Министерство образования российской федерации ставропольский государственный университет «общая физика» (учебно-методическое пособие) (стр. 2 из 23)
0.6. М.Русо, Ж.П.Матье. Задачи по оптике. М.: Мир, 1976.
0.7. Флюгге З. Задачи по квантовой механике. Т.1,2. М.: Мир, 1974
0.8. Субатомная физика. Вопросы. Задачи. Факты. Изд-во Московского университета, 1994.
0.9. И.Е. Иродов. Сборник задач по атомной и ядерной физике. М.: Атомиздат, 1971 и последующие издания.
I. МЕХАНИКА
Темы семинаров по курсу МЕХАНИКА.
Тема 1: Введение. Пространство и время (2 ч). Предмет и задачи механики. Модель материальной точки и абсолютно твердого тела. Системы единиц физических величин. Геометрия и пространство. Пространство и время в механике Ньютона и специальной теории относительности. Системы координат и их преобразования. Преобразование Галилея и Лоренца.
Вопросы для самопроверки:
1. На стеклах окон движущегося автобуса прямой дождь оставляет косые следы. Почему? Отчего эти следы имеют разный наклон?
2. Какие системы координат вы можете предложить для описания положения точки в пространстве? Сколько независимых координат должно рассматриваться в этой системе?
3. Для описания различных физических событий необходимо пользоваться временем, единым для всей системы координат. Предложите конкретные способы определения одновременности различных событий в пространственно разделенных точках.
4. Что такое измерительный эталон и какие требования к нему предъявляются?
5. Назовите несколько физических явлений в природе, которые рационально было бы выбрать в качестве эталона времени. Поясните смысл понятия равномерности.
6. Что может быть выбрано в качестве эталона длины? Оцените достоинства и недостатки предложенных эталонов.
7. В чем состоят ограничения точности физических измерений и необходимых математических расчетов?
8. Предложите методы измерения больших расстояний на поверхности Земли (например, до вершины какой-либо горы), когда прямые измерения, т.е. непосредственное сравнение с эталоном невозможны.
Домашнее задание:
[0.1.] № 1.3, 1.15, 1.25, 1.29, 1.58.
[0.2.] № 3, 9, 11.
Тема 2: Кинематика материальной точки (2 ч). Способы описания движения. Закон движения. Линейные и угловые скорости и ускорения. Система материальных точек. Уравнения кинематической связи. Преобразование координат и скоростей в классической механике. Принцип относительности. Абсолютное время в классической механике.
Вопросы для самопроверки:
1. До какого предела может увеличиваться ускорение движения по наклонной плоскости по мере увеличения ее наклона.
2. Может ли скорость изменять только направление при постоянном ускорении?
3. Может ли иметь тело вектор скорости
=0 и в то же время двигаться ускоренно? Может ли тело иметь постоянную по величине скорость при изменяющемся векторе скорости?4. Известно, что материальная точка движется с постоянным ускорением
=const. Что необходимо знать дополнительно, чтобы записать закон движения материальной точки? В каком случае движение материальной точки прямолинейно?5. Колесо радиуса R вращается против часовой стрелки с постоянной угловой скоростью w. Укажите величину и направление вектора нормального и тангенциального ускорений для точки, находящейся на ободе колеса. Какой путь прошла точка? Каково ее перемещение? Чему равно значение вектора средней скорости и среднее значение вектора скорости, если колесо сделало полоборота, один оборот?
6. Каков характер движения материальной точки, если закон движения имеет вид:
а) x(t)=5+3t (м)
б) x(t)=5+3t+2t2 (м)
в) x(t)=5sin2pt (м)
Как изменяются скорость и ускорение в зависимости от времени? Нарисуйте графики зависимостей a(t), v(t), x(t).
7. Показать, что при
=const траектория движения является плоской кривой. Как рационально выбрать ось координат в этом случае?Домашнее задание:
[0.1.] № 1.63, 1.218, 1.80, 1.65, 1.231.
[0.2.] № 74, 82.
Тема 3: Динамика материальной точки (2 ч). Понятия массы, импульса и силы в механике Ньютона. Законы Ньютона. Уравнение движения. Начальные условия. Законы описывающие индивидуальные свойства сил. Закон всемирного тяготения. Движение в поле заданных сил. Силы трения.
Вопросы для самопроверки:
1. Визуальные наблюдения, проведенные за спутниками и ракетоносителями, показали, что последние несмотря на свою не обтекаемую форму, обращаются вокруг Земли быстрее, чем спутники. Почему?
2. Почему бегущий человек, стремясь быстро и круто обогнуть столб или дерево, обхватывает его рукой?
3. Почему сосиски при варке лопаются обычно вдоль, а не поперек?
4. Почему парашют бесполезен при падении с малой высоты?
5. Оцените время упругого соударения двух одинаковых металлических шаров.
6. Почему пуля, вылетевшая из ружья, не может отворить дверь, но пробивает в ней отверстие, тогда как давлением пальца открыть дверь легко, но проделать отверстие невозможно?
7. Через неподвижный блок перекинута веревка. На одном конце веревки, держась руками, весит человек, на другом – груз. Вес груза равен весу человека. что произойдет, если человек будет на руках подтягиваться вверх по веревке?
8. В каких физических задачах можно считать инерциальной систему отсчета, связанную с Землей?
9. Можно ли в качестве эталона массы выбрать массу какой-либо элементарной частицы? Почему менее удобен, чем принятые в настоящее время эталоны длины и времени, связанные с атомными процессами?
10. Всегда ли справедлив третий закон Ньютона? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.
Домашнее задание:
[0.1.] № 1.120, 1.143, 1.126, 1.133, 1.138.
[0.2.] № 200, 192.
Тема 4: Законы сохранения (2 ч). Закон сохранения и изменения импульса материальной точки и системы материальных точек. Теорема о движении центра масс. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.
Вопросы для самопроверки:
1. Можно ли применять закон сохранения импульса и к процессу столкновения и движения: а) пушечных ядер в воздухе? б) биллиардных шаров на гладком столе?
2. В каком случае выделится большая энергия при неупругом соударении двух одинаковых тел: если оба тела движутся с одинаковой скоростью
навстречу друг другу, чем если одно тело движется со скоростью 
, а другое покоится ? От чего зависит изменение полной механической энергии неупруго сталкивающихся тел в общем случае?3. Запишите основное уравнение динамики для тела с переменной массой
например, 
. Как зависят ускорение и скорость такого тела от времени?4. Артиллерийский снаряд, запущенный со скоростью
под углом 
к горизонту, разрывается в воздухе. Как движется центр масс осколков?5. Пушка стоит на подвижной платформе. Ствол оружия направлен под углом
к поверхности Земли. Сохранится ли полный импульс системы после выстрела?6. Две одинаковые тележки, на которых находятся два одинаковых дворника, движутся по горизонтали с одинаковыми скоростями параллельно друг другу. В некоторый момент времени на тележки начинает падать снег равномерным потоком. Дворник, стоящий на одной из тележек, сбрасывает снег все время в бок, а на другой тележке дворник спит. Какая из тележек быстрее пройдет одно и то же расстояние?
7. Каким образом ракета может изменить направление скорости своего движения?
8. Многоступенчатая и одноступенчатая ракеты имеют одинаковую начальную массу и одинаковый запас горючего. У какой ракеты конечная скорость будет больше? Почему?
Домашнее задание:
[0.1.] № 1.144, 1.149, 1.179, 1.145, 1.177.
[0.2.] № 224, 231.
Тема 5: Работа сил (2 ч). Консервативные силы. Кинетическая и потенциальная энергия материальной точки и системы материальных точек. Закон сохранения механической энергии системы.
Вопросы для самопроверки:
1. Какова связь между кинетической энергией материальной точки и работой, приложенных к точке сил?
2. Как связана потенциальная энергия материальной точки с работой консервативных сил?
3. Работа силы, действующей на материальную точку, на любом пути равна нулю. Что можно сказать о взаимном направлении силы и скорости материальной точки?
4. Сила, действующая на материальную точку, изменяется по закону
, а скорость точки – по закону 
. Чему равна мощность в момент времени t?5. Какую работу надо совершить, чтобы тонкий столб
массой 
перевести из горизонтального положения в вертикальное?6. Через невесомый блок перекинута нерастяжимая легкая нить, к которой прикреплены грузы с массами
и 
. В отсутствие удерживающих сил система грузов приходит в движение с постепенным ускорением. Является ли эта система замкнутой? Меняется ли ее полная механическая энергия?