Навчальний посібник написано відповідно до робочої програми з дисципліни ‹‹Фізика›› для підготовки фахівців першого (бакалаврського) рівня вищої освіти, які навчаються за спеціальністю ‹‹Прикладна механіка››. У ньому систематично викладено основи механіки, молекулярної фізики та термодинаміки. Суттєво скорочено використання складного математичного апарату, а основний акцент зроблено на розкритті фізичної суті явищ і законів, що їх описують. Достатню увагу також приділено практичному застосуванню фізичних законів у різних галузях науки і техніки. ЗМІСТ Вступ.......................................................................................6 МЕХАНІКА 1. Кінематика ………………….………………………………… 10 1.1. Предмет механіки. Моделі в механіці…………...…….. 10 1.2. Кінематика матеріальної точки……………………….... 12 1.2.1. Система відліку.Траєкторія, шлях, переміщення. 13 1.2.2. Швидкість і прискорення……………….……….…. 15 1.2.3. Тангенціальна і номальна складові прискорення... 18 1.2.4. Рівняння рівнозмінного прямолінійного руху…….. 21 1.3. Кінематика обертального руху …….……………..…...... 22 1.4. Зв?зок між лінійними і кутовими величинами..……….. 25 Контрольні запитання та завдання …………………………… 26 2. Динаміка поступального руху..……………………………… 28 2.1. Перший закон Ньютона. Маса. Сила…………………… 28 2.2. Другий та третій закони Ньютона. Імпульс……………. 30 2.3. Сили в механіці …………………………………………. 33 2.3.1. Закон всесвітнього тяжіння. Сила тяжіння ...... 34 2.3.2. Сили тертя…………………………………..………... 36 2.3.3. Деформації твердого тіла. Сила пружності.…. 38 2.3.4. Неінерціальні системи відліку. Сили інерції…..... 42 2.4. Закон збереження імпульсу. Центр мас системи…….47 2.5. Робота та енергія………………………………………... 50 2.5.1. Енергія, робота, потужність……………………. 50 2.5.2. Кінетична і потенціальна енергії………………… 52 2.5.3. Закон збереження енергії…………………………… 57 2.5.4. Графічне представлення енергії…………………... 60 2.5.5. Застосування законів збереження для випадку удару…………………………………………………….. 62 Контрольні запитання та завдання …………………….. 66 3. Динаміка обертального руху..………………………………. 68 3.1. Основні характеристики динаміки обертального руху……………………………………………………… 68 3.1.1. Момент інерції……………………………………….. 68 3.1.2. Момент сили………………………………………….. 71 3.1.3. Момент імпульсу…………………………………….. 72 3.2. Кінетична енергія обертального руху ………………… 74 3.3. Основне рівняння динаміки обертального руху.……….75 3.4. Закон збереження моменту імпульсу……………….…. 77 3.5. Вільні осі. Гіроскоп……………………………………… 79 Контрольні запитання та завдання …………………………… 82 4. Елементи механіки суцільних середовищ………………… 84 4.1. Тиск у рідині ……………………………………………. 85 4.2. Рівняння нерозривності………..……………………….. 86 4.3. Рівняння Бернуллі………………………………………. 87 4.4. В'язкість і методи її визначення ………………………. 92 4.5. Рух тіл у рідинах і газах……………………………….... 96 Контрольні запитання та завдання …………………………… 97 5. Елементи спеціальної теорії відносності……………........... 99 5.1. Принцип відносності Галілея…………………..……….. 99 5.2. Постулати спеціальної теорії відносності ……………. 101 5.3. Перетворення Лоренца………………………………….. 102 5.4. Наслідки з перетворень Лоренца……………………...... 103 5.5. Інтервал між подіями …………………………………... 105 5.6. Основний закон релятивістської динаміки…………….. 106 5.7. Закон взаємозв'язку маси та енергії…………………..... 107 Контрольні запитання та завдання ……………………………. 109 МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА ТА ТЕРМОДИНАМІКА 6. Основи молекулярно-кінетичної теорії…………....………. 111 6.1. Методи дослідження термодинамічних систем……….. 111 6.2. Кількісні характеристики речовини…………………..... 113 6.3. Параметри стану речовини……………………………… 115 6.4. Ідеальний газ. Дослідні закони ідеального газу………..117 6.5. Рівняння стану ідеального газу…………………………. 120 6.6. Основне рівняння МКТ………………………………….. 122 6.7. Розподіл Максвелла молекул ідеального газу за швидкостями та енергіями………………………………. 125 6.8. Барометрична формула. Розподіл Больцмана………… 129 6.9. Середня довжина вільного пробігу молекул…………… 132 6.10. Явища перенесення в газах……………………………… 134 6.10.1. Дифузія. Закон Фіка…………………………………... 135 6.10.2. Теплопровідність. Закон Фур'є…………………….. 137 6.10.3. Внутрішнє тертя (в'язкість). Закон Ньютона… 138 Контрольні запитання та завдання …………………………….140 7. Основи термодинаміки……………………………………….. 141 7.1. Перший закон термодинаміки…………………………... 141 7.1.1. Розподіл енергії молекул газу за ступенями вільності………………………………………………… 141 7.1.2. Внутрішня енергія, робота, кількість теплоти.. 143 7.1.3. Перший закон термодинаміки……………………... 145 7.1.4. Робота газу при зміні його об'єму………………… 147 7.1.5. Теплоємність…………………………………………… 149 7.1.6. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів……………………………………………… 151 7.1.7. Адіабатний процес…………………………………… 154 7.1.8. Політропний процес………………………………….. 157 7.2. Другий закон термодинаміки…………………………… 158 7.2.1. Коловий процес. Оборотні й необоротні процеси…158 7.2.2. Тепловий двигун. Цикл Карно……………………….. 160 7.2.3. Ентропія………………………………………………… 164 7.2.4. Другий закон термодинаміки………………………. 167 7.2.5. Вільна і зв'язана енергія системи…………………. 169 7.3. Реальні гази………………………………………………. 170 7.3.1. Сили міжмолекулярної взаємодії………………….. 171 7.3.2. Рівняння Ван-дер-Ваальса…………………………… 172 7.3.3. Ізотерми реального газу……………………………... 174 7.3.4. Внутрішня енергія реального газу…………………. 176 7.4. Властивості рідин………………………………………... 177 7.4.1. Будова рідин……………………………………………. 177 7.4.2. Поверхневий натяг……………………………………. 179 7.4.3. Змочування……………………………………………… 182 7.4.4. Тиск під викривленою поверхнею рідини………….. 184 7.4.5. Капілярні явища……………………………………….. 186 7.5. Тверді тіла. Фазові переходи…. ………………………... 187 7.5.1. Будова твердих тіл……………………………………. 187 7.5.2. Дефекти у кристалах………………………………... 190 7.5.3. Теплові властивості твердих тіл…………………. 191 7.5.4. Фазові переходи……………………………………….. 193 7.5.5. Діаграма стану. Потрійна точка…………………. 195 Контрольні запитання та завдання ……………………………. 197 Перелік використаних джерел …………………………………. 199