УДК

ББК

Ф503

Закарлюка А.В.

Ф503 Физика. Методические указания по решению задач для самостоятельной работы студентов. Механика. Колебания. Молекулярная физика / Составители: А.В. Закарлюка, А.Ю. Бабушкин, Н.В. Грешилова, Т.А. Ким, Н.В. Рудакова, Н.А. Рябинин. – Красноярск Сиб. Федер. Ун-т, 2021. – 86 с.

Методическое пособие содержит теоретический материал и примеры решения задач по курсу физики, разделы механика, колебания и волны, молекулярная физика и термодинамика. Пособие предназначено для самостоятельной работы студентов, изучающих физику с использованием электронного образовательного ресурса LMS Moodle. Электронный адрес курса физики: https://e.sfu-kras.ru/course/view.php?id=15366. Пособие может быть полезно при использовании традиционных технологий, электронных образовательных ресурсов и в дистанционном образовании.

Для студентов и преподавателей ВУЗов.

Оглавление

Введение 4

Рекомендации по решению задач 4

Требования к оформлению 5

Критерии и шкала оценивания устной защиты решения задач 5

1. Кинематика поступательного и вращательного движения 7

Формулы 7

Примеры решения задач 10

2. Динамика поступательного движения 14

Формулы 14

Примеры решения задач 16

3. Закон сохранения импульса тела. Столкновения частиц 22

Формулы 22

Примеры решения задач 23

4. Закон сохранения энергии 27

Формулы 27

Примеры решения задач 29

5. Динамика вращательного движения 38

Формулы 38

Примеры решения задач 41

6. Гармонические колебания. Волны в упругой среде. Акустика. Специальная теория относительности 46

Формулы 46

Примеры решения задач 53

7. Молекулярное строение вещества. Уравнение состояния идеального газа. Молекулярно-кинетическая теория. Элементы статистической физики 60

Формулы 60

Примеры решения задач 64

8. Физические основы термодинамики. Реальные газы. Жидкости 73

Формулы 73

Примеры решения задач 80

Список используемой литературы 89

Введение

Предлагаемые методические указания предназначены для помощи студентам при решении задач в самостоятельной работе и на практических занятиях. Перед тем как приступить к решению задач, рекомендуется изучить формулы, по соответствующей теме, и приведенные примеры решения задач. В имеющихся примерах решения задач записаны подробные объяснения по ходу решения, что может оказать большую помощь при подготовке к защите решения задач, выданных студентам на практических занятиях.

Методические указания содержат 8 основных частей, соответствующих 8 темам курса Физики (1 часть, механика, колебания и волны, молекулярная физика и термодинамика). В начале каждой темы приведены соответствующие формулы с подробными пояснениями, после формул расположены примеры решения задач.

Рекомендации по решению задач

Прежде всего, ознакомьтесь с таблицами приложения, так как решение многих задач без них невозможно. Кроме того, содержащийся в этих таблицах справочный материал значительно облегчит вашу работу и сэкономит время.

Приступая к решению задачи, хорошо вникните в ее смысл и постановку вопроса. Установите, все ли данные, необходимые для решения задачи, приведены. Недостающие данные можно найти в физических таблицах в справочниках или интернет-ресурсах. Если позволяет характер задачи, обязательно сделайте схематический рисунок, поясняющий ее сущность, – это во многих случаях резко облегчает как поиск решения, так и само решение.

Каждую задачу решайте, как правило, в общем виде (т. е. в буквенных обозначения), так чтобы искомая величина была выражена через заданные величины. Решение в общем виде придает окончательному результату особую ценность, ибо позволяет установить определенную закономерность, показывающую, как зависит искомая величина от заданных величин. Кроме того, ответ, полученный в общем виде, позволяет судить в значительной степени о правильности самого решения.

Получив решение в общем виде, проверьте, правильную ли оно имеет размерность. Неверная размерность есть явный признак ошибочности решения. Если возможно, исследуйте поведение решения в предельных частных случаях. Например, какой бы вид ни имело выражение для силы гравитационного взаимодействия между двумя протяженными телами с увеличением расстояния между телами оно должно непременно переходить в известный закон взаимодействия точечных масс. В противном случае можно сразу утверждать: решение неверное.

Приступая к вычислениям, помните, что числовые значения физических величин всегда являются приближенными. Поэтому при расчетах руководствуйтесь правилами действий с приближенными числами. В частности, в полученном значении вычисленной величины нужно сохранить последним тот знак, единица которого еще превышает погрешность этой величины. Все следующие цифры надо отбросить.

Получив числовой ответ, оцените его правдоподобность. Такая оценка может в ряде случаев обнаружить ошибочность полученного результата. Так, например, дальность полета брошенного человеком камня не может быть порядка 1 км, скорость тела не может оказаться больше скорости света в вакууме и т. п.