie der Schwerkraft, Quantentheorie Mechanik und Quantenfeldtheorie. Diese Zweige der Physik überschneiden sich teilweise aufgrund der tiefen inneren Verbindung zwischen den Objekten der materiellen Welt und den Prozessen, an denen sie beteiligt sind.

Die Physik ist die Grundlage für alle allgemeinen Ingenieurwissenschaften und Spezialdisziplinen. Kenntnisse auf dem Gebiet der Physik sind für Ingenieure sowohl beim Betrieb vorhandener Maschinen und Mechanismen als auch bei der Konstruktion neuer Maschinen erforderlich.

Grundlegende SI-Einheiten

Meter (m) ist eine Längeneinheit. Bis 1960 war der internationale Standard für das Meter ein Längenmaß – ein Stab aus einer Platin-Iridium-Legierung. Im Jahr 1960 gab es... Im Jahr 1983 wurde eine neue Definition des Meters eingeführt, basierend auf dem Wert der Geschwindigkeit... Das Kilogramm (kg) ist eine Masseneinheit. Die Masse des internationalen Prototyps lagert im Internationalen...

I. MECHANIK

Unter mechanischer Bewegung versteht man eine zeitliche Änderung der relativen Lage von Körpern oder deren Teilen im Raum. In der Mechanik berücksichtigt... Beginnen wir das Studium des Physikstudiums mit der klassischen Mechanik. Das Herzstück der klassischen... Die klassische Mechanik ist normalerweise in drei Abschnitte unterteilt:

Kinematik eines materiellen Punktes

Grundbegriffe der Kinematik

Ein materieller Punkt ist ein Körper mit Masse, dessen Größe und Form jedoch bei der Lösung dieses Problems vernachlässigt werden kann.

Raum und Zeit sind Kategorien, die die Grundformen der Existenz der Materie bestimmen. Der Raum bestimmt die Reihenfolge der Existenz einzelner Objekte und die Zeit bestimmt die Reihenfolge der Veränderung von Phänomenen.

Reis. 1.1

Ein Referenzsystem ist eine Reihe von Systemen gegenseitig bewegungsloser Körper und damit verbundener Uhren, in Bezug auf die die Bewegung einiger anderer materieller Körper untersucht wird. Die Wahl des Referenzsystems ist willkürlich und hängt von den Zielen der Studie ab. Normalerweise ist ein Körper (oder ein Körpersystem) einem kartesischen Koordinatensystem zugeordnet, in dem die Position eines materiellen Punktes angegeben ist dieser Moment Die Zeit wird durch drei Koordinaten angegeben X, j, z(Abb. 1.1).

Eine Trajektorie ist eine kontinuierliche Linie, die ein materieller Punkt während seiner Bewegung beschreibt. Wenn die Flugbahn eine gerade Linie ist, wird die Bewegung als geradlinig bezeichnet, andernfalls als krummlinig. Die Art der Flugbahn hängt von der Wahl des Bezugssystems ab.

Wo ist die Änderung des Radiusvektors im Laufe der Zeit? dt(Abb. 1.3).

Aus (1.2) geht hervor, dass Die Geschwindigkeit ist numerisch gleich dem Weg, den ein materieller Punkt pro Zeiteinheit zurücklegt. Der Geschwindigkeitsvektor ist in die Bewegungsrichtung tangential zur Flugbahn gerichtet.

Beschleunigung ist eine Vektorgröße, die die Geschwindigkeitsänderungsrate sowohl in der Größe als auch in der Richtung charakterisiert.

.

(1.3)

Bei dt=1, || = ||, d.h. Die Beschleunigung ist numerisch gleich der Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit.

Normal- und Tangentialbeschleunigung

Im allgemeinen Fall kann die Beschleunigung während einer krummlinigen Bewegung als Vektorsumme der tangentialen (oder tangentialen) Beschleunigung t und... dargestellt werden. Die Tangentialbeschleunigung charakterisiert die Geschwindigkeitsänderungsrate modulo...

Dynamik der translatorischen Bewegung

Newtons Gesetze

Newtons erstes Gesetz. Wirken keine Kräfte auf einen Körper, dann befindet er sich in einem Ruhezustand oder einer gleichmäßigen geradlinigen Bewegung relativ zu... Die Eigenschaft von Körpern, einen Ruhezustand oder eine gleichmäßige geradlinige Bewegung aufrechtzuerhalten... Das zweite Newtonsche Gesetz. Die Beschleunigung, mit der sich ein Körper bewegt, ist proportional zur ausgeübten Kraft und umgekehrt proportional ...

Gesetz der Impulserhaltung

Es sei ein System aus drei interagierenden materiellen Punkten vorhanden (Abb. 2.2). Auf jeden materiellen Punkt dieses Systems wird als interner Faktor eingewirkt...

Arbeit und Energie

Arbeit

Die Arbeit ist ein Maß für die Wirkung einer Kraft, abhängig von der Größe und Richtung der Kraft sowie vom Ausmaß der Bewegung ihres Angriffspunktes.

Wenn die Kraft einen Wert und eine Richtung hat, dann ist die Arbeit eine geradlinige Bewegung

Wenn die Kraft variabel ist, berechnen Sie zunächst die Elementararbeit dA=Fdlcosa, wobei a - der Winkel zwischen der Tangente an die Flugbahn an einem bestimmten Punkt und der Richtung der Kraft (Abb. 3.2).

Die Gesamtarbeit am letzten Abschnitt der Flugbahn kann als Integral entlang der Kurve ermittelt werden MIT, zusammenfallend mit der Flugbahn:

.

Zusammenhang zwischen Arbeit und Änderung der kinetischen Energie

Eine solche Bewegung wird beschleunigt: Der Anfangswert (zum Zeitpunkt t1) der Geschwindigkeit ändert sich und wird zum Zeitpunkt t2 gleich (Abb. 3.3). In diesem Fall liegt eine doppelte Manifestation der Kraft vor: Einerseits gibt es ... Arbeit A=Fl=mal. Denn mit gleichmäßig beschleunigter Bewegung also

Zusammenhang zwischen Arbeit und Veränderung der potentiellen Energie

.

Gesetz zur Erhaltung der mechanischen Energie

Die gesamte mechanische Energie eines Systems ist die Summe der kinetischen und potentiellen Energie aller in diesem System enthaltenen Körper: W=Wk+Wp. Lassen Sie das System von Zustand 1 übergehen, der durch die Werte gekennzeichnet ist... W2 – W1=(Wk2+Wp2) – (Wk1+ Wp1)=(Wk2 – Wk1) + (Wp2 – Wp1).

Kollisionen

Ein absolut elastischer Stoß ist ein Stoß, bei dem die mechanische Energie der kollidierenden Körper nicht in andere Arten umgewandelt wird. ... Betrachten wir als einfaches Beispiel einen direkten Zentralschlag, bei dem... Let. Dann wird irgendwann der erste Körper den zweiten überholen und es kommt zur Kollision. Im Moment des Aufpralls...

Grundgesetz der Dynamik der Rotationsbewegung

Eine Tangentialkraft führt zu einer Tangentialbeschleunigung. Nach dem zweiten Newtonschen Gesetz ist Ft=mat oder F cos a=mat. Drücken wir die Tangentialbeschleunigung durch die Winkelbeschleunigung aus: at=re. Dann ist F cos a=mre. Lasst uns multiplizieren...

Gesetz der Drehimpulserhaltung

. (4.6) Ausdruck (4.6) stellt das Gesetz der Drehimpulserhaltung dar: in... Wenn sich ein absolut starrer Körper um eine feste Achse dreht, bleibt sein Trägheitsmoment konstant. Aus dem Gesetz...

Gyroskop

Wenn auf einen gleichmäßig rotierenden Kreisel keine äußeren Kraftmomente einwirken, dann ist nach dem Gesetz der Drehimpulserhaltung die Richtung seiner Achse... Betrachten wir nun, was passiert, wenn der freie Kreisel... Die Achse der Eigenrotation des Gyroskops ist vertikal (fällt mit der z-Achse zusammen); der Drehimpulsvektor ist entlang dieser ausgerichtet...

II. MECHANISCHE SCHWINGUNGEN UND WELLEN

Allgemeine Merkmale oszillatorischer Prozesse. Harmonische Schwingungen

In der Technik können Geräte, die oszillierende Prozesse nutzen, bestimmte Funktionsaufgaben erfüllen (Pendel, Schwingkreis,...) Schwingungen werden periodisch genannt, wenn das System durch bestimmte gleiche...

Schwingungen eines Federpendels

Wenn ein Körper um einen Betrag x aus der Gleichgewichtslage verschoben wird, entsteht eine elastische Kraft F=-kx, (6.1)

Energie harmonischer Schwingung

Es ist offensichtlich, dass die Gesamtenergie des Federpendels W=Wk+Wp ist, wobei die kinetische Energie Wk und die potentielle Energie Wp durch die Ausdrücke bestimmt werden

Addition harmonischer Schwingungen gleicher Richtung

Aus dem Punkt O auf der x-Achse konstruieren wir einen Vektor, der mit der Achse einen Winkel j0 bildet (Abb. 8.1). Die Projektion dieses Vektors auf die x-Achse ist gleich

Gedämpfte Schwingungen

Betrachten wir den Fall, dass sich ein oszillierender Körper in einem viskosen Medium befindet und seine Geschwindigkeit v klein ist – Abb. 9.1. Dann wirkt auf den Körper eine Widerstandskraft gleich (9.1)

Erzwungene Vibrationen

Nehmen wir an, dass auf das schwingende System eine äußere (Zwangs-)Kraft einwirkt, die sich nach einem harmonischen Gesetz ändert: Fin = F0 cos wt,

Elastische (mechanische) Wellen

Elastische Wellen sind der Prozess der Ausbreitung mechanischer Verformungen in einem elastischen Medium. Der vom Wellenprozess abgedeckte Raumbereich wird aufgerufen Welle... Die Oberfläche, an der die Welle zu einem bestimmten Zeitpunkt die gleiche Phase hat, wird genannt Wellenfront....

Welleninterferenz

Wellen, die die gleiche Frequenz und einen zeitunabhängigen (konstanten) Phasenunterschied haben, werden als kohärent bezeichnet. Finden wir die Bedingungen für das Auftreten von Interferenzmaxima und -minima bei... Jede der Quellen „sendet“ Wellen an Punkt M, deren Gleichungen die Form haben:

Stehende Wellen

Die einfallende Welle wird durch die Gleichung beschrieben.

Dopplereffekt in der Akustik

Schallwellen in flüssigen und gasförmigen Medien sind longitudinal. In Festkörpern kann sich sowohl Längs- als auch Querschall ausbreiten... Der Doppler-Effekt besteht darin, die Frequenz von Schallschwingungen während der Bewegung zu ändern... Bezeichnen wir: c – die Schallgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium; u und v sind die Geschwindigkeiten der Quelle bzw. des Empfängers relativ zu ...

III. Molekulare Physik

Molekularphysik ist ein Zweig der Physik, der studiert physikalische Eigenschaften und Aggregatzustände physikalischer Körper in Abhängigkeit von ihrer molekularen Struktur, der Art der thermischen Bewegung von Molekülen und den Wechselwirkungskräften zwischen ihnen.

Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie von Gasen

1) Die Größe der Moleküle ist so klein, dass sie als materielle Punkte betrachtet werden können; 2) Die potentielle Energie der Wechselwirkung zwischen Molekülen ist für jeden Null... Die chaotische Bewegung von Gasmolekülen kann als Bewegung von 1/3 ihrer Gesamtzahl in Richtung der x-Achse, 1/3 - entlang dargestellt werden ...

Verteilung der Moleküle nach Geschwindigkeit

Zählen wir die Anzahl der Moleküle dN, deren Geschwindigkeiten in den Geschwindigkeitsbereich von v bis fallen (Abb. 16.1). Offensichtlich ist dN proportional zur Gesamtzahl... Aus (16.1) folgt

Barometrische Formel

Lassen Sie uns die Abhängigkeit des Atmosphärendrucks von der Höhe über dem Meeresspiegel anhand des folgenden vereinfachten Modells ermitteln: 1. Die Temperatur des Gases und seine molekulare Zusammensetzung hängen nicht von der Höhe ab; 2. Die Beschleunigung des freien Falls ist in allen Höhen, in denen die Atmosphäre existiert, konstant. Reis. 17.1…

Boltzmann-Verteilung

P = nkT; (18.1) P0 = n0kT. (18.2)

Grundbegriffe der Thermodynamik

1. Ein thermodynamisches System ist eine Reihe makroskopischer Körper, die Energie zwischen sich selbst und der Umgebung austauschen.

2. Der Zustand eines thermodynamischen Systems wird durch die Gesamtheit der Werte seiner thermodynamischen Parameter (Zustandsparameter) bestimmt – alle physikalischen Größen, die die makroskopischen Eigenschaften des Systems (Druck, Volumen, Temperatur usw.) charakterisieren. Der Zusammenhang zwischen thermodynamischen Parametern wird durch die Zustandsgleichung bestimmt. Für ein ideales Gas ist die Zustandsgleichung also die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung.

3. Der Zustand des thermodynamischen Gleichgewichts ist eine Verallgemeinerung des Konzepts des mechanischen Gleichgewichts und wird wie folgt formuliert. In einem System im thermodynamischen Gleichgewicht müssen der Druck in allen seinen Teilen (Bedingung des mechanischen Gleichgewichts) und die Temperatur (Bedingung des thermischen Gleichgewichts) gleich sein.

4. Ein thermodynamischer Prozess ist eine Zustandsänderung eines thermodynamischen Systems, die durch eine Änderung seiner Zustandsparameter gekennzeichnet ist.

5. Gleichgewichtsprozess – eine unendliche Folge von Gleichgewichtszuständen.

6. Innere Energie – die gesamte kinetische und potentielle Wechselwirkungsenergie aller Teilchen (Atome oder Moleküle) des Körpers.

Für ein ideales Gas kann daher die potentielle Energie der Wechselwirkung zwischen Molekülen vernachlässigt werden Die innere Energie eines idealen Gases wird vollständig durch die kinetische Energie aller seiner Moleküle bestimmt, die sich in einem bestimmten begrenzten Volumen befinden. Die innere Energie eines idealen Gases kann als Produkt der durchschnittlichen kinetischen Energie wav der Bewegung der Moleküle ihrer Anzahl ermittelt werden. Da wav nur von der Temperatur abhängt (siehe Formel (15.11)), kann argumentiert werden, dass die innere Energie eines idealen Gases vollständig durch seine Temperatur bestimmt wird.

6. Arbeit ist ein quantitatives Maß für die Umwandlung der Energie chaotischer Bewegung von Molekülen oder gerichteter Bewegung von Körpern in die Energie gerichteter Bewegung makroskopischer Körper. Dieser Energieumwandlungsprozess ist in Abb. schematisch dargestellt. 19.1.

Prozess 1 geht mit der Ausführung mechanischer Arbeit einher, die numerisch der Änderung der kinetischen Energie des Körpers entspricht (3.4).

Wo dV=Sdx - Änderung des Gasvolumens.

Formel (19.1) ist ein thermodynamischer Ausdruck für Elementararbeit. Gesamtarbeit während der Gasexpansion basierend auf dem Volumen V1 zu Volumen V2 wird durch die Formel bestimmt

.

(19.2)

Reis. 19.3

Wärme ist ein quantitatives Maß für die Umwandlung der Energie gerichteter oder chaotischer Bewegung in die Energie chaotischer Bewegung (Abb. 19.3).

Prozess 1 tritt auf, wenn Körper unter dem Einfluss von Reibung abgebremst werden. Dieser Prozess geht mit der Umwandlung der Energie der gerichteten Bewegung (kinetische Energie) eines Körpers in die Energie der chaotischen Bewegung von Partikeln der Umgebung einher, was der Übertragung einer bestimmten Wärmemenge auf ihn gleichkommt. Die gleiche Energieumwandlung wird im entgegengesetzten Prozess wie in Abb. beobachtet. 19,2 (d. h. während der Gaskompression).

Der Prozess der Umwandlung der Energie chaotischer Bewegung in die Energie chaotischer Bewegung (Kanal 2 in Abb. 19.3) ist nichts anderes als der Prozess der Wärmeübertragung von einem heißen Körper auf einen kalten.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik und seine Anwendung auf Isoprozesse

dQ=dA+dU. (20.1)

Anzahl der Freiheitsgrade. Innere Energie eines idealen Gases

Ein System aus zwei materiellen Punkten, deren Abstand zwischen ihnen konstant bleibt, hat fünf Freiheitsgrade: drei davon liegen bei... Die durchschnittliche kinetische Energie der Translationsbewegung eines Moleküls beträgt 3/2 kT -.... (21.1)

Adiabatischer Prozess

In einem adiabatischen Prozess ist dQ = 0, daher hat der erste Hauptsatz der Thermodynamik in Bezug auf diesen Prozess die Form dA + dU = 0; dA = -dU, (23.1)

Reversible und irreversible Prozesse. Zirkuläre Prozesse (Zyklen). Funktionsprinzip einer Wärmekraftmaschine

1. Nach dem Durchlaufen dieser Prozesse und der Rückkehr des thermodynamischen Systems in seinen ursprünglichen Zustand Umfeld es sollten keine mehr übrig sein... 2. Der Prozess kann spontan sowohl direkt als auch umgekehrt ablaufen... Ein Beispiel für reversible Prozesse sind alle mechanischen Prozesse, bei denen die Gesetze der Energieerhaltung erfüllt sind,...

Ideale Carnot-Wärmekraftmaschine

Der Carnot-Zyklus besteht aus zwei Adiabaten und zwei Isothermen (Abb. 25.1). In dieser Abbildung ist 1®2 die isotherme Ausdehnung bei der Temperatur T1; 2®3 -... In einer idealen Carnot-Maschine werden Verlustquellen wie Reibung zwischen Zylinder und Kolben und Wärmeverlust vernachlässigt...

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

1. Es ist unmöglich, eine zyklisch arbeitende Wärmekraftmaschine zu bauen, die nur durch Kühlung eines Körpers arbeitet. So ein Auto...

Ein Prozess ist unmöglich, dessen einziges Ergebnis die Übertragung von Wärme von einem kalten Körper auf einen heißen wäre.

Entropie

Mit der Formel (21.7) schreiben wir den Ausdruck des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf...

V. ELEKTROSTATIK

Diskretion der elektrischen Ladung. Gesetz zur Erhaltung der elektrischen Ladung

Es gibt zwei Arten elektrischer Ladungen: positive und negative. Elektrische Ladung ist diskret: Die Ladung jedes Körpers ist ein ganzzahliges Vielfaches... Eines der grundlegenden strengen Naturgesetze ist das Erhaltungsgesetz... 29. Coulombsches Gesetz. Elektrostatische Feldstärke. Elektrischer Verschiebungsvektor

Elektrostatische Feldenergie

Wir werden nacheinander Ladungsanteile dq von einer Platte auf eine andere übertragen – Abb. 35.1 Bei der Übertragung einer Ladung dq wird Arbeit geleistet dA=Udq. Aus (34.2) folgt Folgendes: Wenn wir diesen Ausdruck von Q nach 0 integrieren, erhalten wir:

VI. ELEKTRISCHER GLEICHSTROM

Hauptmerkmale des Stroms

Die Stromstärke ist numerisch gleich der Ladung, die pro Zeiteinheit durch den Querschnitt des Leiters fließt: . (36.1) Die Stromstärke wird in Ampere gemessen (Definition in der Einleitung). Der Stromdichtevektor ist numerisch gleich der Stromstärke,...

Ohmsches Gesetz für einen homogenen Abschnitt einer Kette

Ohm hat experimentell festgestellt, dass die Stromstärke in einem homogenen Abschnitt des Stromkreises proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand ist: ... Abb. 37.1 Stellen wir das Ohmsche Gesetz (37.1) in Differentialform dar. Dazu wählen wir einen Elementarabschnitt innerhalb des stromdurchflossenen Leiters aus...

Joule-Lenz-Gesetz

Stellen wir das Joule-Lenz-Gesetz (38.1) in Differentialform dar. Lassen Sie uns hervorheben, wie...

Kirchhoffs Regeln

Kirchhoffs erste Regel. Die algebraische Summe der an einem Knotenpunkt zusammenlaufenden Ströme ist gleich Null, d.h. .

Kontaktpotentialdifferenz

Elektronen können sich von einem Leiter zum anderen und zurück bewegen. Der Gleichgewichtszustand eines solchen Systems stellt sich ein, wenn... Die Größe der Kontaktpotentialdifferenz wird durch die Differenz der Arbeitsfunktionen bestimmt1...

Seebeck-Effekt

Wenn die Kontakte auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden (durch Erhitzen oder Abkühlen eines von ihnen), tritt im Stromkreis eine andere EMK als Null auf (Abb. 41.1): ... .

Peltier-Effekt

Die während der Zeit t am Kontakt abgegebene oder absorbierte Peltier-Wärme ist im Gegensatz zur Joule-Lenz-Wärme proportional zur Stromstärke in der ersten Potenz: ..., wobei P der Peltier-Koeffizient ist, abhängig von der Art der kontaktierende Leiter und die Kontakttemperatur. ...

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Verkehrsministerium der Russischen Föderation

Bundesamt für Eisenbahnverkehr

Staatliche Verkehrsuniversität Omsk

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S. N. Krokhin

Kurzkurs in Mechanik

Genehmigt vom Redaktions- und Verlagsrat der Universität

als Programm und Leitfaden für das Studium des Studiengangs „Physik“.

für Studierende Korrespondenzformular Ausbildung

UDC 530.1(075.8)

Kurzkurs in Mechanik: Programm und Richtlinien für das Studium des Studiengangs „Physik“ / S. N. Krokhin; Staat Omsk Universität für Kommunikation. Omsk, 2006. 25 S.

Die Richtlinien enthalten das Arbeitsprogramm der Sektion „Mechanik“ der Disziplin „Physik“ und eine kurze theoretische Darstellung der wesentlichen Themen dieser Sektion.

Es werden Definitionen physikalischer Größen, ihrer Maßeinheiten im SI-System und die Gesetze der klassischen Mechanik gegeben.

bestimmt für unabhängige Arbeit Teilzeitstudierende.

Bibliographie: 4 Titel. Reis. 7.

Gutachter: Dr. Tech. Wissenschaften, Professor V. A. Nekhaev;

Ph.D. Physik und Mathematik Wissenschaften, außerordentlicher Professor V. I. Strunin.

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© Staat Omsk. Universität

Eisenbahnen, 2006

ÜBER DAS KAPITEL

Einführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. Arbeitsprogramm der Disziplin „Physik“. Mechanik. . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Kinematik und Dynamik eines materiellen Punktes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3. Kinematik und Dynamik der Rotation eines starren Körpers um ihn herum

feste Achse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

4. Naturschutzgesetze. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Bibliographische Liste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Einführung

Die Mechanik ist ein Zweig der Physik, der die Muster mechanischer Bewegungen und die Gründe untersucht, die diese Bewegung verursachen oder verändern. Mechanische Bewegung gibt es in allen höheren und komplexeren Bewegungsformen der Materie (chemisch, biologisch usw.). Diese Bewegungsformen werden von anderen Wissenschaften (Chemie, Biologie usw.) untersucht.

Im Wesentlichen Lehrbücher Fragen zur Erforschung mechanischer Bewegungen werden ausführlich dargestellt, oft mit umständlichen mathematischen Berechnungen, was das selbstständige Arbeiten der Studierenden erheblich erschwert.

Die methodischen Anweisungen stellen das Arbeitsprogramm des Abschnitts „Mechanik“ dar, definieren physikalische Konzepte, skizzieren kurz die grundlegenden physikalischen Gesetze und Gesetzmäßigkeiten der klassischen Mechanik und halten diese Gesetze in mathematischer Form fest.

Der Abschnitt „Mechanik“ untersucht die Kinematik und Dynamik eines materiellen Punktes, die Kinematik und Dynamik der Rotation eines starren Körpers um eine feste Achse sowie Erhaltungssätze.

Um den Abschnitt „Mechanik“ zu studieren, benötigen Sie Kenntnisse aus der Mathematik: Elemente der Vektoralgebra (Projektion eines Vektors auf eine Achse, Skalar und Vektorprodukt usw.), Differential- und Integralrechnung (Berechnung der einfachsten Ableitungen und Finden von Stammfunktionen).

Aufgrund der Begrenzung des Umfangs der Veröffentlichung spiegeln die Richtlinien kein experimentelles Material wider.

Diese Richtlinien sollen den Studierenden beim selbstständigen Studium des Mechanikkurses während der Prüfungssession helfen.

1. Arbeitsprogramm der Disziplin „Physik“

MECHANIK

1. Relativität der mechanischen Bewegung. Referenzsystem. Materieller Punkt (Teilchen). Radiusvektor. Flugbahn. Weg und Bewegung. Geschwindigkeit und Beschleunigung.

2. Geradlinige und krummlinige Bewegung eines Teilchens. Tangente (Tangential) und Normalbeschleunigung.

3. Trägheit. Inertiale Referenzsysteme. Newtons erstes Gesetz. Addition von Geschwindigkeiten und Relativitätsprinzip in der klassischen Mechanik.

4. Interaktion von Körpern. Gewalt. Trägheit. Massendichte. Newtons zweites und drittes Gesetz.

5. Kräfte in der Mechanik: Gravitation, Schwerkraft, Elastizität, Gewicht, Auftrieb, Reibung (Ruhe, Gleiten, Rollen, Zähigkeit).

6. Körperbewegung in einem Schwerkraftfeld. Freier Fall. Die Bewegung eines Körpers unter dem Einfluss mehrerer Kräfte. Resultierend.

7. Absolut solider Körper (ATB). Der Trägheitsschwerpunkt (Massenschwerpunkt) des ATT und das Gesetz seiner Bewegung. Translations- und Rotationsbewegung von ATT. Trägheitszentrumssystem.

8. Winkelverschiebung, Winkelgeschwindigkeit und Winkelbeschleunigung. Zusammenhang zwischen den kinematischen Eigenschaften der Translations- und Rotationsbewegung.

9. Kraftmoment. Trägheitsmoment. Satz von Steiner. Grundgleichung für die Dynamik der Rotationsbewegung.

10. Isoliertes System. Impuls (Bewegungsumfang) des Körpers. Gesetz der Impulserhaltung.

11. Drehimpuls (Drehimpuls). Eigener Drehimpuls. Gesetz der Drehimpulserhaltung.

12. Mechanische Arbeit, Kraft. Arbeit mit konstanter und variabler Kraft. Momentenarbeit der Kräfte bei Drehbewegung.

13. Kinetische Energie. Konservative Kräfte. Potenzielle Energie. Gesamte mechanische Energie. Energieerhaltungssatz in der Mechanik. Energiedissipation. Allgemeines physikalisches Gesetz der Energieerhaltung.

14. Absolut elastischer und absolut unelastischer Teilchenstoß.

15. Einfache Mechanismen: schiefe Ebene, Block, Hebel. „Goldene Regel“ der Mechanik. Effizienz des Mechanismus.