Динамика твердого тела

Ф И З И К А

Учебно-методическое пособие

для студентов МИДО

МЕХАНИКА, СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА
И ТЕРМОДИНАМИКА.

Контрольные задания и учебные материалы

Минск 2010

УДК 530.1(075.8)

ББК 22.3я7

Б1

Бояршинова О.А.

Б1 Физика: Учебно-методическое пособие для студентов МИДО.

Механика, статистическая физика и термодинамика: Контрольные задания и учебные материалы / О.А. Бояршинова.– Минск:БНТУ, 2010.

Учебно-методическое пособие содержит учебные материалы, задания контрольной работы и задачи для самостоятельной подготовки студентов по курсу «Механика, статистическая физика и термодинамика». Приведена рабочая программа по соответствующим разделам физики, сформулированы методические указания по выполнению и оформлению контрольных работ.

УДК 530.1(075.8)

ББК 22.3я7

Механика

Физические основы механики

Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Современные компьютерные технологии и применение компьютерного моделирования в изучение физики. Задачи курса физики. Общая структура курса. Системы единиц физических величин.

Предмет механики. Пространство и время в классической механике. Нерелятивистская и релятивистская механика. Квантовая и классическая механика.

Кинематика, динамика, статика. Материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Число степеней свободы механической системы.

Кинематика

Система отсчета. Кинематика материальной точки. Перемещение, путь, траектория. Скорость и ускорение. Вычисление пройденного пути. Тангенциальное и нормальное ускорение. Поступательное движение твердого тела.

Кинематика вращательного движения твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными кинематическими характеристиками.

Динамика материальной точки

Основная задача динамики. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Масса, сила, импульс. Второй закон Ньютона. Импульс силы. Третий закон Ньютона. Инвариантность уравнений движения относительно преобразований Галилея. Силы трения. Упругие силы. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести и вес. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Второй закон Ньютона для неинерциальных систем отсчета.

Законы сохранения в механике

Внутренние и внешние силы. Импульс системы. Закон сохранения импульса. Центр инерции (центр масс) механической системы. Уравнение движения центра инерции. Реактивное движение. Уравнение движения тела переменной массы. Энергия, работа и мощность. Коэффициент полезного действия. Кинетическая энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия частицы в силовом поле. Механическая энергия системы. Закон сохранения механической энергии. Закон сохранения полной энергии системы. Законы сохранения и свойства симметрии пространства-времени. Удар абсолютно упругих и неупругих твердых тел.

Динамика твердого тела

Момент инерции материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси. Главные оси и главные моменты инерции твердого тела. Моменты инерции некоторых тел регулярной формы. Теорема Штейнера. Момент силы относительно точки и оси. Уравнение движения твердого тела, вращающегося относительно неподвижной оси. Момент импульса относительно точки и относительно оси. Закон сохранения момента импульса и его связь со свойством изотропности пространства. Кинетическая энергия вращения твердого тела. Работа и мощность внешних сил при вращении твердого тела. Свободные оси. Гироскоп.

Механика сплошных сред

Общие свойства жидкостей и газов. Идеальная жидкость. Кинематическое описание движения жидкости. Уравнение неразрывности и уравнение Бернулли. Вязкость. Силы внутреннего трения. Динамический и кинематический коэффициент вязкости. Ламинарное и турбулентное течение жидкостей. Метод Стокса и метод Пуазейля определения коэффициента вязкости. Движение тел в жидкостях и газах.