Д. К. Оразалинова физикадан анықтамалық



жүктеу 1.18 Mb.
Pdf просмотр
бет1/9
Дата08.09.2017
өлшемі1.18 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9

 

Қазақстан республикасының білім және ғылым министрілігі 



 

А.Байтурсынов атындағы Қостанай мемлекеттік университеті 

 

Электроэнергетика және физика кафедрасы 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



Д.К.Оразалинова  

 

ФИЗИКАДАН АНЫҚТАМАЛЫҚ 

 

Оқу-әдістемелік құрал 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

Қостанай, 2017  



 



УДК 53(075) 



ББК 22.3 

О 65 

 

Рецензенттер: 

Джаманбалин Кадыргали Коныспаевич, ҚӘТУ ректоры 

Есимханов Саят Бакитович, А.Байтұрсынов атындағы ҚМУ, доцент 

Исинтаев Такабай Исинтаевич, А.Байтұрсынов атындағы ҚМУ, доцент 

 

 



 

Автор: 

Оразалинова Дамелі Қаирбекқызы, жаратылыстану магистрі, аға оқытушысы 

 

О 65 Оразалинова Д.К. 



 

 

 



Физикадан  анықтамалық:  жаратылыстану  және  техника  ғылымдар  және 

технологиялар  бағыты  бойынша  білім  алушылар  үшін  оқу-әдістемелік  құрал; 

Қостанай, 2017.-96 б. 

 

ISBN 978-601-7933-60-9 



 

 

Оқу-әдістемелік  анықтамалыққа  физика  курсының  негізгі  физикалық 



заңдары мен формулалары келтірілген.  

5В060400-Физика  және  техника  ғылымдар  мен  технология  бағыты  бойынша 

білім алушыларға арналған. 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



УДК 53(075) 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



ББК 22.3 

 

А.Байтұрсынов  атындағы  мемлекеттік  университетінің  Ғылыми-



әдістемелік кеңесімен бекітілген, 26.04. 2017  хаттама № 3 

 

ISBN 978-601-7933-60-9 



© Оразалинова Д.К.,2017

 

Мазмұны 



 

Кіріспе........................................................................................................ 



Механика.......................................................................................... 



 

1.1 Ілгерілемелі және айналмалы қозғалыстың кинематикасы 



мен динамикасы............................................................................... 

 



1.2 материалдық нүктемен қатты дененің ілгерілемелі 

қозғалыстың динамикасы............................................................... 

11 

 

1.3 Жұмыс және энергия.................................................................  13 



 

1.4 Қатты дене механикасы............................................................  15 

 

1.5 Тартылыс. Ӛріс теория элементтері........................................  18 



 

1.6 Сұйықтар механикасының элементтері..................................  20 

 

1.7 Арнайы салыстырмалылық теориясы..................................... 



22 

Молекулалық физика және термодинамика.................................  24 



 

2.1 Молекула-кинетикалық теория................................................ 

24 

 

2.2 Термодинамика негіздері..........................................................  32 



 

2.3 Термодинамиканың бірінші бастамасы.................................. 

35 

 

2.4 Нақты газдар. Сұйықтар...........................................................  37 



Электр және магнетизм...................................................................  40 

 

3.1 Кулон заңы.................................................................................  40 



 

3.2 Тұрақты электр тогы.................................................................  48 

 

3.3 Магнит ӛрісі...............................................................................  56 



 

3.4 Электромагниттік индукция.....................................................  62 

 

3.5 Максвеллдің теңдеулер жүйесі................................................  69 



 

3.6 Айнымалы электр тогы.............................................................  71 

 

3.7 Электромагниттік толқындар...................................................  79 



Толқындық оптика.......................................................................... 

81 

 

4.1 Жарық интерференциясы......................................................... 



81 

 

4.2 Жарық дифракциясы.................................................................  83 



 

4.3 Жарық поляризациясы..............................................................  92 

Қорытынды................................................................................................  95 

Қолданылған әдебиеттер тізімі............................................................... 

96 

 

 



 

 



Кіріспе 

 

Физика  пәнінен  қысқаша  анықтамалық  физика  курсының  негізгі 



формулаларымен  заңдарынан  тұрады.  Білім  алушылар  ӛзіндік  жұмыс  жасау 

кезінде  және  емтиханға  дайындалу  кезінде  қолдануы  мүмкін.  Кестеде  негізгі 

тұрақты  шамалары  еңгізілген,  олардың  белгіленуі  және  ӛлшем  бірлігі,  ӛзара 

байланыс формулалары келтірілген. 

Физика материя қозғалысының неғұрлым жалпы қасиеттері мен заңдарын 

зерттейді.  Ол  осы  заманғы  жаратылыстануда  жетекші  роль  атқарады.  Мұның 

ӛзі  физикалық  заңдардың,  теориялардың  және  зерттеу  әдістерінің  барлық 

жаратылыс ғылымдары үшін шешуші мәні барлығымен байланысты.  

Физика  —  қазіргі  заманғы  техниканың  ғылыми  негізі.  Электротехника, 

автоматика,  радиотелеметрия  және  техниканың  басқа  да  кӛптеген  салалары 

физиканың  сәйкес  бӛлімдерінен  дамып  ӛрістеді.  Ғылым  мен  техниканың  әрі 

қарай  дамуы  физика  жетістіктерінің  техника  мен  ӛндірістің  түрлі  салаларына 

одан әрі неғұрлым терең енуіне алып келеді.  

Жаратылыстану үшін және техниканы дамыту үшін физиканың мәні арта 

беруіне  байланысты,  физиканы  білу  қазіргі  қоғамның  әрбір  адамына  қажетті 

бола түсуде. 

Физиканы  оқып  үйрену  кезінде  дүниеге  ғылыми  кӛзқарасты 

қалыптастыру  процесі  тӛмендегі  негізгі  элементтерді  қамтиды:  оқып 

үйренілетін  физикалық  құбылыстардың  материялық  табиғатын  ашып  кӛрсету; 

құбылыстар  арасындағы  байланыстарды  тағайындау  және  оларды  дұрыс 

түсіндіру;  оқып  үйренілетін  физикалық  заңдардың  объективтік  сипатын  ашу; 

оқушыларды  табиғат  заңдарын  танып  білу  және  оларды  табиғатты  қайта 

ӛзгерту үшін пайдалану мүмкіндігіне кӛздерін жеткізу. 

 

 



 



1 Механика 



 

1.1  Ілгерілемелі  және  айналмалы  қозғалыстың  кинематикасы  мен 

динамикасы.  

 

Механика  ғылымы  –  макроскопиялық  денелердің  қозғалысы  мен  ӛзара 

әсерлесуін  зерттейтін  ғылым.  Механика  гректің  mechanike  деген  сӛзінен 

шыққан.  Бұл  машиналар  жайындағы,  оларды  құрастыру  ӛнері  жайындағы 

ғылым дегенді білдіреді. 

Халық аралық бірліктер жүйесі 



Өлшем  бірліктерінің  халықаралық  жүйесі  (фр.  Système  International 

d'unités,  SI)  —  ӛлшемдердің  халықаралық  қалыпы,  метрикалық  жүйесінің 

заманауи нұсқасы. 

SI  күнделікті  ӛмірмен  қатар  ғылым  және  техникада  әлемдегі  ең  кӛп 

пайдаланатын  бірліктер  жүйесі  болып  табылады.  Қазіргі  кезде  әлемнің  кӛп 

елдерінде  SI  заңды  түрдегі  бірліктер  жүйесі  ретінде  қабылданған  және  тіпті 

күнделікті  ӛмірде  дәстүрлі  бірліктерді  қолданатын  елдердің  ӛзі  осы  жүйе 

бірліктерін ғылымда әрқашан дерлік пайдаланады. Осы аздаған елдер (мысалы, 

АҚШ) дәстүрлі бірліктердің ӛзін SI бірліктерне ауыстырған. 

Бұл  жүйе  мына  ӛлшемдерге  негізделінеді:  ұзындық,  жол  және  орын 

ауыстыру үшін — метр, масса үшін — килограмм, уақыт үшін — секунд. 



Туынды физикалық шамалық өлшемін тепе-теңдік коэффициенті және 

негізгі  шамалардың  нышандарының  әртүрлі  дәрежелері  мен  осы  жүйеде 

қабылданған  физикалық  шамалармен  байланысып  жасалған  ӛрнекті  дәрежелі 

бір  мүшенің  формасындағы  ӛрнек  деп  атайды.  Бір  мүшеге  кіретін  негізгі 

шамалардың  нышандарының  дәрежелерін  бӛлшектерден  алады,  оқ  және  теріс 

қаралатын  шаманың  байланысы  негізгі  болып  табылады.  Шаманың 

туындысының  байланысы  жүйенің  басқа  шамалары  арқылы  шама 

туындысының  анықтау  теңдеуімен  ӛрнектеледі.  Шама  туындысының  ӛлшемі 

олардың  ӛлшемдерінің  орнына  анықтайтын  теңдеуіне  алмастыру  жолымен 

анықталады. 

 

1 кестеде негізгі физикалық тұрақтылардың сан мәндерімен белгіленулері 



және ӛлшем бірліктері келтірілген. 

 

1 Кесте Негізгі тұрақты шамалары 

 

Тұрақты шаманың  атауы 



белгі

ленуі 


мәні 

ӛлшем 


бірлігі 

Гравитациялық тұрақтысы 

6,672


11

10

 



2

2

кг



м

Н

 

Еркін түсу үдеуі 



9,8065 


2

с



м

 

Атмосфералық қысым 



p

0

 



101325  Па 

Авогадро тұрақтысы 

Na 

6,022045


23

10

  Моль-1 



Идеал газдың 1 молі кӛлемі 

V

0



 

22,41383  м

3

/моль 


 

Газ тұрақтысы 



8,31 


мольК

Дж

 

Больцман тұрақтысы 



1,38


23

10

  Дж/К 



Вакуумдегі жарық жылдамдығы 

3



8

10

  м/с 



Магниттік тұрақтысы 

0

 



4

6

7



10

25

,



1

10

  Гн/м 



Электрлік тұрақтысы  

0

 



8,85

12

10



  Ф/м 

Электронның тыныштық массасы 

me 

9,1


31

10

  кг 



Протонның тыныштық массасы 

mp 


1,67

27

10



  кг 

Нейтронның тыныштық массасы 

mn 

1,6749


27

10

  кг 



Элементарлық заряд 

1,6



19

10

  Кл 



Зарядтың массаға қатынасы-меншікті 

заряд 


e/me 

1,76 


11

10

  Кл/кг 



Фарадей тұрақтысы 

9,648456



4

10

  Кл/моль 



Планк тұрақтысы 



h

2

 



6,62

34

10



 

1,05


34

10

 



Дж

с

 

 



1 ші бор орбита радиусы 

a

0



 

0,529


10

10

  м 



Электронның тыныштық энергиясы 

mec2 


0.511034  МэВ 

Протонның тыныштық энергиясы 

mpc2 

938.2796  МэВ 



Нейтронның тыныштық энергиясы 

mnc2 


939.5731  МэВ 

 

Кейбір  физикалық  шамаларын  (ӛте  үлкен  сан  мәнімен  немесе  ӛте  кіші 



мәнімен берілген) қысқартылған ӛлшем бірлігімен беруі ыңғайлы, сондықтан 2 

кестеде  жиі  кездесетін  ӛлшем  бірліктердің  атаулары,  белгіленуі,  ӛлшем 

бірліктері де келтірілген.  

 

2 кесте Есептерде кездесетін кейбір қысқартылған ӛлшем бірліктер 



 

қосым


ша 

 

сан 



мәні 

қосым


ша 

 

сан 



мәні 

қосым


ша 

 

 сан    



мәні 

қосым


ша 

 

сан 



мәні 

экса 


Э 

18 


мега 

М 



деци 

д 

-1 



Нано 

н  -9 


пета 

П 

15 



кило 

к 



санти 

с 

-2 



пико 

п  -12 


тера 

Т 

12 



гекто  г 

милли  м 



-3 

фемто 


ф  -15 

гига 


Г 

дека 



да 

микро 



мк  -6 

атто 


а  -18 

 

Динамика және статикадағы кейбір шамаларының белгіленуі және 



мағыналары 3 кестеде келтірілген. 

 

3 кесте Динамика және статика шамалары 



 

Белгіленуі  ӛлшем 

бірлігі 

мағынасы 



Н 

күш 



 



кг·м/с 

импульс 


м/с2 


үдеу 

кг 


масса 

м/с 


жылдамдық 

P  

Н 

Дене салмағы 



м/с2 


Еркін түсу үдеуі 

Дж 


энергия 

Дж 


жұмыс 

Вт 


қуат 

с 

уақыт 



кг·м2 


Инерция моменті 

кг·м2/с 


Импульс моменті 

Н·м 


Күш моменті 

ω 

с-

1



 

Бұрыштық 

жылдамдық 

l

 

м 

Куш иіні 



 

Кез  келген  дененің  механикалық  қозғалысын  қарастыру  кезінде 

механиканың  негізгі  міндетін  шешу  үшін  бірнеше  тәсілдер  қолданылады. 

Олардың бірі координаталық тәсіл.  

Дененің қозғалыс кезінде орнын анықтау үшін бастапқы нүктеден соңғы 

нүктелсіне дейінгі бағытталған радиус –векторы мен белгілейді.  

 

 

 



Сурет 1 –Радиус-вектор 

 

Радиус-вектор,  материалдық  нүктенің  кеңістікте  орнын  анықтайтын 



вектор: 

k

z

j

y

i

x

r

, радиус вектордың модулі:  

 

2

2



2

z

y

x

r

r

  

 



(1) 

 

Қозғалыстың координаттық тәсілінің кинематикалық теңдеуі  



 

r

 



2



 



 

)



(

),

(



),

(

t



z

z

t

y

y

t

x

x

 

 



(2) 

 

Жол ұзындығы  



 

)

(t



s

s

 

 



 

 

 



(3) 

 

Жылдамдық  –  қозғалыстың  жылдам  жасалатындығын  және  кез  келген 



уақыт мезетіндегі бағытын анықтайтын векторлық шама.  

а) орташа жылдамдық векторы 



t

r

v

 

б) Лездік жылдамдық векторы 



r

dt

r

d

t

r

v

t

0



lim

 

в)  Лездік  жылдамдық  модулі  -  жүрілген  жолдың  уақыт  бойынша  алынған 



туындысына тең: 

dt

ds

t

s

v

v

t

0

lim



 

г)  Бірқалыпсыз  қозғалыстың  орташа  жылдамдығы  (орташа  жолдық 

жылдамдық) 

t

s

v

 

 



Жол ұзындығы уақыт интервалында: 

1

t

 ден 

2

t



 ге дейінгі уақыт аралығында 

жүріп ӛткен жол ұзындығы:  

 

2

1



)

(

t



t

dt

t

v

s

   


(4) 

 

Бірқалыпты түзу сызықты қозғалыс үшін 



t

v

s

 

 



Үдеу  –  жылдамдықтың  сан  жағынан  және  шамасы  жағынан  тез 

ӛзгеретіндігін сипаттайтын шамасы. 

 

а) Орташа үдеу: 



t

v

a

 

б) Материалдық нүктенің лездік жылдамдығы:  



 

r

dt

r

d

v

dt

v

d

t

v

a

t



2

2



0

lim


   

 (5) 


Үдеу  векторы  жазық  қисықсызықты  қозғалыс  жағдайында  екі 

құраушысының қосындысына тең:  

 

a

a

a

n

   


 

 

 



 

 

(6) 



 

 

Тангенциал  үдеу-  жылдамдықтың  модуль  жағынан  тез  ӛзгеретіндігін 



сипаттайтын шама:  

 

dt



dv

a

 

 



(7) 

 

Нормаль  (центргетартқыш)  үдеу  траекторияға  нормаль  бойымен 



бағытталған  және  жылдамдықтың  бағыты  жағынан  тез  ӛзгеретінлігін 

сипаттайтын шамасы:  



R

v

a

n

2

 



 

(8) 


 

Толық үдеудің шамасы:  

 

2

2



a

a

a

n

  

 



(9) 

 

Айнымалы (ӛзгермелі) қозғалыс кезіндегі жүрілген жол:  



 

2

2



0

at

t

v

s

   


(10) 

 

 «-»  таңбасы-бірқалыпты  кемімелі  қозғалыс  үшін,  ал  «+»  таңбасы 



бірқалыпты үдемелі қозғалыс үшін алынады. 

 

 



Айнымалы (ӛзгермелі) қозғалыс кезіндегі жылдамдық:  

 

at



v

v

0

 



(11) 

 

 



 мұндағы 

0

v

- бастапқы жылдамдық. 

Бұрыштық жылдамдық:  

 



dt



d



dt



d

  

 



 

(12) 


Бірқалыпты айналмалы қозғалыс кезіндегі бұрыштық жылдамдық:  

 

n



T

t

2

2



   

 

 



 

(13) 


 

мұндағы 


T

- айналу периоды, 



t

N

n

/

- айналу жиілігі,  



N



t

уақыт ішінде дене жасаған айналу саны 

 


 

10 


Бұрыштық үдеу 

dt

d

, немесе 



t

0

 



Бірқалыпты айналмалы қозғалыс үшін айналу бұрышы: 

t

Бірқалыпты айнымалы (ӛзгермелі) қозғалыс үшін айналу бұрышы:  



 

2

2



0

t

t

  

(14) 



 

Бірқалыпты  айнымалы  (ӛзгермелі)  қозғалыс  кезіндегі  бұрыштық 

жылдамдық 

t

0

, мұндағы 



0

- бастапқы бұрыштық жылдамдық  

Бұрыштық  және  сызықтық  шамалар  арасындағы  байланыс: 

,

R



s

 

R



v



R



a



R



a

n

2

,  мұндағы 



R

-  нүктенің  айналу  осіне  дейінгі 

қашықтығы.  

 

 



 

 

 



 

 

11 


1. 2. Материалдық нүктемен қатты дененің ілгерілемелі қозғалыстың 

динамикасы.  

 

Ньютонның  бірінші  заңы  (инерция  заңы):  Материалдық  нүкте  (дене) 

бірқалыпты түзу сызықты қозғалыс немесе тыныштық күйін, басқа денелер оны 

ӛзгерптегенше сақтайды.  

Күш  –денеге  басқа  денелер  жағынан  механикалық  әрекеттің  ӛлшемі 

болып  табылатын  векторлық  шама,  нәтижесінде  дене  не  ӛлшемдерімен 

пішіндерін ӛзгертеді не үдеу алады. 

F

күш, егер оның модулі мен кеңістіктегі 

бағыты  берілген  болса  және  түсіру  нүктесі  берілген  болса,  толық  берілген 

болып табылады. Ӛлшем бірлігі (Н) Ньютон. 

Масса  (

m

)  материяның  инерциондық  және  гравитациялық  негізгі 

қасиеттерін анықтай алатын физикалық шама. Ӛлшем бірлігі – килограмм.  

Импульс 


(қозғалыс 

мӛлшері) 

–материалдық 

нүктенің 

оның 

жылдамдығына кӛбейтіндісіне тең векторлық шама 



v

m

p

Ньютонның  екінші  заңы  (материалдық  нүкте  динамикасының  негізгі 



теңдеуі  немесе  ілгерілемелі  қозғалыс  динамикасының  негізгі  теңдеуі): 

dt

p

d

dt

v

d

m

a

m

F

; немесе 



t

p

t

m

F

 

Осы  заңды  траекторияға  нормаль  және  тангенциал  проекцияларына 



анықтап алып да жазуға болады 

dt

dv

m

ma

F



R



m

R

mv

ma

F

n

n

2

2



 

Ньютонның  үшінші  заңы.  Материалдық  нүктелердің  (денелердің)  бір-

біріне әрекеті бағыты жағынан қарама-қарсы, сан жағынан ӛзара тең. Бір-біріне 

әрекет  жасап  тұрған  екі  нүктенің  күші  әрқашанда  модуль  жағынан  тең,  ал 

бағыты жағынан қарама-қарсы және бір бағыт бойымен бағытталған.  

 

2



1

F

F

 

(15) 



 

Элементарлық күш импульсі: 



dt

F

md

, немесе 



m

t

F

 

 



Сырғанау  үйкеліс  күші 

fN

F

тр.

,  мұндағы 



f

-  сырғанау  үйкеліс 

коэффициенті, 

N

 нормал қысым күші, немесе нормаль реакция күші.  

Домалау  үйкеліс  күші 

r

N

f

F

к

тр

,  мұндағы 



к

f

  -домалау  үйкеліс 

коэффициенті, 

r

 - домалап тұрған дененің радиусы.  

Ауырлық  күші 

g

m

P

  жер  бетіне  жақын  орналасқан  кез  келген 

материялық бӛлшекке әсер ететін күш. 

Салмақ


)

(

a



g

m

P

 -дененің тіреуішке немесе ілмеге әсер ееттін күш 

Серпімділік  күш 

r

k

F

,  мысалы:  серіппенің  созылу  немесе  сығылу 

кезіндегі деформацияның  серпімділік күші 

kx

F



k

-  серіппе  қатандығы, 

x

  - 


серпімді деформация.  

 

 



 

12 


Тұйық жүйе үшін импульстің сақталу заңы:   

 

n



i

i

i

const

v

m

p

1

   



(16) 

 

немесе 



`

2

`



0

2

1



p

p

p

p

 немесе 


`

2

2



`

1

1



2

2

1



1

m

m

m

m

 

Материалдық нүктелердің  масса центрлерінің координаталары.  



 

i

i

i

C

m

x

m

x

 , 


i

i

i

C

m

y

m

y



i



i

i

C

m

z

m

z

 

 



 

(17) 


 

Жүйенің барлық нүктелердің массасы бір материалдық нүкте массасында 

«жинақталған»  масса  центрі  әсер  ететін  сыртқы  күштердің  геометриялық 

қосындысына тең нүкте ретінде қозғалады. 

 

n

i

i

C

F

dt

v

d

m

1

 



 

(18) 


 

массасы айнымалы дененің қозғалыс теңдеуі (Мещерский теңдеуі)  

 

p

F

F

a

m

  

 



(19) 

 

мұндағы



dt

dm

u

F

p

  -  реактивті  күш  (



u

  -  ракетадан  газдың  ағып  шығу 

жылдамдығы)  

Ракета жылдамдығын анықтаудың Циолковский формуласы:  

 

m

m

u

v

0

ln



   

(20) 


Ол мынаны кӛрсетіді: 

1)  ракетаның  соңғы  массасы  неше  есе  артық,  сонша  ракетаның  старттағы 

массасы артық болуы мүмкін; 

2)  газдардың  ағып  шығу  жылдамдығы  неше  есе  артық  болады,  сонша  соңғы 

массасы да стартты ракета массасында артық болуы мүмкін. 

Бұл  ӛрнектер  релятивистік  емес  қозғалыстар  үшін  алынған,  яғни 

жылдамдықтары жарықтың вакуумдегі жылдамдықтардан аз болған жағдайлар 

үшін ғана мәлім. 

 

 

 



 

 


 

13 


жүктеу 1.18 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет