Загальнана фізика• Викладач:

• Доцент кафедри загальної та експериментальної фізики

Ігнатенко Вікторія Михайлівна

– ЕТ 319

Структура курсу

І модульний цикл – лекційний- практичний

Інд. заняття

– 1 заняття - видача інд. завдань + перше практичне заняття,Наступні три заняття – практичні за планом, з пятихвилинними роботамиП'яте заняття – захист індивідуальних завданьМодульний 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

ІІ модульний циклІІ модульний цикл – практично – – практично – лабораторнийлабораторний

Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,консультації, контрольні роботи з механіки консультації, контрольні роботи з механіки

та молекулярної фізикита молекулярної фізики

ІІІ модульний циклІІІ модульний цикл – лабораторно - – лабораторно - практичний практичний

Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,Інд. заняття – захист індивідуальних робіт,консультації, контрольні роботи з консультації, контрольні роботи з

електрики та магнетизмуелектрики та магнетизму

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

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.

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.

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.

ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОСТОРУ У ФІЗИЦІ

1 Однорідність. 2 Ізотропність. 3 Безперервність. 4 Евклідовість. 5 Тривимірність.

В теорії квантової гравітації простір на над-малих масштабах має складну багатовимірну геометрію

Масштаби мікро-, макро- та мегасвітів

1026

Характерний розмір, м

10-30 10-20 10-10 100 1010 1020 105010401030Маса, кг

100

1010

1020

1030

10-10

10-20

Сонячна система

Сонце

ЗемляМакросвіт

МікросвітЕлектрон

Людина,тварини,

об’єкти техніки

Наша Галактика

Межа спостережуваного Всесвіту

Мегасвіт

Структурні рівні будови матерії у фізиці

Характерний розмір, м

10-8

10-10

10-15

10-18

Кварки Лептони Переносники фундаментальних

взаємодій

Протонинейтрони

Молекули атоми

Елементарні частинки

Речовина

Мегасвіт

Макросвіт

Мікросвіт

Поле

Фундаментальні частинки

не більший за 10-8

Ядра

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

ТАБЛИЦЯ ЧАСУОпорні точки схеми Час, роки Час, секунди

Вік Всесвіту 9107,13 4,3 ∙10 17 Вік Землі 9105,4 1,4∙10 17 Зародження життя 9104 1,26∙10 17 Поява земноводних 8105,2 7,5·1015 Перші ссавці 8107,1 5·1015 Поява людини 6102 6·1013 1 рік 1 3·107

ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ФІЗИКИ

Квантова механіка

Фізика вакууму Звичайна речовина становить 4% маси Всесвіту

Планк, ле Бройль, Шредінгер, 1900-1924 рр.

Область невідомих законів

Класична механіка

Засновник Ньютон, 1665-67 рр.

L, m - великі, v<<c

Релятивістська механікаЗасновник Ейнштейн,

1905 р.– СТВ, 1915 р.- ЗТВL, m - великі, v~c

L, m - малі, v<<c

Релятивістська квантова механікаДірак, 1928 р.

L, m - малі, v~c

• 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.

• 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.

ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РУХУ МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ

z

•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 - вектор, який з'єднує початкове і кінцеве положення тіла. •Одиниця вимірювання шляху і переміщення - метр = 1м.

А

Траєкторіяz

yx

r

zyx ezeyexr

r

B

r

vdr

dt

Швидкість матеріальної точки через її проекції на координатні осі і орти цих осей:

v v v vx y z x x y y z z

dr dx dy dze e e e e e

dt dt dt dt

v v v vx x y y z ze e e

Одиниця вимірювання швидкості -

v 1мс

Швидкість – це фізична величина, що показує, яке переміщення здійснює матеріальна точка за одиницю часу:

Прискорення – це фізична величина, що показує, з якою швидкістю змінюється швидкість руху матеріальної точки

vda

dt

vv vyx zx y z x x y y z z

dd da e e e a e a e a e

dt dt dt

Одиниця вимірювання прискорення

21][c

мa

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 швид-кість точки змінюється з часом за величиною і (або) за напрямком.

Скалярна середня швидкість руху

t

S

v

Векторна середня швидкість руху

t

r

v

Середнє прискорення

ta

v

Рівноприскорений рух

consta

0v-vva

t t

Рівноприскорений рух - це рух із сталим за модулем прискоренням

Швидкість

Переміщення

0v v at

2

0v2

atS t

ПОСТУПАЛЬНИЙ КРИВОЛІНІЙНИЙТА 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

naaa

22naaa

2v v, n

da a n

dt R

Тангенціальне прискорення змінює тільки величину швидкості, а нормальне - тільки її напрямок.

n a

na a

Миттєвий радіус кривизни траєкторії визначається радіусом кола, вписаного в ділянку траєкторії у даний момент часу.

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:

.1радЗв'язок між лінійним та кутовим переміщеннями

rr

• Кутова швидкість • Одиниця вимірювання

кутової швидкості• Кутова швидкість також є

псевдовектором і визначається за правилом правого гвинта (свердлика).

• Кутове прискорення

• Одиниця вимірювання кутового прискорення

dt

d

.1с

рад

r v

2

2

dt

d

dt

d

.12с

рад

a r

nran

2

Період обертання

Зв’язок між лінійним та кутовим прискоренями

N

tT

t

N

Частота

cT 1 Гцc 11 1

Рівномірний рух точки по колу

v St

2v R

T

2T 2

0 t 2

0 2

t