Г. К. Уазырханова

 
5 
 
Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі 
 
Д.СЕРІКБАЕВ атындағы ШЫҒЫС ҚАЗАҚСТАН  
МЕМЛЕКЕТТІК ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ 
 
 
 
 
Г.К. Уазырханова 
А.А. Жаксылыкова 
 
 
 
Ф И З И К А 
              
 
техникалық мамандықтары бойынша білім алатын студенттердің ӛз бетімен 
жҧмыс істеуі мен практикалық сабақтарына  арналған оқу-әдістемелік қҧралы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ӛскемен 
 2010 
 

 
6 
УДК 530 
        Уазырханова  Г.К.  ФИЗИКА.  Техникалық  мамандықтары  бойынша  білім 
алатын  студенттердің  ӛз  бетімен  жҧмыс  істеуі  мен  практикалық  сабақтарына  
арналған  оқу-әдістемелік  қҧралы  /Г.К.  Уазырханова,  А.А  .Жаксылыкова./ 
ШҚМТУ. – Ӛскемен, 2010. – 227бет. 
 
 
Осы оқу қҧралы жыл сайын оқытылып жҥрген базалық физика курсының 
барлық тараулары бойынша негізгі заңдар мен формулаларды қҧрайды. Типтік 
есептер  шығару  ҥлгісі  қарастырылған.  Физика  курсы  бойынша  келтірілген 
тестік  тҥрдегі  есептер  мен    сҧрақтар,  олармен  жҧмыс  істеу  кезінде  
студенттерге теориялық материалды терең меңгеруге, физикадан жалпы типтік 
оқу есептерін шешу дағдысын қалыптастыруға және  материал бағдарламасын 
меңгеру  дәрежесін    ӛз  бетімен  бағалай  білуге  кӛмектеседі.  Бҧл  оқу  қҧралын 
Мемлекеттік аралық бақылауға дайындық кезінде  де пайдалануға болады. Оқу 
қҧралының соңында қосымша анықтама кестелері келтірілген .  
       Тапсырмалар  оқу  жоспарына  сәйкес  базалық  физика  курсын  тӛрт-алты 
кредит  кӛлемінде  оқитын,  техникалық  мамандықтар  бойынша  білім  алатын 
студенттерге арналған  1.09. 2006  жылы енгізілген оқу стандартттарына  сәйкес 
қҧрастырылған.   
 
 
 
 
 
«Кӛлік жасау және транспорт» факультетінің әдістемелік кеңесінде бекітілген 
__________ ,   № ___  хаттама     
 
 
 
 
 
 
 
                                                                                                                       
                                                                                                                       
©  Д.  Серiкбаев  атындағы    Шығыс  Қазақстан 
мемлекeттiк техникалық университeтi, 2010 
 
 

 
7 
МАЗМҦНЫ 
 
 
 
Беті 
 
Кіріспе 
5 
1 
Кинематика 
7 
1.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
7 
1.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
9 
2 
Материялық нҥкте мен қатты дене динамикасы. Гидродинамика 
16 
2.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
16 
2.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
22 
3 
Молекулалық физика және термодинамика 
41 
3.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
41 
3.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
46 
4 
Электростатика  және тҧрақты ток 
62 
4.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
62 
4.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
67 
5 
Магнетизм 
83 
5.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
83 
5.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
85 
6 
Тербелістер мен толқындар 
93 
6.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
93 
6.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
96 
7 
Физика I  бӛлімі  бойынша  ӛз  бетімен  жҧмыс  істеуге  арналған  
тестік тапсырмалар 
104 
7.1 
Кинематика 
104 
7.2 
Динамика 
107 
7.3 
Молекулалық физика жән термодинамика 
117 
7.4 
Электростатика 
126 
7.5 
Тҧрақты  ток  
131 
7.6 
Магнетизм 
136 

 
8 
7.7 
Тербелістер мен толқындар 
143 
8 
Геометриялық оптика мен фотометрия элементтері 
149 
8.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
149 
8.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
151 
9 
Толқындық оптика 
156 
9.1 
Негізгі заңдар мен формулалар 
156 
9.2 
Есеп шығару ҥлгісі 
159 
10 
Кванттық оптика 
167 
10.1  Негізгі заңдар мен формулалар 
167 
10.2  Есеп шығару ҥлгісі 
167 
11 
Атомдық физика негіздері 
176 
11.1  Негізгі заңдар мен формулалар 
176 
11.2  Есеп шығару ҥлгісі 
177 
12 
Кванттық механика негіздері 
181 
12.1  Негізгі заңдар мен формулалар 
181 
12.2  Есеп шығару ҥлгісі 
182 
13 
Ядролық физика негіздері 
186 
13.1  Негізгі заңдар мен формулалар 
186 
13.2  Есеп шығару ҥлгісі 
187 
14 
Физика II  бӛлімі  бойынша  ӛз  бетімен  жҧмыс  істеуге  арналған  
тестік тапсырмалар 
193 
14.1  Геометриялық оптика мен фотометрия элементтері 
193 
14.2  Толқындық оптика 
196 
14.3  Кванттық оптика 
202 
14.4  Атомдық физика негіздері 
208 
14.5  Кванттық механика негіздері 
210 
14.6  Ядролық физика негіздері 
214 
15 
Ҧсынылатын әдебиеттер тізімі. Қолданылған әдебиеттер тізімі 
218 
 
Тестік тапсырмалар жауаптары 
219 
 
Қосымшалар 
221 

 
9 
КІРІСПЕ 
 
Осы  оқу  қҧралының  мақсаты  -  техникалық  мамандықтар  бойынша  білім 
алатын және оқу жоспарына сәйкес  базалық физика курсын тӛрт-алты кредит 
кӛлемінде  оқитын  студенттерге  бағдарламалық  материалдарды  ӛз  бетімен 
оқып-ҥйренуге және  практикалық сабақтарға дайындық кезінде кӛмек кӛрсету 
болып табылады.   
Бҧл  қҧралдағы  оқу  материалы  1.09.2006  жылы  енгізілген  техникалық 
мамандықтарға арналған Қазақстан Республикасының  Мемлекеттік Білім Беру 
Стандарттарына сәйкес жасалған.
 
Осы оқу қҧралында физика курсының барлық 
тараулары бойынша негізгі заңдар мен формулалар, есеп шығару мысалдары, ӛз 
бетімен жҧмыс жасау ҥшін семестрлік есептер, ҧсынылатын әдебиеттер тізімі, 
анықтама  кестелері  кӛрсетілген.  Қҧралда  келтірілген  оқу-әдістемелік 
материалдары  семестрлік  есептерді  шығару,  практикалық  сабақтарға  және 
электрондық  тестілеу  тҥріндегі  емтиханға  дайындық  жасау  кезінде    кӛмек 
кӛрсете алады.  
Білім  стандарттарына  сәйкес  базалық  физика  курысының  барлық 
материалдары  екі  бӛлімнен  тҧрады  және  оқу  жоспарына  байланысты  ол  бір 
немесе екі семестр бойы оқытылады. Физика I бӛліміне келесі тараулар кіреді: 
кинематика,  материялық  нҥкте  және  қатты  дене  динамикасы,  арнайы 
салыстырмалылық  теория  негіздері,  сҧйықтар  мен  газдар  механикасының 
элементтері,  механикалық  тербелістер  мен  толқындар,  молекулалық  физика 
және  термодинамика,  нақты  газдар,  электростатика  және  тҧрақты  ток, 
магнитизм,  электромагниттік  тербелістер  мен  толқындар.  Оқу  қҧралының 
Физика  II  бӛлімі  базалық  курстың  келесі  тарауларынан  тҧрады:  оптика, 
геометриялық оптика негіздері, жарық толқындарының қасиеттері, толқындық 
оптика  (жарық  интерференциясы,  дифракциясы,  поляризациясы  және 
дисперсиясы),  кванттық  оптика,  атомдық  және  кванттық  физика  элементтері, 
квантттық  статистика  элементтері,  конденсирленген  кҥй,  атом  ядросы  және 
элементар бӛлшектер.  
Кредиттік технология бойынша оқитын студенттің негізі оқу формасы, ол
 
оқу материалымен ӛз бетімен жҧмыс жасау болып табылады. Физика курсының 
бағдарламасындағы  тарауларды оқып  ҥйрену  процессі  кезінде  студент барлық 
студенттер  ҥшін  бірдей  берілген  семестрлік  тапсырмаларды  орындауы  қажет. 
Семестрлік тарсырмалар белгілі бір мӛлшердегі (кафедра бекіткен) тестік тҥрде 
жасалған  сҧрақтар  мен  есептерден  тҧрады.  Семестрлік  тапсырмаларды 
орындауды студент теориялық курстың сәйкес тарауларын оқып меңгергеннен 
кейін  жҥзеге  асырады.  Есептерді  шешу  барысында  студент  теориялық 
материалды  меңгеру  дәрежесін  ӛз  бетімен  тексере  алады.  Осы  оқу  қҧралында 
келтірілген  есеп  шығару  мысалдары    физика  курсының  әр-тҥрлі  тараулары 
бойынша  жеке  тапсырмаларды  (орташа  және  кҥрделі  есептер  жиынтығы) 
орындау кезінде кӛмегін тигізе алады.  
Тапсырмаларды  орындау  барысында  келесі  ережелерді  қадағалау 
ҧсынылады: 

 
10 
1)  қажет  жерінде  міндетті  тҥрде  есептің  шығару  жолын  кӛрсету  керек;  егер 
сҧрақтың жауабы тҥсініктемені қажет етсе, онда сол тҥсініктеме берілуі қажет;
 
2)  есепті  шығару  кезінде  берілген  физикалық  шамаларды  бірінің  астына  бірін 
жазып, олардың  сандық мәндерін  СИ жҥйесіне ауыстырып жазу қажет; 
3)  есептің  шығарылуы  тҥсінікті  болу  ҥшін,  қажет  жерінде  ҧқыпты  қылып 
есептің суретін салу керек (схема, чертеж); 
4)  есепті  бастапқыда  жалпы  тҥрде,  яғни  берілген  есептің  нақты  шешімін 
кӛрсететін  есептеу  формуласын  қорытып  шығару  ҧсынылады  және  есеп 
шығару барысында қолданған әріптерді ашып жазу қажет 
5)  есептеу  формуласының  кӛмегімен  табылған  шамалардың  ӛлшем бірліктерін 
тексере отырып, олардың дҧрыс табылғандығына кӛз жеткізу керек; 
6) тҧрақты физикалық шамалар мен басқа да қосымша мәліметтерді  қҧралдың 
соңында келтірілген кестелерден алуға болады; 
7)  есептеу  формуласына  берілген  сандық  мәндерді  (СИ  жҥйесіндегі)    және 
қажетті қосымша мәліметтерді қойыңыз; 
8) есептеу кезінде есептің дәлдігі мәні бар цифрлар санымен анықталады.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
11 
1 КИНЕМАТИКА 
 
1.1 Негізгі заңдар мен формулалар 
 
1.1.1  t -уақыттағы жҥрілген жол: 
а) жалпы тҥрі       
 
S=


(t) dt 
 
б) бірқалыпты айнымалы қозғалыс кезінде                                    
 
S = S
0 
+ 

0
t +
2
2
аt
 
в) бірқалыпты қозғалыс кезінде                                    
 
S = S
0 
+ 

0
t 
 
1.1.2 Жол жҥрген кездегі орташа жылдамдық                                                                 
 


s

 =
t
S


 
1.1.3 Орын ауыстыру кезіндегі орташа жылдамдық                                                         
 




=
t
r



 
1.1.4  Лездік жылдамдық:                                               
      а) жалпы тҥрі                                                       
 


=
dt
r
d

,     


=


dt
dr
,      


=
dt
dS
 

 =

а (t) dt 

 =
2
z
2
y
2
x





 
 
б) бірқалыпты айнымалы қозғалыс кезінде                                    
 

=

0
+at,   

2
=
2
0

+2аS 
 
1.1.5  Орташа ҥдеу                                                                           
 


а

=
t




 
 

 
12 
1.1.6  Тангенциал ҥдеу   
 
а

τ
 =
dt
d
 

,        

а

=
dt
d

 
 
1.1.7  Нормаль ҥдеу  
                                                
                                               
n
а

=
n
R

2

,           
n
а

=
R
2

 
 
1.1.8  Лездік ҥдеу                   
 
а

=
dt
d


,     
а

=
n
а

+

а

, 
 
а

=
2
2
n
a
а


,     а =
2
z
2
y
2
x
а
a
а


 
 
 
1.1.9  Айналу бҧрышы: 
 а) жалпы тҥрі                                                                           
 

 =


(t)dt 
 
 б) бірқалыпты айналмалы қозғалыс кезінде                                          
 

 =

 t=2

 t=2

 N 
  
в) бірқалыпты айнымалы айналмалы қозғалыс кезінде 
 

 =

0
+

0 
t+
2
2
t

 
 
1.1.10   Бҧрыштық жылдамдық: 
 а) орташа                                                                                            
 

=
t



 
 б) лездік                                                              
 

=
dt
d

,         

=


(t)dt 
 

 
13 
 в) бірқалыпты айнымалы  қозғалыс кезіндегі лездік бҧрыштық жылдамдық    
 

 =

0
+

 t,  

2 
=
2
0

+2

 

 
 
 г) 

 (немесе n) жиілікпен бірқалыпты айналмалы қозғалыс кезінде 
 

     немесе    

 n 
 
1.1.11  Бҧрыштық ҥдеу   
 а) орташа                                                                                            

 

 =
t



 
 б) лездік                                                                               

 =
dt
d

=
2
2
dt
d

 
 
1.1.12  Қозғалыстың  кинематикалық  сипаттамасы  болып  табылатын  сызықтық 
және бҧрыштық шамалар арасындағы байланыс: 
 
S =  

 R 

 =

 R, 
a

=

 R, 
a
n
=

2
R 
 
 
 
1.2 Есеп шығару үлгісі 
 
1.2.1  1  есеп.  Материялық  нҥктенің  ОХ  ӛсі  бойымен  қозғалыс  теңдеуі           
х = 2 – t + 0,5 t
3
 (м) тҥрінде берілген. t=2c уақыт мезетіндегі х -координатасын, 

х
 жылдамдығын және а
х
 ҥдеуін, сонымен қатар 0-ден 2с уақыт аралығындағы 
<

x
> жылдамдықтың және <а
х
> ҥдеудің орташа мәндерін табыңыздар.  
 
Берілгені: 
х = 2 – t + 0,5 t
3
 (м) 
t = 2c 
t
1 
= 0c 
t
2 
= 2c 
Шешуі:  Қозғалыс  теңдеуіне  t  уақыттың 
берілген мәнін қойып, t=2c уақыт мезетіндегі х 
координатасын табамыз: 
           
           х = 2 – 2 + 0,5

2
3 
= 4м                          (1.1) 
 
Анықтамасы  бойынша:  материялық  нҥктенің  х 
ӛсіне 
қатысты 
лездік 
жылдамдығы 
- 
координатаның  (х  ӛсі  бойымен  жҥрген  жолы) 
уақыт бойынша бірінші туындысына тең шама: 
 
х-? 

х 
-? а
х 
-? <

x
>-? <а
х
>-?  
 
 
 

 
14 
                                                  

х 
= 
dt
dx
 = - 1 + 1,5t
2
                                            (1.2) 
 
Лездік  ҥдеу  -  жылдамдықтың  уақыт  бойынша  бірінші  туындысына  тең 
шама:            
                                  
     
                                                  а
х
  =  3t                                                        (1.3) 
                    
(1.2)    и    (1.3)  теңдеулері  бойынша  t=2c    уақыт  мезетіндегі 

х 
  және  а
х
 
табамыз: 
 

х  
= - 1 + 1,5

2
2 
= 5 м/с            а
х 
= 3

2 = 6 м/с. 
 
Анықтамасы бойынша  жылдамдықтың орташа мәні:  
 
<

x
> = 
t
x


 = 
1
2
1
2
t
t
x
x


 
 
 (1.1) теңдеуіне сәйкес  х
2 
= 4м; ал х
1
-ді қозғалыс теңдеуіне t
1
= 0c мәнін қоя 
отырып табамыз:  х
1 
= 2м.   Сонда             
 


х

 = 
2
2
4

= 1 м/с. 
 
Анықтамасына сәйкес 

а
х

 орташа ҥдеу мынаған тең: 
                                                
                                              

а
х

 = 
t
х



 = 
1
2
1
2
t
t
Х
Х




.                                     (1.4) 
 
t
2
=2 c уақыт мезетіндегі жыламдықты тауып қойғанбыз: 

х2 
= 5 м/с. 

х1
 анықтау ҥшін (1.2)  теңдеуіне t
1
=0 c мәнін қоямыз:    
                                            

х1  
= - 1 + 1,5

0 = - 1 м/с. 
 

а
х

 мәнін (1.4) формуласы бойынша есептейміз:  
                                                 

а
х

 = 
2
)
1
(
5


 = 3 м/с
2
. 
 
Жауабы: х = 4 м;  

х  
= 5 м/с;  а
х 
= 6 м/с
2
;   


х

 = 1 м/с;   

а
х

 = 3 м/с
2
. 
 
       

 
15 
         1.2.2    2  есеп.  Дене  қозғалмайтын  ӛске  қатысты  айналмалы  қозғалыс 
жасайды.  Айналу  бҧрышының  уақытқа  тәуелділік  теңдеуі    φ=  (t
4
+2t
 
–2)  рад 
тҥрінде  берілген.  0  ден  3с  уақыт  аралығындағы  бҧрыштық  ҥдеудің  орташа 
мәнін анықтаңыздар.  
 
Берілгені: 
φ=(t
4
+2t –2) рад  
t
1
=0c 
t
2
=3c 
Шешуі: Анықтамасы бойынша бҧрыштық ҥдеудің орташа 
мәні: 
               

 

 = 
t



,                                                 (1.5) 
 
        мҧндағы  Δω  –  Δt  уақыт  аралығындағы  бҧрыштық 
жылдамдықтың ӛсімшесі: 
<ε>-? 
Δω = ω
2
 - ω
1 
, 
                                  
мҧндағы  ω
2
 мен ω
1   
- t
1
 және t
2 
уақыт мезеттеріндегі лездік 
бҧрыштық жылдамдықтар. 
  
Анықтамасына  сәйкес  лездік  жылдамдық  мына  формула  бойынша 
анықталады:                                                            
                                                             

 = 
dt
d

,                                                           
осыдан: 
                                                         
                                                           

 =  4t
3
 + 2                                              (1.6) 
 
t
1
=0c  және    t
2
=3c  уақыт  мезеттері  ҥшін  (1.6)  формуласының  кӛмегімен 
мынаны табамыз: 
                   
ω
1
 = 4
. 
0 + 2 = 2 с
-1
,       ω
2
 = 4
 . 
 3
3
 + 2 = 110 с
-1
. 
 
Табылған ω
2 
және ω
1  
мәндерін (1.5) формуласына қоямыз: 
                                                  


 

 = 
36
3
2
110


с
-2
 . 
Жауабы: 

 

=36 с
-2
 .                                                                   
 
1.2.3 3  есеп.  Тҧрақты 

0
=10 с
-1
  тең  жиілікпен айналып  тҧрған  маховикті  тежеу 
кезінде,  ол  бірқалыпты  кемімелі  айнала  бастаған.    Тежелу  аяқталғаннан  кейін 
маховик 

  =  6с
-1 
тең жиілікпен қайта бірқалыпты айнала бастады. Маховиктің    

  бҧрыштық  жылдамдығын  және  тежелу  t  ҧзақтығын  табыңыз.  Маховик 
кемімелі қозғалысы кезінде N = 50  айналым жасаған.  

 
16 
Берілгені: 

0
=10 с
-1 

=6 с
-1
 

=const 
N=50 айн. 
Шешуі: 

 бҧрыштық ҥдеу 

0
 бастапқы және 

 соңғы бҧрыштық 
жылдамдықтармен былай байланысқан: 
                        
                      

2 
- 

2
0
= - 2


,                                                        (1.7) 
 
мҧндағы 

  =2

.
  N  –  маховиктің  бҧрыштық  жолы;  «-»  таңбасы 

0  және  қозғалыс  кемімелі  болғандықтан.  (1.7)  теңдеуінен 
мынаны аламыз: 

-? t-? 
                                         

 = 



2
2
2
0

=
N
)
(
2
2
0




                                     (1.8) 
 
Тежелу  уақытын  бірқалыпты  кемімелі  қозғалыс  кезіндегі    бҧрыштық 
жылдамдықтың формуласынан табуға болады:  

 = 

0 
- 

 t,  бҧдан 
 
t = 




0
=




)
(
2
0

.