Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014

ФЕДЕРАЛЬНОЕ
БЮДЖЕТНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЕ
«
МОСКОВСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ
СООБЩЕНИЯ
» (
МИИТ
) 
В
.
А
. 
НИКИТЕНКО
,
А
.
П
. 
ПРУНЦЕВ
КОНСПЕКТ
ЛЕКЦИЙ
ПО
ФИЗИКЕ
для
 
довузовской
 
подготовки
 
МОСКВА
–2014 

УДК
621.301 (075.8) 
Н
62 
Авторы
:
Никитенко
Владимир
Александрович
, 
доктор
физ
.-
мат
. 
на
-
ук
, 
профессор
; 
Прунцев
Александр
Петрович
, 
канд
. 
тех
. 
наук
, 
профессор
КОНСПЕКТ
 
ЛЕКЦИЙ
 
ПО
 
ФИЗИКЕ
ДЛЯ
 
ДОВУЗОВСКОЙ
 
ПОДГОТОВКИ
 
Рекомендовано
 
решением
 
кафедры
 “
Физика
” 
МИИТ

в
 
качестве
 
конспекта
 
лекций
 
для
 
слушателей
 
факультета
 
довузовской
 
подготовки
 
Предлагаемый
конспект
лекций
представляет
собой
теорети
-
ческий
материал
, 
прочитанный
авторами
на
факультете
довузовской
подготовки
МИИТ
с
целью
овладения
слушателями
основными
во
-
просами
и
понятиями
школьного
курса
физики
, 
необходимыми
для
ответа
на
теоретические
вопросы
и
решения
задач
. 
Пособие
будет
полезно
учащимся
старших
классов
средних
школ
для
подготовки
к
Государственной
итоговой
аттестации
(
ГИА
) 
и
единому
государст
-
венному
экзамену
(
ЕГЭ
), 
а
также
студентам
колледжей
и
студентам
младших
курсов
технических
вузов
.
Каждая
лекция
имеет
глоссарий
и
контрольные
вопросы
для
повторения
, 
что
помогает
быстрому
усвоению
прорабатываемого
ма
-
териала
. 

МГУПС
(
МИИТ
) 

Никитенко
Владимир
Александрович

Прунцев
Александр
Петрович

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
 
3 
ПРЕДИСЛОВИЕ
 
Предлагаемый
краткий
конспект
лекций
по
физике
для
посту
-
пающих
в
вуз
написан
на
основе
лекционного
материала
, 
прочитан
-
ного
авторами
на
факультете
довузовской
подготовки
МИИТа
и
по
своему
объему
примерно
соответствует
тому
, 
что
реально
может
за
-
писать
учащийся
на
лекции
. 
Учебное
пособие
не
заменит
живого
об
-
щения
с
лектором
, 
также
как
и
подробные
школьные
учебники
по
фи
-
зике
, 
но
может
оказаться
весьма
полезным
в
виде
компактного
спра
-
вочного
руководства
по
основным
физическим
вопросам
и
понятиям
, 
требующим
усвоения
перед
практическими
занятиями
, 
направленны
-
ми
на
приобретение
навыков
решения
задач
по
физике
. 
Каждая
лекция
имеет
глоссарий
и
контрольные
вопросы
для
повторения
, 
что
, 
надеемся
, 
поможет
систематизации
основных
поло
-
жений
школьного
курса
физики
. 
В
качестве
учебного
пособия
для
практических
занятий
рекомендуем
задачник
: 
Ильин
С
.
И
., 
Никитенко
В
.
А
., 
Прунцев
А
.
П
. 
Сборник
задач
по
физике
для
довузовской
подго
-
товки
. – 
М
., 
МИИТ
, 2014. 
Авторы
признательны
всем
преподавателям
кафедры
«
Физи
-
ка
» 
МИИТ
за
обсуждение
отдельных
разделов
лекций
. 
Отдавая
себе
отчет
в
том
, 
что
данное
учебное
пособие
не
лишено
недостатков
, 
мы
с
благодарностью
примем
все
пожелания
и
замечания
; 
просим
направ
-
лять
их
по
адресу
: 101475, 
ГСП
-4, 
Москва
, 
ул
. 
Образцова
, 9 
стр
.9. 
МИИТ
, 
кафедра
«
Физика
». 
Авторы
 

Конспект
лекций
 
4
Лекция
 
№
1 
1.1. 
Введение
 
Физика
представляет
собой
науку
о
простейших
и
вместе
с
тем
наиболее
общих
формах
движения
материи
и
законах
природы
. 
В
современном
естествознании
физика
— 
одна
из
ведущих
наук
о
при
-
роде
, 
поскольку
с
помощью
физики
можно
объяснить
основные
хи
-
мические
процессы
, 
понять
многие
биологические
закономерности
и
даже
описать
элементы
самоорганизации
в
природе
.
Слово
“
физика
” 
происходит
от
греческого
понятия
“physis”, 
то
есть
природа
. 
Во
времена
Аристотеля
(384-322 
гг
. 
до
нашей
эры
), 
патриарха
физики
, 
предметом
исследования
была
совокупность
всех
природных
явлений
. 
Развитие
физики
в
современном
понимании
началось
в
XVII
веке
и
, 
в
первую
очередь
, 
связано
с
именами
Г
. 
Галилея
(1564-1642 
гг
.) 
и
И
. 
Ньютона
(1643-1727 
гг
.). 
Именно
эти
великие
учёные
зало
-
жили
начала
классической
физики
— 
механики
(
классическая
 
меха
-
ника
), 
которая
часто
называется
механикой
Галилея
-
Ньютона
. 
Её
ос
-
новополагающим
отличием
от
учения
Аристотеля
является
наличие
математического
описания
движения
и
представление
о
том
, 
что
воз
-
действие
на
исследуемое
тело
других
объектов
определяет
не
ско
-
рость
(
как
считалось
в
учении
Аристотеля
), 
а
ускорение
тела
. 
Дальнейшее
развитие
физики
показало
, 
что
классическая
ме
-
ханика
, 
описывающая
движение
только
макроскопических
тел
со
скоростями
значительно
меньшими
, 
чем
скорость
света
в
вакууме
(
с
=3

10
8
м
/
с
), 
является
частным
случаем
релятивистской
механики
, 
когда
скорости
тела
сравнимы
со
скоростью
света
. 
Эта
новая
механи
-
ка
основана
на
специальной
теории
относительности
А
. 
Эйнштейна
. 
Для
рассмотрения
движения
микрочастиц
необходимо
введе
-
ние
квантовой
механики
, 
где
используются
совсем
иные
законы
и
по
-
нятия
. 

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
 
5 
1.2. 
Система
 
отсчёта
. 
Язык
 
кинематики
 
Классическая
 
механика
 
— 
раздел
физики
, 
в
котором
изуча
-
ются
закономерности
механического
движения
тел
и
причины
, 
влияющие
на
это
движение
. 
При
этом
под
механическим
движением
обычно
понимается
изменение
взаимного
расположения
тел
или
их
частей
относительно
друг
друга
с
течением
времени
. 
Физика
, 
как
и
любая
другая
наука
, 
использует
при
рассмотрении
конкретных
ситуаций
довольно
много
весьма
полезных
приближений
— 
абстракций
. 
Например
, 
при
решении
целого
ряда
задач
, 
связанных
с
движением
тела
пренебрегают
его
деформацией
, 
вводя
понятие
абсо
-
лютно
 
твёрдого
 
тела
, 
у
которого
взаимное
расположение
его
частиц
не
меняется
при
движении
, 
или
используют
понятие
материальная
 
точка
, 
под
которой
имеют
в
виду
тело
, 
размерами
которого
в
данной
задаче
можно
пренебречь
, 
а
внутреннюю
структуру
не
учитывать
. 
Механика
обычно
делится
на
три
больших
раздела
: 
кинема
-
тику
, 
динамику
 
и
 
статику
. 
Кинематика
изучает
движение
тел
без
учёта
причин
, 
вызы
-
вающих
и
изменяющих
движение
. 
Динамика
эти
причины
исследует
, 
формируя
законы
движения
. 
Статика
рассматривает
условия
равно
-
весия
тел
и
, 
по
сути
, 
законы
статики
являются
частным
случаем
зако
-
нов
динамики
. 
Наша
первая
лекция
посвящена
кинематике
. 
Остановимся
на
основных
понятиях
этого
раздела
. 
Механическое
движение
относительно
. 
Говоря
о
движении
какого
-
либо
тела
, 
необходимо
указать
относительно
каких
других
тел
перемещается
рассматриваемый
объект
. 
Тело
(
или
совокупность
тел
), 
которое
условно
считается
неподвижным
и
по
отношению
к
которому
рассматривается
движение
других
тел
называется
телом
отсчёта
. 
Движение
тел
рассматривают
в
системе
 
отсчёта
, 
представляющей
собой
тело
отсчёта
, 
жестко
связанную
с
ним
систему
координат
и
вы
-
бранный
способ
измерения
времени
. 
Пример
. 
Пусть
материальная
точка
переместилась
за
время

t 
из
позиции
N 
в
позицию
M, 
которые
мы
фиксируем
в
прямоугольной
(
декартовой
) 
системе
координат
, 
рис
. 1.1. 

Конспект
лекций
 
6
В
заданный
момент
времени
положение
точки
по
отношению
к
этой
системе
характеризуется
тремя
координатами
x, y, z 
или
ра
-
диусом
-
вектором
r
(t), 
проведённым
из
начала
координат
в
данную
точку
. 
Движение
материальной
точки
определяется
скалярными
уравнениями
x=x(t); y=y(t); z=z(t),
(1.1) 
которым
соответствует
векторное
уравнение