Transcript 1 заняття
Slide 1
Загальнана фізика
• Викладач:
• Доцент кафедри загальної та
експериментальної фізики
Ігнатенко Вікторія Михайлівна
– ЕТ 319
Структура курсу
І модульний цикл – лекційнийпрактичний
Slide 2
Інд. заняття
–1
заняття - видача інд. завдань + перше
практичне заняття,
Наступні три заняття – практичні за планом, з
пятихвилинними роботами
П'яте заняття – захист індивідуальних завдань
Модульний тиждень: контрольна робота з
механіки, яка складається з трьох частин:
Формули,
Теорія,
Задачі.
Протягом семестру можна отримати до 30
бонусних балів занауко-вопошукові роботи, за
електронну демострацію і т. ін
Slide 3
ІІ модульний цикл – практично –
лабораторний
Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,
консультації, контрольні роботи з механіки
та молекулярної фізики
ІІІ модульний цикл – лабораторно практичний
Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,
консультації, контрольні роботи з
електрики та магнетизму
Slide 4
Список рекомендованої
літератури
1. Савельев И.В. Курс общей физики,
Т.1-3. – М.: Наука, 1982.
2. Черняк Л.М. Лекції із загальної фізики,
Книги1-3. – Суми: Вид-во Алан-ЕКС,
2003.
3. Ігнатенко В.М. Курс лекцій з механіки,
Суми: Вид-во СумДу, 2007
4. Ігнатенко В.М. Механічні коливання і
хвилі, Суми: Вид-во СумДу, 2007
Slide 5
5. Ігнатенко В.М., Нефедченко В.Ф., Опанасюк
А.С. – Посібник до практичних занять з
фізики, Частина І, ІІ. Суми: Вид-во СумДу,
2007
6. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по
физике. – М.: Высшая школа, 1981.
7. Лабораторний практикум з фізики (Механіка)
/Укла-дачі: Ігнатенко В.М., Міщенко Б.А.,
Опанасюк А.С. – Суми: Вид-во СумДУ, 2006.
8. Методические указания к лабораторным
работам по курсу общей физики. Раздел 2
“Молекулярная физика и термодинамика”. –
Сумы: Изд-во СумГУ, 1999.
Slide 6
9. Методичні вказівки до лабораторних робіт
з курсу загальної фізики. Розділ 3
“Електрика”. – Суми: Вид-во СумДУ, 1999.
10. Методические указания к лабораторным
работам по курсу общей физики. Раздел 3
“Магнетизм”. – Сумы: Изд-во СумГУ, 1999.
11. Методичні вказівки до лабораторних робіт з
курсу загальної фізики. Розділ 4 “Фізика
коливань та хвиль”. – Суми: Вид-во СумДУ,
1999.
12. Опанасюк А.С., Міщенко Б.А. Збірник задач
для контрольних робіт та тестування з
дисципліни “Загальна фізика”, Ч. 1-2. –
Суми: Вид-во СумДУ, 2006.
Slide 7
Що таке фізика?
• Фізика грецькою мовою - природа.
• Предмет фізики – найбільш загальні і
одночасно найбільш прості властивості
матерії і форми її руху
• Фізика експериментальна наука.
• Мовою фізики є математика
• Роль фізики:
1. Основа всіх природничих наук.
2. Основа техніки.
3. Світоглядна наука.
4. Формує образ мислення.
Slide 8
ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОСТОРУ У ФІЗИЦІ
1 Однорідність. 2 Ізотропність. 3 Безперервність.
4 Евклідовість. 5 Тривимірність.
В теорії квантової гравітації простір на надмалих масштабах має складну багатовимірну
геометрію
Slide 9
Масштаби мікро-, макро- та
мегасвітів
Характерний
розмір, м
1030
Межа спостережуваного
Всесвіту
1026
Наша Галактика
1020
Мегасвіт
Сонячна система
Сонце
1010
100
10-10
Земля
Макросвіт
Мікросвіт
Електрон
Людина,
тварини,
об’єкти техніки
10-20
10-30
10-20
10-10
100
1010
1020
1030
1040
1050
Маса, кг
Slide 10
Структурні рівні будови матерії у фізиці
Характерний
розмір, м
Мегасвіт
Речовина Макросвіт
не більший за 10-8
10-8
10-10
10-15
10-18
Поле
Мікросвіт
Молекули
атоми
Ядра
Протони
нейтрони
Елементарні
частинки
Кварки Лептони
Фундаментальні
частинки
Переносники
фундаментальних
взаємодій
Slide 11
ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ЧАСУ
У ФІЗИЦІ
1 Однорідність.
2 Безперервність.
3 Односпрямованість
(необоротність)
У ЗТВ – існує єдиний чотиривимірний
простір-час
Сучасні теорії свідчать про те, що час (на
проміжках часу 10-34 с) квантується
Slide 12
ТАБЛИЦЯ ЧАСУ
Опорні точки схеми Час, роки
Вік Всесвіту
13 , 7 10
9
Вік Землі
4 ,5 10
9
Зародження життя
4 10
Поява земноводних
2 ,5 10
8
Перші ссавці
1, 7 10
8
Поява людини
2 10
1 рік
1
9
6
Час, секунди
17
4,3 ∙10
17
1,4∙10
17
1,26∙10
15
7,5·10
15
5·10
13
6·10
7
3·10
Slide 13
ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ФІЗИКИ
Класична механіка
Засновник Ньютон, 1665-67 рр.
L, m - великі, v<
Квантова механіка
Планк, ле Бройль,
Шредінгер, 1900-1924 рр.
L, m - малі, v<
Релятивістська механіка
Засновник Ейнштейн,
1905 р.– СТВ, 1915 р.- ЗТВ
L, m - великі, v~c
Релятивістська
квантова механіка
Дірак, 1928 р.
L, m - малі, v~c
Фізика вакууму
Звичайна речовина становить 4% маси Всесвіту
Область невідомих законів
Slide 14
• Механіка – це розділ фізики, який вивчає
закономірності механічного руху і взаємодії тіл.
Механічним
рухом
називається
зміна
положення фізичних тіл у просторі з часом.
Розрізняють поступальний рух, обертальний,
коливальний рухи.
• Основним завданням механіки є визначення
положення тіла в просторі в будь-який момент
часу.
• Розрізняють класичну, релятивістську і квантову
механіку.
Slide 15
• Система відліку - система координат,
жорстко пов'язана з тілом відліку і
спосіб вимірювання часу (годинник).
Розрізняють інерціальні та
неінерціальні системи відліку.
• Матеріальна точка – це тіло,
розмірами якого в даній задачі можна
знехтувати, тобто розміри тіла є малими
в порівнянні з відстанями при його русі.
Slide 16
z
ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУХУ
МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
•Траєкторія - лінія, вздовж якої
рухається тіло у просторію.
Радіус – вектор матеріальної
точки - це вектор, який з’єднує
точку відліку з матеріальною
точкою у даній системі відліку.
•Шлях – це довжина траєкторії
тіла.
•Переміщення r - вектор, який
з'єднує початкове і кінцеве
положення тіла.
•Одиниця вимірювання шляху і
переміщення - метр = 1м.
z
Траєкторія
А
r
r
B
y
x
r xex ye y zez
Slide 17
Швидкість – це фізична величина, що показує, яке
переміщення здійснює матеріальна точка за одиницю
часу:
v
dr
dt
Швидкість матеріальної точки через її проекції
на координатні осі і орти цих осей:
v
dr
dt
dx
dt
ex
dy
dt
ey
dz
dt
ez v x ex v y e y v z ez
v v x ex v y e y v z ez
Одиниця вимірювання швидкості - v 1 м
с
Slide 18
Прискорення – це фізична величина, що
показує, з якою швидкістю змінюється
швидкість руху матеріальної точки
a
a
dv x
dt
ex
dv y
dt
dv
dt
ey
dv z
dt
ez a x ex a y e y a z ez
Одиниця вимірювання прискорення
м
[a ] 1 2
c
Slide 19
Кінематика вивчає опис механічних рухів тіл без
розгляду причин зміни виду руху.
За формою траєкторії розрізняють прямолінійний
та криволінійний поступальні рухи. Рівномірним
прямолінійним рухом є рух, при якому
матеріальна точка рухається по прямій лінії і за
будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові
переміщення.
Нерівномірний рух - це рух, під час якого швидкість точки змінюється з часом за величиною і (або)
за напрямком.
Slide 20
Скалярна середня швидкість руху
v
S
t
Векторна середня швидкість руху
v
Середнє прискорення
r
t
a
v
t
Slide 21
Рівноприскорений рух
Рівноприскорений рух - це рух із сталим за
модулем прискоренням a const
a
Швидкість
v
t
v-v 0
t
v v 0 at
Переміщення
S v 0t
at
2
2
Slide 22
ПОСТУПАЛЬНИЙ КРИВОЛІНІЙНИЙ
ТА ОБЕРТАЛЬНИЙ РУХИ
• У випадку, коли траєкторія руху тіла є кривою лінією, рух
називається криволінійним.
• Зручним для вирішення практичних завдань з вивчення
криволінійного руху є розкладання вектора прискорення
на два компоненти: тангенціальне (дотичне до
траєкторії) і нормальне (доцентрове) прискорення
a a a n
a
dv
dt
,
a
an
a a n
2
v
2
2
R
n
Slide 23
Тангенціальне прискорення змінює тільки величину
швидкості, а нормальне - тільки її напрямок.
n
an
a
a
Миттєвий радіус кривизни траєкторії визначається
радіусом кола, вписаного в ділянку траєкторії у даний
момент часу.
Slide 24
Характеристики обертального руху
• Обертальний рух - рух, при якому всі точки тіла рухаються
по концентричним колам. Геометричне місце точок, які є
центрами цих окружностей називається віссю обертання
твердого тіла.
• Кутове переміщення
• Напрямок кутового переміщення визначається за
допомогою правила правого гвинта: з кінця вектора
поворот тіла має відбуватися проти ходу годинникової
стрілки.
• Одиницею вимірювання кутового переміщення є радіан:
1 рад .
Зв'язок між лінійним та кутовим переміщеннями
r r
Slide 25
• Кутова швидкість
• Одиниця вимірювання
кутової швидкості
• Кутова швидкість також є
псевдовектором і
визначається за правилом
правого гвинта (свердлика).
• Кутове прискорення
d
dt
1
рад
с
.
v r
• Одиниця вимірювання
кутового прискорення
d
dt
1
dt
рад
с
2
d
2
.
2
Slide 26
Зв’язок між лінійним та кутовим прискоренями
2
an rn
a r
Період обертання
t
T
N
Частота
N
t
T 1 c
1 c
1
1 Гц
Slide 27
Рівномірний рух точки по колу
v S
t
2
T
0 t
v 2 R
T
2
0
t
2
2
Загальнана фізика
• Викладач:
• Доцент кафедри загальної та
експериментальної фізики
Ігнатенко Вікторія Михайлівна
– ЕТ 319
Структура курсу
І модульний цикл – лекційнийпрактичний
Slide 2
Інд. заняття
–1
заняття - видача інд. завдань + перше
практичне заняття,
Наступні три заняття – практичні за планом, з
пятихвилинними роботами
П'яте заняття – захист індивідуальних завдань
Модульний тиждень: контрольна робота з
механіки, яка складається з трьох частин:
Формули,
Теорія,
Задачі.
Протягом семестру можна отримати до 30
бонусних балів занауко-вопошукові роботи, за
електронну демострацію і т. ін
Slide 3
ІІ модульний цикл – практично –
лабораторний
Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,
консультації, контрольні роботи з механіки
та молекулярної фізики
ІІІ модульний цикл – лабораторно практичний
Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,
консультації, контрольні роботи з
електрики та магнетизму
Slide 4
Список рекомендованої
літератури
1. Савельев И.В. Курс общей физики,
Т.1-3. – М.: Наука, 1982.
2. Черняк Л.М. Лекції із загальної фізики,
Книги1-3. – Суми: Вид-во Алан-ЕКС,
2003.
3. Ігнатенко В.М. Курс лекцій з механіки,
Суми: Вид-во СумДу, 2007
4. Ігнатенко В.М. Механічні коливання і
хвилі, Суми: Вид-во СумДу, 2007
Slide 5
5. Ігнатенко В.М., Нефедченко В.Ф., Опанасюк
А.С. – Посібник до практичних занять з
фізики, Частина І, ІІ. Суми: Вид-во СумДу,
2007
6. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по
физике. – М.: Высшая школа, 1981.
7. Лабораторний практикум з фізики (Механіка)
/Укла-дачі: Ігнатенко В.М., Міщенко Б.А.,
Опанасюк А.С. – Суми: Вид-во СумДУ, 2006.
8. Методические указания к лабораторным
работам по курсу общей физики. Раздел 2
“Молекулярная физика и термодинамика”. –
Сумы: Изд-во СумГУ, 1999.
Slide 6
9. Методичні вказівки до лабораторних робіт
з курсу загальної фізики. Розділ 3
“Електрика”. – Суми: Вид-во СумДУ, 1999.
10. Методические указания к лабораторным
работам по курсу общей физики. Раздел 3
“Магнетизм”. – Сумы: Изд-во СумГУ, 1999.
11. Методичні вказівки до лабораторних робіт з
курсу загальної фізики. Розділ 4 “Фізика
коливань та хвиль”. – Суми: Вид-во СумДУ,
1999.
12. Опанасюк А.С., Міщенко Б.А. Збірник задач
для контрольних робіт та тестування з
дисципліни “Загальна фізика”, Ч. 1-2. –
Суми: Вид-во СумДУ, 2006.
Slide 7
Що таке фізика?
• Фізика грецькою мовою - природа.
• Предмет фізики – найбільш загальні і
одночасно найбільш прості властивості
матерії і форми її руху
• Фізика експериментальна наука.
• Мовою фізики є математика
• Роль фізики:
1. Основа всіх природничих наук.
2. Основа техніки.
3. Світоглядна наука.
4. Формує образ мислення.
Slide 8
ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОСТОРУ У ФІЗИЦІ
1 Однорідність. 2 Ізотропність. 3 Безперервність.
4 Евклідовість. 5 Тривимірність.
В теорії квантової гравітації простір на надмалих масштабах має складну багатовимірну
геометрію
Slide 9
Масштаби мікро-, макро- та
мегасвітів
Характерний
розмір, м
1030
Межа спостережуваного
Всесвіту
1026
Наша Галактика
1020
Мегасвіт
Сонячна система
Сонце
1010
100
10-10
Земля
Макросвіт
Мікросвіт
Електрон
Людина,
тварини,
об’єкти техніки
10-20
10-30
10-20
10-10
100
1010
1020
1030
1040
1050
Маса, кг
Slide 10
Структурні рівні будови матерії у фізиці
Характерний
розмір, м
Мегасвіт
Речовина Макросвіт
не більший за 10-8
10-8
10-10
10-15
10-18
Поле
Мікросвіт
Молекули
атоми
Ядра
Протони
нейтрони
Елементарні
частинки
Кварки Лептони
Фундаментальні
частинки
Переносники
фундаментальних
взаємодій
Slide 11
ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ЧАСУ
У ФІЗИЦІ
1 Однорідність.
2 Безперервність.
3 Односпрямованість
(необоротність)
У ЗТВ – існує єдиний чотиривимірний
простір-час
Сучасні теорії свідчать про те, що час (на
проміжках часу 10-34 с) квантується
Slide 12
ТАБЛИЦЯ ЧАСУ
Опорні точки схеми Час, роки
Вік Всесвіту
13 , 7 10
9
Вік Землі
4 ,5 10
9
Зародження життя
4 10
Поява земноводних
2 ,5 10
8
Перші ссавці
1, 7 10
8
Поява людини
2 10
1 рік
1
9
6
Час, секунди
17
4,3 ∙10
17
1,4∙10
17
1,26∙10
15
7,5·10
15
5·10
13
6·10
7
3·10
Slide 13
ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ФІЗИКИ
Класична механіка
Засновник Ньютон, 1665-67 рр.
L, m - великі, v<
Квантова механіка
Планк, ле Бройль,
Шредінгер, 1900-1924 рр.
L, m - малі, v<
Релятивістська механіка
Засновник Ейнштейн,
1905 р.– СТВ, 1915 р.- ЗТВ
L, m - великі, v~c
Релятивістська
квантова механіка
Дірак, 1928 р.
L, m - малі, v~c
Фізика вакууму
Звичайна речовина становить 4% маси Всесвіту
Область невідомих законів
Slide 14
• Механіка – це розділ фізики, який вивчає
закономірності механічного руху і взаємодії тіл.
Механічним
рухом
називається
зміна
положення фізичних тіл у просторі з часом.
Розрізняють поступальний рух, обертальний,
коливальний рухи.
• Основним завданням механіки є визначення
положення тіла в просторі в будь-який момент
часу.
• Розрізняють класичну, релятивістську і квантову
механіку.
Slide 15
• Система відліку - система координат,
жорстко пов'язана з тілом відліку і
спосіб вимірювання часу (годинник).
Розрізняють інерціальні та
неінерціальні системи відліку.
• Матеріальна точка – це тіло,
розмірами якого в даній задачі можна
знехтувати, тобто розміри тіла є малими
в порівнянні з відстанями при його русі.
Slide 16
z
ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУХУ
МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
•Траєкторія - лінія, вздовж якої
рухається тіло у просторію.
Радіус – вектор матеріальної
точки - це вектор, який з’єднує
точку відліку з матеріальною
точкою у даній системі відліку.
•Шлях – це довжина траєкторії
тіла.
•Переміщення r - вектор, який
з'єднує початкове і кінцеве
положення тіла.
•Одиниця вимірювання шляху і
переміщення - метр = 1м.
z
Траєкторія
А
r
r
B
y
x
r xex ye y zez
Slide 17
Швидкість – це фізична величина, що показує, яке
переміщення здійснює матеріальна точка за одиницю
часу:
v
dr
dt
Швидкість матеріальної точки через її проекції
на координатні осі і орти цих осей:
v
dr
dt
dx
dt
ex
dy
dt
ey
dz
dt
ez v x ex v y e y v z ez
v v x ex v y e y v z ez
Одиниця вимірювання швидкості - v 1 м
с
Slide 18
Прискорення – це фізична величина, що
показує, з якою швидкістю змінюється
швидкість руху матеріальної точки
a
a
dv x
dt
ex
dv y
dt
dv
dt
ey
dv z
dt
ez a x ex a y e y a z ez
Одиниця вимірювання прискорення
м
[a ] 1 2
c
Slide 19
Кінематика вивчає опис механічних рухів тіл без
розгляду причин зміни виду руху.
За формою траєкторії розрізняють прямолінійний
та криволінійний поступальні рухи. Рівномірним
прямолінійним рухом є рух, при якому
матеріальна точка рухається по прямій лінії і за
будь-які рівні проміжки часу здійснює однакові
переміщення.
Нерівномірний рух - це рух, під час якого швидкість точки змінюється з часом за величиною і (або)
за напрямком.
Slide 20
Скалярна середня швидкість руху
v
S
t
Векторна середня швидкість руху
v
Середнє прискорення
r
t
a
v
t
Slide 21
Рівноприскорений рух
Рівноприскорений рух - це рух із сталим за
модулем прискоренням a const
a
Швидкість
v
t
v-v 0
t
v v 0 at
Переміщення
S v 0t
at
2
2
Slide 22
ПОСТУПАЛЬНИЙ КРИВОЛІНІЙНИЙ
ТА ОБЕРТАЛЬНИЙ РУХИ
• У випадку, коли траєкторія руху тіла є кривою лінією, рух
називається криволінійним.
• Зручним для вирішення практичних завдань з вивчення
криволінійного руху є розкладання вектора прискорення
на два компоненти: тангенціальне (дотичне до
траєкторії) і нормальне (доцентрове) прискорення
a a a n
a
dv
dt
,
a
an
a a n
2
v
2
2
R
n
Slide 23
Тангенціальне прискорення змінює тільки величину
швидкості, а нормальне - тільки її напрямок.
n
an
a
a
Миттєвий радіус кривизни траєкторії визначається
радіусом кола, вписаного в ділянку траєкторії у даний
момент часу.
Slide 24
Характеристики обертального руху
• Обертальний рух - рух, при якому всі точки тіла рухаються
по концентричним колам. Геометричне місце точок, які є
центрами цих окружностей називається віссю обертання
твердого тіла.
• Кутове переміщення
• Напрямок кутового переміщення визначається за
допомогою правила правого гвинта: з кінця вектора
поворот тіла має відбуватися проти ходу годинникової
стрілки.
• Одиницею вимірювання кутового переміщення є радіан:
1 рад .
Зв'язок між лінійним та кутовим переміщеннями
r r
Slide 25
• Кутова швидкість
• Одиниця вимірювання
кутової швидкості
• Кутова швидкість також є
псевдовектором і
визначається за правилом
правого гвинта (свердлика).
• Кутове прискорення
d
dt
1
рад
с
.
v r
• Одиниця вимірювання
кутового прискорення
d
dt
1
dt
рад
с
2
d
2
.
2
Slide 26
Зв’язок між лінійним та кутовим прискоренями
2
an rn
a r
Період обертання
t
T
N
Частота
N
t
T 1 c
1 c
1
1 Гц
Slide 27
Рівномірний рух точки по колу
v S
t
2
T
0 t
v 2 R
T
2
0
t
2
2