Физика 1

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Физика кафедрасы

 

 

ФИЗИКА 1

 

5В070200 – Автоматтандыру  және басқару  мамандығында оқитын студенттер үшін
есептеу-сызба жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

 

Алматы, 2013

 

ҚҰРАСТЫРҒАНДАР: Мажитова  Л.Х., Ахметкалиев Р.Б., Наурызбаева Г.Қ. Физика 1:  5В070200 – Автоматтандыру  және басқару  маманды-ғында оқитын  студенттер үшін есептеу-сызба жұмыстарды орындауға арналған  әдістемелік нұсқаулар. - Алматы: АЭжБУ, 2013.- 35 б.

 

Әдістемелік нұсқаулар есептік-сызба жұмыс тапсырмаларынан (ЕСЖ), әдістемелік ұсыныстар мен ЕСЖ мазмұны мен орындау шарттарынан (сырттай оқу бөлімі студенттері үшін – бақылау жұмыстарынан), қажетті әдебиеттер тізімінен тұрады.  

          Сур. 28, кесте 3, әдеб. көр. –  18 атау.

 

 

Пікір беруші: аға оқытушы  Елеукулов Е.О.

 

«Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2013 жылғы қосымша жоспары бойынша басылады.

 

 

Ó «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2013 ж.

 

               Кіріспе

 

Физика курсын оқып үйрену жоғары техникалық оқу орнының түлектерінің инженерлік-техникалық білімінің, дағдысы мен машықтарының негізін құрайды. Олардың ғылыми дүниетанымын қалыптастырады.

Курстың негізгі мақсаттары:

а) классикалық физика теориялары мен оның негізгі заңдарын, сондай-ақ физикалық зерттеулер әдістерін қолдану арқылы студенттердің біліктіліктері мен дағдыларын қалыптастыру;

б) студенттердің шығармашылық ой-танымы мен ғылыми дүниетаны-мын, өзіндік танымдық іс-әрекет дағдыларын және физикалық құбылыстарды модельдеу біліктілігін қалыптастыру.

          Физика 1 курсы бойынша классикалық физиканың «Механика», «Статистикалық физика және термодинамика», «Электродинамика» бөлімдері оқытылады.

          Студенттердің физиканы оқып үйренуде алған білімдері мен біліктіліктері «Электротехника теориясының негіздері», «Теориялық механика», «Қолданбалы механика», «Техникалық гидродинамика», «Гидравлика», «Жылутехникалық өлшеулер» сияқты техникалық пәндерді оқуда негіз бола алады.

          Физика 1 курсы  үш  кредиттен (модульден) тұрады, күндізгі оқу бөлімінің студенттері күрделілігіне қарай үш деңгейге бөлінген (А,В,С – таңдау бойынша) модуль ретіне сәйкес есептік-сызба жұмыстарды, сырттай оқу бөлімінің студенттері бақылау жұмыстарын орындайды. Нұсқаның нөмірін студенттің өзі таңдап, оны практикалық сабақ жүргізетін оқытушы бекітеді. Сырттай оқу бөлімінің студенттерінің бақылау жұмыстарын орындау тәртібі төменде келтірілген.

 

                    1 «Физика 1» пәнін үйренудегі ұсыныстар

 

Бұл пәнді оқып үйрену кезінде, біріншіден, классикалық және қазіргі физиканың негізгі түсініктерін, заңдылықтары мен ұстанымдарын түсініп алу қажет, одан кейін оларды ары қарай зерттеу жүзеге асырылады. 

«Механика» бөлімінде ең бірінші мыналарға назар аудару керек:

- ілгерілемелі және айналмалы қозғалыстардың кинематикалық және динамикалық сипаттамалары және олардың байланысы. Ол үшін векторлық алгебраның математикалық аппараты, дифференциалдау мен интегралды есептеулерді білген маңызды;

- консервативті және консервативті емес күштердің ерекшеліктерін ескеріп, жұмыс пен энергияны түсіну;

- импульстің, импульс моментінің, механикалық энергияның сақталу заңдарын, олардың уақыт пен кеңістіктің симметриялы ең негізгі қасиеттерінен байқалатын жан-жақтылығын;

- физикалық есептерді сақталу заңдарын қолданып шешудің тиімділігін;

- классикалық физиканың қолдану шекарасын.

«Статистикалық физика және термодинамика» бөлімінде макроскопиялық жүйенің физикалық қасиеттерін зерттеудің бір-бірінен ерекшеленетін және бір-бірін толықтырып тұратын статистикалық және термодинамикалық әдістерін меңгеру қажет. Әсіресе статистикалық таралулар (Максвеллдің, Больцманның), термодинамиканың заңдары, энтропия түсінігі және осы энтропияға байланысты термодинамиканың екінші бастамасын статистикалық пайымдауға жіті назар аудару керек.

«Электростатика және тұрақты ток» бөлімінде мыналарды: денелерге электр өрісінің зарядталған әсер етуін, осы өрістің сипаттамаларын (кернеулік пен потенциал) және олардың қасиеттерін түсіндіретін негізгі                                                      1) электростатикалық өріс циркуляциясы туралы,                                                              2) Гаусс теоремаларын түсініп алған дұрыс.

Есеп шығарғанда суперпозиция принципі мен Гаусс теоремасын қолдана білу керек.

Өткізгіштерде зарядтардың таралуы және электр өрісіндегі диэлектриктер жайлы білу де аса маңызды сұрақ болып табылады. Жалпылама Ом заңын оқып үйренгенде потенциалдар айырымы, электр қозғаушы күш, кернеу туралы түсініктердің физикалық мағыналарын айыру керек.

«Электромагнетизм» бөлімінде магнит өрісінің сипаттамалары мен қасиеттерін оқи отырып, магнит өрісі мен электростатистикалық өрістің ұқсастықтары мен айырмашылықтарын (потенциалды және құйынды сипат, өріс туғызатын көздердің болу-болмауы, электр зарядтарына өрістің әсері) ұғыну қажет.

2 Бақылау жұмыстарын орындауға және тапсыруға қойылатын жалпы талаптар

Физика есептері сан алуан құрастырылып келетіндіктен, оларды шығарудың бірыңғай жолы жоқ, дегенмен де есептерді шығарғанда мыналарды естен шығармаған жөн:

- есептің мағынасын түсіне білу, мазмұнына талдау жасап, берілген жүйе немесе дене қандай жағдайда қарастырылып отырғанын ойластырып алып, есептің мағынасын аша түсетіндей және ары қарай оның шығарылуын жеңілдететіндей сызбасын, графигін немесе суретін салып алу керек;

- қарастырылып отырған жағдайда физиканың қандай заңдарын қолдануға болатындығын ойластырып, оны алдымен жалпы түрде жазып көрсету керек, одан кейін сол заңды осы есепке қолданып, теңдеудің әрбір белгісі нені білдіретінін түсіну керек;

- есепті жалпы түрде жазып, жұмыс (есептеу) формуласын алыңыз. Есептің шартында берілген мәндер ізделініп отырған физикалық шаманы өрнектейтін жұмыс (есептеу) формуласына ғана қойылып шығарылады;

- есептеулер жүргізген кезде, оны қалай жуықтап шығаруды білу керек. Формулаға қойылған мәндердің барлығы да бір бірліктер жүйесінде болуы керек (ХБ жүйесінде болғаны дұрыс);

- қажет болған немесе кейбір жағдайларда есеп жауабының дұрыстығын тексеру керек, бұл есептің қатесіз шығуына көмектеседі.

          Барлық ЕСЖ мен бақылау жұмыстары дәптерде (12 беттік) немесе компьютермен жазылып тапсырылады. 1-бет төменде келтірілгендей етіліп толтырылады.

 

Мысал1-бетті толтырудың үлгісі 

«Физика 1» пәні бойынша ЕСЖ №1, М 1 . 

БАУк – 10 –1 тобының студенті Сайлаубеков Н.С.

Нұсқа 15 (Шифр 255327).

          Әр жұмыс бөлек дәптерде орындалады. Жұмыс таза, суреттер – сызғыштың көмегімен, қарындашпен салынылуы керек. Есептің шарты қысқартусыз толығымен жазылады және «Берілгені» деп басталып, жалпыға бірдей белгілеулермен белгіленуі тиіс. Әрбір есеп физикалық шамалардың мағыналарын түсіндіретін анықтамалармен, физикалық заңдылықтармен, сызбалармен, суреттермен жалпы түрде (әріптік белгілеулер) шығарылуы тиіс. Одан кейін сан мәндерін қойып, есептеп, соңында ізделініп отырған физикалық шаманың өлшем бірлігін жазып қоюы керек. Есептеулер жүргізгенде жуықтап есептеулер ережесін пайдаланып, есептің жауабын қатесіз, түсінікті етіп жазу керек.

         Бетте мұғалімнің ескертпелері мен түзетулеріне орын қалдырылуы керек.

Жұмысының аяғында студенттің тапсырмаларды орындау үшін пайдаланылған әдебиеттердің тізімі көрсетіледі.

Сырттай оқу бөлімінің студенті өз бақылау жұмысын электронды пошта арқылы жіберетін болған жағдайда да, жоғарыдағы шарттарды орындауы керек. Егер бақылау жұмысы дұрыс орындалмай, өзіне қайтарылып берілсе, көрсетілген қателіктермен жұмыс жасалып, қайтадан алдыңғы бақылау жұмысымен бірге тапсырылады. Пікір жазушы есептің шығарылуы бойынша сұрақтармен студентті әңгімеге тартуға құқылы.                                                  

 

2.1 Есеп шығару үлгісі

 

Есеп №1.  Жылу машинасы идеал газбен 1-2 изохоралы қыздыру, 2-3 адиабаттық ұлғаю, 3-1 изотермалық сығылу процестерінен тұратын қайтымды цикл жасайды. Цикл кезіндегі температураның максималь  мәні Тmax= 400К, ал минималь  мәні – Tmin= 300К. Циклдің ПӘК-ін табыңыз. Егер жылу машинасы қайтымды Карно циклімен қыздырғыш пен суытқыштың температураларының осындай мәнімен жұмыс жасаса, машинаның ПӘК қандай болар еді?

Берілгені:

Тmax = 400К               

Tmin = 300К

___________

Берілген циклдің P-V диаграммасын саламыз:

Жылу машинасының ПӘК-і   

                                 

                                         .

 

Жүйенің алатын Q1 және беретін – Q2 жылуын табу үшін термодинамиканың 1-бастамасын пайдаланамыз:

1-2, изохоралық қыздыру:   .

2-3, адиабаттық ұлғаю: .

3-1, изотермалық сығылу: .

Диаграммадан Тmax = T2, Tmin = T1 екендігі көрініп тұр. Сондықтан                                                                                                    

                                               .                                  (1)

Көлемдердің  қатынасын температуралардың   қатынасымен алмастырып, адиабата 2-3 теңдеуін пайдаланып және   екендігін ескеріп, былай жазуға болады:

 

        .                                                 (2)

(2) теңдеуді (1)-ге қойсақ

.

Теңдеуді түрлендіреміз

.

Соңында

.

Карно циклі бойынша

.

 

Жауабы:    ;      .

 

Есеп №2. Радиусы R=1, біркелкі зарядының сызықтық тығыздығы t=20 нКл/м болатын ұзын   цилиндр айналасында электр өрісі пайда болады. Осы өрістің цилиндрдің  бетінің ортаңғы бөлігінен  және   қашықтықта орналасқан екі нүктесінің потенциалдар айырымын анықтаңыз.

Берілгені:              Шешімі:

R=1 см                  Потенциалдар айырымын анықтау    үшін

t=20 нКл/м           өріс кернеулігі мен потенциалының

           өзгеруі арасындағы     

              байланысты пайдаланамыз.

______________________

                                                                                                                                 

                                                                                                   2 сурет

 

Цилиндр  айналасындағы өріс үшін бұл қатынастар былай жазылады: 

 

немесе:

.

 

Осы өрнекті интегралдап цилиндр осінен   және   қашықтықтардағы нүктелердің потенциалдар айырымын анықтауға болады:

 

                                        .                                     (1)

 

Цилиндр ұзын болғандықтан, оның орта шетіне жақын нүктедегі өріс кернеулігін анықтау үшін шексіз ұзын цилиндр тудыратын өріс кернеулігінің өрнегін қолдануға болады:

 

                                         .

Осы өрнекті  (1) формулаға қойып, алатынымыз:

                                       

немесе:                                     

                                           ,                              (2)

         

          мұндағы  ; .

         

Қорытқы (2) өрнегіне r1,  r2 шамаларын ескере отырып, мәндерін қойып, есептеулер жүргіземіз:

                                       

.

 

          Жауабы:     

   ЕСЖ  № 1 -  №1 модуль бойынша  ЕСЖ  тапсырмаларының  нұсқалары.

1кесте - № 1 есептік-сызба жұмыстың мақсаты - механика бөліміндегі есепте -

рін шығару арқылы теориялық білімдерін көрсету

 

Деңгей

Нұсқа

Байпақбаев Т.С., Майлина Х.Қ. Жалпы физика курсы бойынша есептер жинағы. -А., 2003.

Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсы бойынша есептер жинағы.  -А., 1974.

А қосымшасы

 

А

1

 1.28, 2.2, 2.29

3.12

5, 17

2

 1.27, 2.3, 2.26

3.6

3, 14

3

 1.33, 2.4, 3.12

2.40

1, 11

4

 1.34, 2.41, 3.18(а)

3.7

2, 13

5

 1.31, 2.5, 2.40

3.8

7, 19

6

 1.30, 2.43,3.18(б)

2.108

6, 20

7

1.4, 1.32, 2.45, 3.17

2.38

9, 16

8

 1.42, 2.50, 3.14

2.39

8, 18

9

 1.43, 3.3, 3.40

2.36

10, 15

10

 1.29, 3.10, 3.12

2.41

4, 12

В

11

 2.6, 2.31, 3.26

3.72

21, 33

12

 2.10, 3.72, 3.28

3.8

22, 31

13

 2.30, 3.27, 3.73

3.15

23, 34

14

 2.32, 3.34, 3.69

3.12

24, 43

15

 2.39, 3.35(2), 3.41

2.89

25, 38

16

 2.36, 3.35(1), 3.42

2.19

26, 37

17

 2.35, 3.11(1), 3.36

2.59

27, 30

18

 2.50(2), 3.11(2)

3.34, 3.8

28, 39

 

19

 3.13, 3.11(3), 3.65

2.71

32, 41

20

 3.19, 3.35(3), 3.71

2.44

35, 42

21

 3.42, 3.24, 3.38

 2.89

36, 40

22

 3.22, 3.41, 3.72

2.43

29, 44

С

23

 2.7, 3.23, 3.37(3)

2.91

46, 51

24

 2.8, 3.37(1), 3.73

2.108

47, 52

25

 2.9, 3.37(2), 3.66

2.109

45, 53

26

 2.12, 3.45, 3.63

2.26

48, 50

27

 2.13, 3.44, 3.75

2.24

49, 54

 

А қосымшасы

 

1. “Санақ жүйесі” дегеніміз не? Санақ жүйесінің механикалық қозғалысты сипаттауда қандай маңызы бар? Механикада санақ жүйелерін қалай ажыратады?

2.  s(t) жолдың графигіне сәйкес келетін u(t) жылдамдықтың  графигін тұрғызыңыз (А.1 суретті қараңыз). Берілген мәліметтерден әртүрлі уақыт мезеттері үшін дененің үдеуін анықтауға бола ма?

 

А.1сурет

 

3. Бөлшек қисық сызықты траектория бойынша қозғалады. Келесі өрнектердің физикалық мағыналары қандай?

а) ;

б) ;

 в) ;

 г) ;

 д) ;

 е) ,

  мұндағы - бөлшектің жылдамдығы; - бөлшектің үдеуі.

4.  Бөлшек радиусы R шеңбер бойымен бірқалыпты қозғалады. - радиус-вектор, ол шеңбердің центріне қатысты бөлшектің орнын анықтайды.

 а) t < Т және t = Т кездегі , ,  салыстырыңыз;

б)  немесе   өрнектерінің қайсысы нөлге тең емес?

5.  Егер материялық нүкте үйірілген жазық спираль бойымен бірқалыпты қозғалған болса, нүктенің үдеуінің модулі қалай өзгереді? Тарқатылған жазық спираль бойымен қозғалса ше?

6. Ньютонның үшінші заңы. Әсер және қарсы әсер. Олардың айырмашылықтарының субъективті сипаттамасы. Мысал келтіріңіз.

7.  Неліктен динамикалық үйкеліс күштерінің жұмысы әрқашан теріс? Механикада қандай үйкеліс күштері бар? Олар неге тәуелді?

8. Массасы m түзу бойымен  тұрақты жылдамдықпен қозғалады (А.2 суретті қараңыз). Бөлшектің О нүктесіне қатысты  импульс моментінің өрнегін (векторлық және скалярлық түрде) жазыңыз.  векторының бағытын көрсетіңіз. Берілген жағдайда қозғалыс кезінде бөлшектің импульс моментінің бағыты мен модулі өзгермейтінін дәлелдеңіз.

 

 

                                                А.2 сурет

 

9. Аз және шекті орын ауыстыруларда күштің жұмысы қалай өрнектеледі? F(S) графигінен жұмысты анықтауға бола ма? Жауабыңызды түсіндіріңіз.

10.  Қатты дененің инерция моменті: анықтамасы және физикалық мағынасы. Абсолют қатты денені инерция моментінің бір ғана тұрақты мәнімен сипаттауға бола ма? Неліктен?

11.  Динамикада  күш пен m масса қалай анықталады? Осы физикалық шамаларға тән қандай қасиеттер бар? Күштердің әсерлесуінің тәуелсіздік заңын түсіндіріңіз. Күштердің суперпозиция принципін тұжырымдаңыз.

12.  «Инерция» және «инерттілік» ұғымдарына анықтама беріңіз. Дене  жылдамдығы  болғанда, ілгерілемелі және айналмалы қозғалыс кездерінде дене инерттілігінің өлшемін қандай шама атқарады?

13. Центрге тартқыш күш. Оның өзіңіз білетін басқа күштерден айырмашылығы қандай? Центрге тартқыш күш жұмыс істей ме? Жауабыңызды түсіндіріңіз.

14. «Энергия» ұғымына анықтама беріп, осы шаманың негізгі қасиеттерін атаңыз. Кинетикалық және потенциалдық энергиялар. Кинетикалық және потенциалдық энергиялардың қасиеттеріндегі айырмашылықтары қандай? (Бөлшектің немесе бөлшектер жүйесінің осы және басқа энергиясының қалай анықталатынына назар аударыңыз).

15. Сіздің аяғыңызды еденге тигізбей, айналып қозғала алатын орындықта отыр деп қарастырайық. Сіз орындықта отырып, орындықтың жиегінен итеру арқылы өзіңізді айналдыра аласыз ба? Жауабыңызды түсіндіріңіз.

16.  Массасы m2 , жылдамдығы  шар тыныштықта тұрған массасы m1 шарға соғылады (А.3 суретті қараңыз). Соқтығысқаннан кейінгі шарлардың  және   жылдамдықтарының бағыттары суретте көрсетілгендей болуы мүмкін бе? Егер жылдамдықтардың бағыттары дұрыс көрсетілді деп есептесеңіз, a бұрышының шартын тұжырымдаңыз.

 

 


Соқтығысқанға дейін                    Соқтығысқаннан кейін

 

                                          А.3 сурет

 

17. Траекторияның қандай да бір нүктесінде бөлшектің потенциалдық энергиясы U=5 Дж. Осы нүктеде берілген мәлімет арқылы бөлшекке әсер етуші күшті анықтауға бола ма? Жауабын түсіндіріңіз.

          18. Ағысқа қарсы жүзген адам үлкен кедергінің әсерінен  жағаға қатысты орын ауыстырмайды. Осы жағдайда адам қандай да бір жұмыс жасай ала  ма? Егер адам жүзбей, судың бетінде ағыспен бірге қозғалып, орнын ауыстырса ше?

         19.  Күштердің әсерлесуінің тәуелсіздік заңын түсіндіріңіз. Күштердің суперпозиция принципін тұжырымдаңыз.

          20.   Ұшақ солтүстік жарты шардан мередиан бойымен  оңтүстікке қарай қозғалып барады. Жердің тәуліктік айналуы ұшақтың қозғалысына әсер ете ме? Жауабыңызды нақтылап жазыңыз.

         21. Масса мен абсолют қатты дененің инерция моментінің  ұқсастықтарын көрсетіңіз.

         22. Бөлшектің нормаль үдеуі модулі бойынша тұрақты. Тангенциал үдеудің қозғалыс бағытына проекциясы:

а) нөлге тең;

б) оң;

в) теріс болған жағдайлардағы бөлшектің траекториясының пішіні қандай болады?

         23. Орталық күш өрісі дегеніміз не? Барлық орталық өрістер олардың табиғатына тәуелсіз потенциалды болатынын дәлелдеңіз.  Нүкте тұрақты нормаль үдеумен тарқатылған спираль бойымен қозғалады. Осы жағдайда нүктенің сызықтық және бұрыштық жылдамдықтары қалай өзгереді?

       24. Инерциялық емес санақ жүйесі. Инерциялық емес санақ жүйелерінде неге инерция күштерін ескеру керек? Олардың денелер арасындағы әсерлесу күштерінен айырмашылығы қандай?

25. Математикалық маятниктің шекті қалпындағы жібінің керілу күшінің модулін конустық маятниктің жібінің керілу күшінің модулімен салыстырыңыз. Жіптердің ұзындығы, денелердің массасы, маятниктердің ауытқу бұрышы бірдей.

26. Материялық нүктенің қозғалысы x=х0+at3, y=y0-bt теңдеулерімен берілген, мұндағы a, b-const. Нүктеге әсер етуші күштер:

а) модулі бойынша;

б) бағыты бойынша өзгере ме?  t уақыт мезетінде координата басына қатысты осы күштің моменті неге тең?

27.  Жіп оралған цилиндр екі горизонталь параллель білеулердің үстінде жатыр (А.4 суретті қараңыз). Жіптің ұшы білеулердің арасынан жіберілген және оған F тұрақты күш түсірілген. Цилиндр мен білеулердің арасындағы үйкеліс коэффициенті k. Цилиндр орын ауыстыра ма? Қай жаққа? Динамика теңдеулерінің көмегімен жауабыңызды түсіндіріңіз.

 

                         А.4 сурет

 

28.  Массивті цилиндр түріндегі гироскоп суретте көрсетілген тілшенің бағытына сәйкес айналады. Меншікті импульс моменті қайда бағытталған? Ол неге тең?  Егер гироскоптың осіне А.5 суретте көрсетілген бағытта күш түсірсек, қандай өзгеріс болады?

 

                               А.5 сурет                          

 

29. Денемен жасалынған жұмыс санақ жүйесіне байланысты бола ма? Санақ жүйесін таңдау жұмыс пен кинетикалық энергияның байланысы туралы теоремаға әсер ете ме?

30.  Нүктелік массаның

а) біртекті ауырлық өрісі;

б) гравитациялық өрісі үшін, тұрақты потенциалдық энергияның беттерін суретке салып, қандай да бір нүктеде алынған күш  пен ÑU градиенттің бағытын көрсетіңіз.

31. Тепе-теңдік қалпын анықтаңыз (мұндағы  а – тұрақты оң шама) және олар орнықты бола ма?

 а) ;

б)   өрістері  үшін. Жауабыңызды U(r),  Fr(r) функция графиктері арқылы түсіндіріңіз.

32. Бір-біріне “жақын” орналасқан 1 және 2 нүктелерде бөлшектің потенциалдық энергиясы U1=5 Дж, U2=5,1 Дж. Нүктелердің арақашықтығы r=1 см. Осы берілгендер бойынша:

а) күштің 1 және 2 нүктелерді қосатын түзуге проекциясын;

б) осы нүктелердің  айналасындаѓы бөлшекке әсер ететін күшті анықтаңыз.

33.  Күштер консервативті  бола ма?

а) ;

б) ?

 Егер күштерді консервативті болады деп есептесеңіз, U(x,y,z) потенциалдық энергияны анықтаңыз.

34 Массалары бірдей (m1= m2) екі дененің центрлік серпімді соқтығысуы кезінде жылдамдықтарының бір-бірімен алмасатынын дәлелдеу керек.

 35.   жылдамдықпен ұшып келе жатқан массасы m1 дене тыныштықта тұрған массасы m2 денеге соғылған кезде болатын абсолют серпімді соққыдан кейінгі денелердің жылдамдықтарының формулаларын қорытып шығарыңыз. Қандай жағдайда ұшып келе жатқан дене

а) өзінің бастапқы бағыты бойынша қозғалысын жалғастырады;

б) кері бағытта қозғалады?

Мысалдар келтіріңіз.

36.   жылдамдықпен ұшып келе жатқан массасы m1 дене тыныштықта тұрған массасы m2 денеге соғылған кезде болатын абсолют серпімсіз соққыдан кейінгі денелердің жылдамдықтарының формулаларын қорытып шығарыңыз. Алынған нәтижені келесі жағдайлар үшін талдаңыз:

а) m1>> m2;

б) m1<< m2.

37.  Шегені қандай балғамен қаққан оңайға түседі: жеңілмен бе, әлде ауырмен бе? Шегені  қағуға  арналған  балға  ауыр болу керек пе, әлде жеңіл болу керек пе? Жауабыңызды есептеулер арқылы дәлелдеңіз.

38. Жуковский орындығының центрінде тұрған адамның қолына вертикаль орналасқан оське киілген айналып тұрған вертикаль дөңгелекті береді. Әуелі адам айналып тұрған дөңгелекті басынан жоғары ұстап тұрды, сонан соң дөңгелектің осін  180°-қа бұрды. Орындық қандай бағытта айналып қозғалады?

         39.    Консервативті күштер түсінігін тұжырымдап, мысал келтіріңіз.

 40. Адам трамплиннен секіріп, ауада дөңгеленіп бүктетіле, бірнеше толық айналым жасайды, сосын суға құлар алдында денесін түзетеді. Осы кездерде

а) оның массалық центрі қандай траектория жасайды?

б)  дененің басқа нүктесі (мысалы, басы).

Қандай сақталу заңдары орындалады? Қозғалыстың кинематикасын сипаттаңыз (сызықтық және бұрыштық жылдамдықтарының өзгеру сипаты).

41.  Массасы және радиусы  горизонталь диск, диск жазықтығына перпендикуляр диск центрі арқылы өтетін вертикаль осьті айнала қозғалады. Оған массасы дәл сондай, бірақ радиусы екі есе кіші диск жіберіледі. Бұл кезде дискілер бір-бірімен тығыз кигізіледі.

а) айналудың бұрыштық жылдамдығы;

б) айналу осіне қатысты жүйенің импульс моменті;

в) кинетикалық энергиясы қалай өзгереді?

42.  Неліктен велосипедшіге тепе-теңдікті ұстау қозғалыс кезінде сақтау жеңіл (рульді қолмен ұстамаса да болады), ал тыныш тұрғанда өте қиын? Жауабыңызды векторлық диаграмма арқылы түсіндіріңіз.

43. Біртекті цилиндрге бастапқы  импульс берілді, нәтижесінде ол көкжиекке  бұрыш жасайтын көлбеу жазықтық бойымен жоғары қарай сырғанамай домалай бастайды. Цилиндр қандай биіктікке көтеріледі? Шыққан нәтижені осы шарттар кезінде осындай массадағы шайба үшін алынған нәтижемен салыстырыңыз. Айырмашылықтарын түсіндіріңіз. Үйкеліске кететін энергия шығынын қарастырмаңыз.

44. Консервативтік және консервативтік емес күштер. Анықтама беріп, мысал келтіріңіз. Қандай күштердің өрісі потенциалды өріс деп аталады? Осы өрістің негізгі қасиеті.

45. Неліктен Солтүстік жарты шардағы өзендердің оң жақ жағалауы сол жағына қарағанда көп шайылады?

46. Мына ұғымдарға анықтама беріңіз:

а) қатты дененің инерция моменті J,

б) бекітілген оське қатысты күш моменті М. Бұл шамалар нені сипаттай-ды? М және J шамаларының және оларға сәйкес ілгерілемелі қозғалыс дина-микасының шамалар арасындағы ұқсастықты келтіріңіз.

47. Релятивистік механикаларда қандай физикалық шамалар инвариант-ты болып табылады? Олардың инварианттылығын дәлелдеңіз.

48.Сақина бойынша сұйық тамшысы ағады. Осы кезде сақинаның центрі арқылы өтетін және сақина жазықтығына перпендикуляр оське қатысты сұйықтың инерция моменті қалай өзгереді?  r<<R екенін ескеру керек,  r – сұйық тамшысының радиусы, R –  сақина радиусы.

49. Горизонталь жазықтықта массасы m жіп шарғысы жатыр (А.6 суретті қараңыз). Оның өз осіне қатысты инерция моменті I. Оралған жіп қабатының радиусы  r,  шарғының сыртқы радиусы R.

 

                                                А.6 сурет

Шарғы  тұрақты күштің әсерінен сырғанамай қозғалады. Шарғының  қозғалыс теңдеулерін жазыңыз.

50. Максвелл маятнигі дегеніміз не? Ол қалай және қай күштердің әсерінен қозғалады? Маятниктің суретін салып, қозғалыс теңдеулерін жазыңыз.

51. Радиустары r және R сатылы цилиндрлік блокқа қарама-қарсы бағытта және массалар ілінген екі жіп оралған (А.7 суретті қараңыз). Блоктың инерция моменті J. Жүктер мен блоктың тепе-теңдік шартын қорытыңыз. Осьтегі үйкеліс ескерілмейді.

                   

                          

                                

                                   А.7 сурет

 

52. А.8 суретте екі бөлшектің өзара әсерлесу энергиясының олардың арақашықтығына  тәуелділігі көрсетілген. Бөлшектердің арақашықтығы қандай болғанда тепе-теңдік орын алады? Бұл тепе-теңдік арақашықтықтың қандай мәнінде орнықты және орнықсыз болады? Тартылу күші және тебілу күші қисықтың қандай бөлігіне сәйкес келеді? Күш пен потенциалдық энергияның байланысы негізінде толық жауабын беріңіз.

                         

                                      

                                   А.8 сурет

 

53. Биіктіктері және ұзындығы бірдей екі көлбеу жазықтық бойымен төмен қарай массалары мен радиустары бірдей шар және тұтас цилиндр  (диск) домалайды. Қай дене жылдам домалайды? Денелердің домалау уақыты бірдей болу үшін қандай параметрлерді өзгерту қажет? Жауабыңызды түсіндіріңіз.

        54. Жалпы жағдайда қатты дененің қозғалысы қанша теңдеумен сипатталады? Қатты дененің қозғалыс теңдеулерін жазып, мысалдар келтіріңіз.

 

 ЕСЖ  № 2 -  №2 модуль бойынша  ЕСЖ  тапсырмаларының  нұсқалары.

 2 кесте -  № 2 есептік-сызба  жұмыстың мақсаты - молекулярлық физика және

 термодинамика  есептерін шығары арқылы теориялық білімдерін көрсету

 

Деңгей

Нұсқа

Байпақбаев Т.С., Майлина Х.Қ. Жалпы физика курсы бойынша есептер жинағы.

 -А., 2003.

Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсы бойынша есептер жинағы. -А.,1974.

Б қосымшасы

 

А

1

5.2, 6.53

 5.62, 5.216

3

2

5.1,  6.51

 5.64, 5.217

2

3

4.7,  6.35

 5.194, 5.77

4

4

4.9,  6.36

 5.76, 5.199

1

5

4.11,  6.37

 5.68, 5.200

7

6

4.14,  6.52

 5.70, 5.162

5

7

4.16,  6.31

 5.92, 5.177

6

8

5.14,  6.28

 5.82, 5.218

8

9

4.29,  6.31

 5.205, 5.216

10

10

4.28,  6.39

 5.206, 5.221

9

В

11

4.52,  6.34

 5.13, 5.223

21

12

4.51,  6,38

 5.207, 5.224

22

13

5.54,  6.57

 5.11, 5.225

23

14

4.40,  6.55

 5.15, 5.170

24

15

4.39,  6.58

 5.16, 5.184

25

16

4.29,  6.67

 5.55, 5.99

26

17

4.33, 6.68

5.56,  5.100

27

18

4.38, 6.69

 5.82, 5.101

28

19

4.53, 6.56

 5.173, 5.103

29

20

4.19, 6.26

 5.58, 5.148

30

21

5.24, 6.40

 5.104, 5.151

31

22

7.14, 6.41

5.22, 5.105

32

С

23

7.22, 6.59

5.76, 5.180

45

24

7.11, 6.45

 5.91, 5.214

46

25

7.20, 6.43

 5.89, 5.215

47

26

7.19, 6.50

 5.90, 5.213

48

27

7.27, 6.60

 5.70, 5.169

49

 

 

Б қосымшасы

 

1. Авогадро санын NA, заттың тығыздығын r және  молярлы массасын М белгілі деп есептеп, кез келген массасы бар заттың молекула санын есептеуге болатын формуланы жазыңыз.

2. р~ болатын процесс үшін қысым ұлғайғанда идеал газ молекулаларының жылулық қозғалысының орташа арифметикалық жылдамдығы қалай өзгереді?

3. Газ қысымы өзгере ме, егер:

а) тұрақты температурада газ молекулалары диссосацияланса?

б) молекулалардың тұрақты концентрациясында температура өзгерсе? Жауабыңызды түсіндіріңіз.

4. МКТ бойынша газдың қысымы . Қандай изопроцесте n өсуімен қатар <Wілг> өседі? Жауабын түсіндіріңіз.

5. Қандай да бір изопроцесте n өсуімен <Wілг> кемуі мүмкін бе? Жауабын түсіндіріңіз.

6. Қандай да бір мөлшердегі бір атомды газы бар ыдыс  жылдамдықпен келе жатып, кілт тоқтайды. Осы кезде молекулалардың орташа квадраттық жылдамдығының квадраты қаншаға өседі? Орташа квадраттық жылдамдық дегеніміз не?

7.  Молекуланы диаметрі 3×10-10 м шарик деп есептеп, қалыпты жағдайда газдың қандай көлемі шариктің молекуласына сай келетінін анықтаңыз.

8.  Ыдыстың мықтап жабылған қақпағын ыстық судың ағыны астында ұстағанда жеңіл ашылатынын қалай түсіндіресіз?

9.  Еркіндік дәреже бойынша энергияның біртекті таралуы - классикалық статистикалық физиканың негізгі заңының бірі. Осы заңның мәні неде? Молекуланың еркіндік дәреже саны қалай анықталады?

10.  Екі химиялық реакцияға түспейтін идеал газдар қоспасы үшін келтірілген қатыстар дұрыс па және неліктен:

а) p1+p2 =p;

б) U1+U2=U;

в) Cv1+Cv2=Cv ?

11.  Идеал газдың ішкі энергиясының өзгеру формуласы  мына процестер үшін дұрыс па және неге:

а) изобаралық;

б) изохоралық?

12.  Газ бастапқыда изотермиялық ұлғайып, соңынан адиабаттық сығылған. Сығылу және ұлғаю жұмыстары модулі жағынан тең. Бастапқы және соңғы процестердегі газдың  көлемдерін салыстырыңыз. РV диаграммасында процестердің графигін құрыңыз.

13. А жұмыс пен жылу мөлшерінің Q арасындағы ұқсастық пен айырмашылық. Термодинамиканың бірінші бастамасын тұжырымдаңыз.

14. Идеал газ үшін Cр мен Cv молярлы жылусыйымдылықтардың байла-ныс теңдеуін қорытыңыз. Универсал газ тұрақтысының R физикалық мағына-сын түсіндіріңіз.

15. Неліктен  адиабата көрсеткіші әрдайым бірден үлкен болады? Дәле-лдеңіз. Неге адиабаталық процесс изопроцестерге жатады?

16. Карно циклі. Оның PV, TS  координаталарындағы диаграммасын салыңыз. Карно циклінің ПӘК:

 а) изотермиялық қисықтың орналасуына;

 б) адиабата қисығының орналасуына;

 в) жұмыстық дененің тегіне тәуелді ме?

17.  Кейде термодинамиканың бірінші бастамасын: “Жоқ заттан бар зат алу мүмкін емес”, ал екінші бастамасын  “Қиралған затты түгелімен қайтадан орнына келтіру мүмкін емес” деп тұжырымдайды. Егер осы бастамаларға нақты түрде қарасақ, жоғарыда айтылған тұжырымдар дұрыс па?

18.  Газдың  көлемі изотермиялы

  а) Т=Т1 ;

  б) Т=Т2  (Т1>T2) жағдайларында V1- ден V2 –ге дейін ұлғаяды. Екі жағдайдағы энтропияның өзгерісін салыстырыңыз.

19. Жылу машинасы цикліне талдау жасай отырып, суытқыштың циклде алатын ролін және суытқышсыз ПӘК-ң нөлден өзгеше бола алмауын түсіндіріңіз.

20. Идеал газ тығыздығының изотермалық, изобаралық, изохоралық процестердегі температураға тәуелділік графиктерін салып түсіндіріңіз.

21. Егер газды тез қыссақ (мысалы, поршеньді сығу), онда оның темпера-турасы өседі. Поршень астындағы газдың көлемін ұлғайтсақ, газ суиды.   Температураның өзгеруін молекула-кинетикалық теория тұрғысынан молекулалардың қозғалыстағы поршеньмен соқтығысуын ескеріп түсіндіріңіз.

22. Бірдей температурадағы барлық заттар бізге бірдей жылулық сезім тудыра ма? Сіз 200С температурадағы бөлмеде киімді ойланбай киесіз. Енді сіз сондай температурадағы құрғақ ваннаға шешініп отырып көріңіз, бастапқы және соңғы жағдайлардың арасындағы айырмашылықты сипаттай аласыз ба?

23. Жылдамдықтың  айнымалы шамасынан =/ық айнымалы шама-сына өте отырып, Максвелдің таралу функциясын түрлендіріңіз, мұндағы ық- молекулалардың ең ықтимал жылдамдығы. Бұл өзгеріс не береді?

24. Газ көлемін үлғайтсақ,  динамикалық тұтқырлық  қалай өзгереді:

 а) изобаралық;

 б) изотермиялық процестер үшін.

25. Изотермиялық ұлғаю кезінде

а) молекулалардың орташа кинетикалық энергиясы;

б) молекулалардың орташа еркін жүру жолы неге және қалай өзгереді?

26. Газ жабық ыдыста тұр.

а)1 с уақыт ішіндегі молекуланың басқа молекулалармен соқтығысуының орташа саны;

б) молекуланың орташа еркін жүру жолы - молекулалардың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығынан тәуелді бола ма және неліктен?

27. Б.1-суреттегі түзулердің қайсысы молекулалардың орташа квадраттық жылдамдығының температураға тәуелділігін логарифмдік масштабта дұрыс көрсетеді? Жауабын түсіндіріңіз.

 

Б.1 сурет

 

28. Газды изохоралық қыздырған кезде, мынадай физикалық шамалардың қалай өзгеретінін түсіндіріңіз:

а) молекулалардың орташа соқтығысу уақыты;

б) молекулалардың еркін жүру жолының орташа ұзындығы. Молекуланың әсерлік диаметрі тұрақты. Молекулалардың орташа соқтығысу уақытының және еркін жүру жолының орташа ұзындығының <> температураға байланысты графигін сызыңыз.

29. Б.2 суретте қайсыбір газдың Т температураның екі мәніндегі молеку-лалардың жылдамдық бойынша таралу функциясының (Максвелл заңы) графигі берілген. Бұл қисықтардың қайсысы жоғары температураға сай келеді? Жоғары температураға ауысқанда қисық формасының өзгеруін түсіндіріңіз. Жылдамдық бойынша молекулалардың бұлай таралуы қандай шартта орындалады?                 

 

 

Б.2 сурет

30. Идеал газ молекула-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуін жазып түсіндіріңіз. Неліктен газ қысымы оның толық энергиясына емес, молекуланың  ілгерілемелі қозғалысының орташа энергиясына тәуелді?

31.Термодинамиканың екінші бастамасын тұжырымдаңыз. Нақты жағдайларда өздігінен ұлғаюдан, кедергіден, жылулық шашыраудан құтылу мүмкін емес. Осы процестерге тән жалпы белгілер қандай? Түсіндіріңіз.

32.Реттіден ретсізге ауысатын табиғи процестерге (өздігінен жүретін) мысал келтіріңіз. Неге бұлай болады? Кері процестерді алу жолдарын талқылаңыз.

33. Цилиндр ішінде күй параметрлері бірдей әртүрлі екі газ бар. Біріншісі бір атомды, екіншісі – екі атомды. Бірінші олар бірдей дәрежеде изотермиялық түрде, соңынан адиабаттық түрде ұлғаяды. Изотермиялық ұлғаю кезінде газдардың қайсысы көп жұмыс жасайды? Неге? Адиабаттық ұлғаюда – қайсысы? Неге? P-V диаграммасында осы процестерді көрсетіңіз.

34.Қайтымды процестердің нәтижесінде идеал газ A күйден B күйге С немесе D күйі арқылы ауысады (Б.3 суретті қараңыз).  Қандай жағдайда:

а) көп жұмыс атқарылды;

б) көп жылу алынды?

Әр ауысу кезінде берілген газдың ішкі энергиясы мен энтропиясы қалай өзгереді?

 

 

Б.3 сурет

 

35. Келесі процестерде газ 1 –ші бастапқы күйден 2-ші соңғы күйге көшеді:

а) изотермиялық;

б) изобаралық;

в) изохоралық. Осы процестерді график түрінде қарастырып:

1) қай процесте ұлғаю жұмысы ең көп;

2) қай процесте газға ең көп жылу мөлшері берілгенін анықтаңыз.

36. Термодинамикада энтропия – ретсіздіктің өлшемі деп тұжырымдайды. Неге? Мысал келтіріңіз.

37. Газда

а) изохоралық қыздыру;

б) адиабаттық сығылу процестері жүреді. Бастапқы температуралары бірдей. а) жағдайдағы жұтылған жылу мөлшері  б) жағдайдағы газдың жұмысына тең. Екі жағдайдағы газдың соңғы температураларын салыстырыңыз.

38. T-S –диаграммасын қолданып, температураның бірдей Т1 және  Т2 мәндерінде қайтымсыз циклдің термиялық ПӘК  әрқашан да қайтымды Карно циклінің  ПӘК-нен аз болатындығын дәлелдеңіз.

39. Б.4 суретте АВС графигі түрінде берілген газдың тепе-теңдік процесінде А және С нүктелері адиабата қисығында жатыр. Бұл процесте мынадай шамалар нөлден өзгеше ме:

а) газдың жұтатын жылу мөлшері;

б) энтропияның өзгерісі?

 

Б.4 сурет

 

40.  Газ қайтымды түрде ұлғаяды:

а) изотермиялық;

б) изобаралық;

в) адиабаттық.

Барлық процестерде бастапқы және соңғы көлемдері бірдей. Қай процестерде энтропияның өзгеруі максималь немесе минималь болады?

41.P-V және T-S диаграммаларында изотермалық, адиабаталық процестерді кескіндеңіз, бұл тәуелділіктерге талдау жасаңыз. Неге P-V - жұмыс, ал T-S – жылу диаграммалары деп аталады?

42. Жылусыйымдылықты процестің функциясы деп атайды. Мұны қалай түсінуге болады? Неге изохоралық және изобаралық процестердің жылусыйымдылықтарын жиі пайдаланып, адиабаттық және изотермалық процестердің жылусыйымдылықтарын ешқашан пайдаланбаймыз?

43.  Максвелл және Больцманның таралу заңдарын қолданып, не себептен Айда атмосфера болмайтынын, ал Жерде атмосфераның шашырау жылдамдығы өте аз екенін түсіндіріңіз.

44.  Ыдыс кеуек қабат арқылы тең екі бөлікке бөлінген. Бөліктердегі ауаны сорып алғаннан кейін, олардың біреуін сутегімен, екіншісін азотпен  толтырды. Екі газдың р0 бастапқы қысымдары бірдей. Ыдыстың әр бөлігіндегі қысымның уақыт бойынша өзгеру графигінін салыңыз.

45.  Тасымалдау құбылысының МКТ негізгі ережелерін тұжырымдаңыз. Түрлі физикалық табиғатына байланысты тасымалдау құбылысының молекула-кинетикалық механизмі жалпыламасы неге негізделген?

46. Молекулалардың жылдамдық бойынша максвеллдік таралулары қандай шарттарда тағайындалады? Бұл таралудың функциясын сипаттап, f() графигін салыңыз және функцияның неліктен асимметриялы екендігін түсіндіріңіз.

47.  Процесс энтропиясы температураға байланысты сызықты өседі. Осы процестің молярлы жылусыйымдылығының температураға тәуелділігі қандай  болады? Бұл тәуелділікті қорытып беріңіз және өлшем бірліктерін   талдау арқылы дәлелдеңіз.

48. Больцман анықтамасы бойынша термодинамиканың екінші бастама-сының статистикалық мағынасы: табиғат ықтималдығы аз күйден ықтималды-ғы көп күйге ауысуға тырысады. Бұл анықтама энтропияның өсу заңында қалай айтылады?

49. Екінші текті мәңгі жұмыс жасайтын қозғалтқыш (двигатель) дегеніміз не? Мұндай қозғалыс идеяларына мысал келтіріңіз. Неге оны іске асыра алмайтынымызды түсіндіріңіз?

50. Екінші текті мәңгі жұмыс жасайтын қозғалтқыш (двигатель) дегеніміз не? Изотермиялық ұлғаю мен адиабаттық сығылу процестерінен неліктен периодты түрде жұмыс жасайтын екінші текті қозғалтқыш жасауға болмайды?

         51.  Газ 1-күйден  2-күйге алғашында тікелей (Б.5 суретті қараңыз), ал екінші жағдайда 3-күй арқылы өтеді. Бұл жағдайлардағы энтропияның өзгерісі жайлы не айтуға болады? Энтропияны термодинамикалық тұрғыдан талқылап, жауап беріңіз және нақты есептеулер арқылы жауабыңызды дәлелдеңіз.

 

Б.5  сурет

 

ЕСЖ  № 3 -  №3 модуль бойынша  ЕСЖ  тапсырмаларының  нұсқалары.

3 кесте -  № 3 есептік-сызба жұмыстың мақсаты - электродинамика есептерін

шығару  арқылы теориялық білімдерін көрсету

 

Деңгей

Нұсқа

Байпақбаев Т.С., Манабаев Х.Х. Жалпы физика курсы бойынша есептер жинағы. -А., 2003.

Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсы бойынша есептер жинағы.

 -А., 1974.

В қосымшасы

 

А

1

1.2,  2.50, 5.2, 10,6

10.1,11.24, 11,72

1, 28

2

1.9, 2.47, 5.4, 10.5

10.2, 11.23, 11.73

2, 29

3

1.18, 2.31, 5.9, 10.1

10.3, 11.25, 11.74

3, 30

4

1.21, 2.45, 5.10, 10,8

10.18, 11.26, 11.70

4, 31

5

1.17, 2.46, 5.11, 10,9

9.9, 11.27, 11.75

7, 32

6

1.19, 2.27   5.12, 10,8

9.10, 11.28, 11.77

5, 33

7

1.12, 2.26,  5.13, 10,2

9.13, 11.29, 11.78

6, 34

8

1.11, 2.12,  5.15, 10,3

9.14, 11.40, 11.64

8, 35

9

1.15, 2.14,  5.17, 10,14

9.25, 11.44, 11.65

9, 36

10

1.5, 2.23,  5.18, 10,12

9.26, 11.53, 11.18

10, 37

В

11

1.10, 2.25, 5.20, 10.15

9.12, 11.30, 11.84

11, 38

12

1.14, 2.22, 5.21, 10.21

10.4, 11.33, 11.85

12, 39

13

1.22, 2.19, 5.22, 10.18

10.5, 11.34, 11.86

13, 40

14

1.20, 2.17, 5.23, 10.10

10.9, 11.47, 11.67

14, 41

15

1.25, 2.15, 5.24, 10.19

10.10, 11.48, 11.68

15, 42

16

1.27,2.18, 5.25, 11.14

10.14, 11.54, 11.87

16, 43

17

1.31, 2.20, 5.26, 11.12

10.15, 11.57, 11.69

17, 44

18

1.32, 2.24, 5.27, 11.15

10.16, 11.59, 11.85

18, 45

19

1.34, 2.29, 5.28, 11.19

10.27, 1160, 11.88

19, 46

20

1.26, 2.28, 5.30, 11.5

10.29(1), 11.61, 11.42

20, 47

21

1.33, 2.27, 5.31, 11.8

10.30(1), 11.62, 11.91

21, 48

22

1.42, 2.30, 5.32, 11.7

10.30(2), 1163, 11.89

22, 49

С

23

3.25,4.48, 5.33, 11.2

10.33, 11.50, 11.90

23, 50

24

3.26,4.49, 5.34, 10.24

10.35, 11.31, 11.66

24, 51

25

3.28,4.50, 5.35, 10.23

10.36, 11.14, 11.35

25, 52

26

3.30,4.47, 5.2, 10.22

10.37, 11.24, 11.37

26, 53

27

4.25, 4.46, 5.3, 10.34

10.38, 11.43, 11.83

27, 54

 

 

В қосымшасы

 

1. Өлшеулер біреуі оң зарядталған екі металл шардың арасындағы әсерлесу күші нөлге тең екендігін көрсетті. Екінші шар зарядталған ба?

2.Тік тұрған конденсатор астарларының (пластиналарының) арасында жіпте шар ілініп тұр. Конденсаторға кернеу бергенде шарик бір пластинаға қарай ауытқып, содан кейін екі пластина арасында тербеліс жасай бастады. Мұны қалай түсіндіруге болады?

3.Егер өзара әсерлесуші және өзара түрленуші бөлшектер жүйесінің шекаралары арасында ток жүрмесе, мұндай жүйелердің заряды өзгеруі мүмкін бе? Мысал келтіре отырып, толық түсініктеме беріңіз.

4. Зарядталған конденсатордың пластиналары F күшпен тартылады. Егер конденсаторға диэлектрик пластинаны В.1 суретте көрсетілгендей етіп енгізсек, осы күш өзгере ме? Егер өзгерсе, онда күш қалай өзгереді және неліктен, егер өзгермесе, онда диэлектриктің электр өрісіне ешқандай әсері болмағаны ма?               

 


В.1 сурет

 

5. Кернеулігі  біртекті электр өрісіне жылдамдығы  электрон ұшып кіреді. Электрон жылдамдығы

1) өрістің  күш сызықтарына параллель және

2) перпендикуляр жағдайлардағы электронның қозғалысына сипаттама беріңіз және траекториясын салыңыз.

6. Бір-бірінен r ара қашықтықта q1 және q2  екі нүктелік заряд орналасқан. S - симметрия жазықтығы. q1=q2=q  зарядтар модульдері жағынан тең, таңбалары жағынан қарама-қарсы болған жағдайда осы зарядтардың өрістерінің сипаты қандай болады? S жазықтығы эквипотенциал болып табыла ма? Бұл жазықтықтың барлық нүктесінде өріс кернеулігі нөлге тең бе? Өрістің күш сызықтарының және эквипотенциал беттерін сызыңыз.

 

 

 

 

 

                                   

 

                                                      В.2  сурет

7. Тұйық беттің ішінде зарядтардың алгебралық қосындысы нөлге тең. Осы беттің ішіндегі барлық нүктелерінде кернеулік 0-ге тең бола ма? Жауабын түсіндіріңіз және нақты мысал келтіріңіз.

8.  Кеңістіктің қандай да бір бөлігінде тұйық контур арқылы өтетін электр өрісі кернеулік векторының ағыны нөлге тең. Кеңістіктің осы бөлігінде электр өрісі жоқ деуге бола ма? ( вектор ағыны түсінігінің физикалық мағынасын түсіндіріңіз,  мысал келтіріңіз).

9. “Вектор ағыны” ұғымына анықтама беріңіз. Электр өрісі кернеулік векторының ағыны:

1) теріс және

2) барлық жерде  нөлден  өзгеше болған жағдайда нөлге тең болуы мүмкін бе? Жауабыңызды мысал арқылы түсіндіріңіз.

10. Электр өрісінде А нүктесінің потенциалы В нүктесінің потенциалынан жоғары. Бірақ осы өріске АВ өткізгішін орналастырса, оның бойымен ток жүрмейді. Неліктен?

11. Металдардың классикалық электронды теориясында кедергінің болуы қалай түсіндіріледі? Теория бойынша кедергінің температураға тәуелділігі қандай?

12. Электростатикалық өріс пен тогы бар өткізгіштегі стационар электр өрісінің қасиеттерін салыстырыңыз.

13.Вольтметр мен амперметрдің негізгі айырмашылығы қандай? Амперметр мен вольтметрді жүктемеге қосу сызбаларын салыңыз.

14.  Ток көзінің ПӘК   . Осы формулаға сәйкес неғұрлым R көп болса, соғұрлым  көп болады. Онда неге тәжірибеде ток көзі мен жүктеменің кедергілерін бірдей етіп таңдайды?

15. Көлденең қималары бірдей S, меншікті кедергілері  және  әртүрлі екі өткізгіш “түйісіп” қосылған (В.3 суретті қараңыз). Өткізгіштер бойымен I ток өтеді. >  деп есептеп, ток тығыздығы мен өткізгіш ішіндегі өріс кернеулігінің сапалық (масштабсыз) графиктерін тұрғызыңыз.                                      

                                                                                      

 

 

 

 

 

                                                            В.3 сурет

 

16. Электрондық шамның катоды радиусы r0 және ұзындығы l цилиндрден тұрады, ал анод – оның ішінде орналасқан радиусы R коаксиал цилиндр, (l>>R>r0). Анодтық тізбектегі I ток белгілі деп есептеп, ток тығыздығының катодтың осіне дейінгі r  арақашықтығына байланыстылығын анықтаңыз. (r) сапалық графигін тұрғызыңыз.

        17. Ток тығыздығы , электрондар концентрациясы n=1029 м-3 өткізгіштегі электрондардың  реттелген қозғалысының орташа жылдамдығын <u> бағалаңыз. Осы жылдамдықты бөлме температурасындағы жылулық қозғалысының  орташа жылдамдығымен  салыстырыңыз.

18. Электр тізбегінің бөлігі кедергілері  R1:R2:R3=3:2:1 болатындай етіп тізбекте қосылған үш резистордан тұрады (В.4 суретті қараңыз). 1 нүктенің потенциалы 2-ші нүктенің потенциалынан үлкен. Токтың бағытын көрсетіп, 1-2 бөлігіндегі потенциалдың  сапалық графигін тұрғызыңыз. Оларды қосқан сымдардың кедергілерін 0-ге тең деп есептейміз.

 

В.4 сурет

 

19. В.5 суретте келтірілген сызба бойынша реостаттың тиегін қозғалт-қанда, вольтметрдің көрсетуі қалай өзгереді? U(R) тәуелділік графигін тұрғызыңыз.

                                       

Р

 

 

 

 

 

 

                                                              В.5 сурет

 

        20. Электр тізбегінен ток өткенде бөгде күштердің толық жұмысы . Жалпы жағдайда бұл жұмыс неге жұмсалады? Энергияның сақталу заңын жазып, оны түсіндіріңіз.

21. В.6 суретте беттік тығыздықтары +2 және - зарядталған екі      параллель пластина берілген. Пластиналар туғызатын өрістің кернеулігін қалай анықтауға болады? Пластиналардың іші мен сыртындағы өрістің күш сызықтарын сапалы түрде тұрғызыңыз. Пластиналардың әсерлесу күші мен араларындағы потенциалдар айырымы қалай анықталады? Шеткі құбылыстарды ескермей, пластиналардың сызықтық өлшемдерін олардың            

 

 

 

 

 

 

 

 

В.6 сурет

арақашықтықтарынан анағұрлым үлкен деп есептеңіз.

     22.  Электростатиканың теоремасын пайдалана отырып, күш сызықтары В.7 суреттегідей болатын электростатикалық өрістің болмайтындығын дәлелдеңіз. Мұндағы Ех=соnst, Еу және Еz  сызықты заң бойынша өзгереді.

                                                                               

   

 

 

 

 

 

 

                                   В.7 сурет

23. Зарядталған металл пластинка В.8 суретте көрсетілген электр өрісінде орналасқан. Пластинаның заряды q, пластинаның сол жағындағы өріс кернеулігі Е1 , оң жағындағы – Е2. Пластинаның шетіндегі құбылыстарды ескермей, пластинаға әсер еткен күшті  q(E2-E1) –ге тең деп алуға бола ма? Дәлелдеңіз.                                 

 

 

 

 

                       

                        

                                        В.8 сурет

 

24. Электр өрісіндегі (біртекті, біртекті емес) дипольдің қозғалысын сипат-таңыз, себебін түсіндіріңіз. Электр өрісіндегі дипольдің энергиясы неге тең? Қандай жағдайда диполь механикалық орнықты тепе-теңдікте болады?

25. Электр өрісіне зарядталмаған кішкене шарды орналастырды. Шар қандай құбылыстарға ұшырайды?  Қандай жағдайда кішкене шарға  күш әсер етеді және оның бағыты қандай? Өрістің күш сызықтары мен күштің векторын салыңыз.

26 . +q және -q қозғалмайтын 2 нүктелік зарядтың арасында диэлектрлік науа бойымен заряды -q кішкене шар қозғалады (В.9 суретті қараңыз). Оның АВ аралықтағы қозғалысын сипаттаңыз. Кішкене шардың А нүктесінен  В нүктесіне жеткен кездегі кинетикалық энергиясының өзгерісін анықтаңыз. Барлық жүйе горизонталь жазықтықта жатады. Үйкеліс ескерілмейді. А және В нүктелері нүктелік зарядтардың симметрия жазықтығында жатыр.

                                                                     

 

                                       

 

 

 

                            

                                                          

                                                            В.9   сурет

 

27. Зарядталған өткізгіш үшін:

1) өрістің барлық нүктелерінде өткізгіш потенциалы бірдей;

2) өткізгіштің сыртқы бетіндегі электр өрісі оның бетіне нормаль бағыт-талған. Осы жағдайларды электростатиканың теоремалары негізінде дәлелде-ңіз. Зарядтардың беттік тығыздығы өткізгіште қалай таралған?

 28. Барлық затты:

а) диамагнетиктер;

б) парамагнетиктер;

в) ферромагнетиктер деп есептеуге бола ма? Жауабыңызды нақтылап түсіндіріңіз.

29. Ампер заңының  формуласында қай векторлардың арасындағы бұрыш әрқашан 90°? Қай векторлардың арасындағы бұрыш басқаша болуы мүмкін? Жауабыңызды суретпен түсіндіріңіз.

30.  Зарядталған бөлшек кеңістіктің кез келген бөлігінде ауытқымай  түзу сызық бойымен қозғалады. Осы аймақта нөлден өзгеше магнит өрісі бола ма? Бөлшектің аталған қозғалысына мысал келтіре отырып, түсіндіріңіз.

31.  векторының циркуляциясы туралы теоремасының интегралдық

және дифференциалдық түрін жазып, оны түсіндіріңіз. Ол стационар магнит өрісінің қандай физикалық қасиеттерін анықтайды? Осы теореманың тәжірибелік мағынасы неде? Электростатикамен салыстырыңыз.

32.  Жазық беттің үстінде иілетін тұзақтан жасалған пішіні белгісіз өзекше жатыр. Оны жоғарыдан төмен бағытталған біртекті магнит өрісі тесіп өтеді. Егер өзекше бойымен ток жіберілсе, оның пішіні қандай болады? Жауабыңызды нақтырақ етіп түсіндіріңіз. 

33. Қандай да бір көлемді статистикалық магнит өрісінен қалқалау эффектісі дегеніміз не және оның қалай пайда болатынын нақты мысал келтіре отырып, түсіндіріңіз.

34. Тогы бар қатты контур сыртқы магнит өрісінде орналасқан. Оны 180 градусқа жұмыс жасамай бұру мүмкін бе? Жауапты дәлелмен толықтай түсіндіріңіз.

35.   заттың магниттелуі өріс кернеулігімен  байланысқан. Осы тәуелділікті магнетиктің үш типі: диа-, пара-, ферро- үшін графикалық түрде кескіндеп, түсіндіріңіз. Олардың магнит қабылдағыштығының  сандық мәндерін салыстырыңыз.

36. Магниттік қабылдағыштық неліктен диамагнетиктерде температураға тәуелсіз, ал парамагнетиктерде тәуелді болатынын  түсіндіріңіз.

37.  Лоренц күшінің өрнегінен магнит өрісі тарапынан  ток элементіне әсер ететін күшті анықтайтын Ампер заңын қорытыңыз.

38. Диэлектриктердің поляризациясы мен магнетиктердің магниттелуі арасындағы ұқсастықтарды түсіндіріңіз. Нәтижесін кесте арқылы көрсетіңіз (процестердің орындалуына, заттардың электрлік және магниттік сипаттамаларына (қасиеттеріне) және олардың сыртқы орта әсеріне тәуелділіктеріне, заттағы өрістің өзгеру сипатына назар аударыңыз).

39. Резерфордтың атом моделіне сәйкес атомдағы электрондар ядроны

тұйық орбита бойымен айнала қозғалады. Оның қозғалыс сипаттамалары арқылы электронның орбиталық магнит моментінің өрнегін анықтаңыз. Гиромагниттік қатынас дегеніміз не, ол электронның орбиталық магнит моменті үшін неге тең?

         40. Полярлы диэлектриктердің поляризациясы мен парамагнетиктердің магниттелуі арасындағы ұқсастықты атаңыз (процестердің орындалуына, заттардың электрлік және магниттік сипаттамаларына (қасиеттеріне) және олардың сыртқы орта әсеріне тәуелділіктеріне, заттағы өрістің өзгеру сипатына назар аударыңыз).

        41.Полярлы емес диэлектриктердің поляризациясы мен диамагнетиктердің магниттелуі арасындағы ұқсастықты атаңыз (процестердің орындалуына, заттардың электрлік және магниттік сипаттамаларына (қасиеттеріне) және олардың сыртқы орта әсеріне тәуелділіктеріне, заттағы өрістің өзгеру сипатына назар аударыңыз).

        42.Төмендегі өрістерді сипаттаудағы ұқсастығы мен айырмашылықтарын қарастырыңыз:

а) ұзын түзу өткізгіштің магнит өрісі;

б) жіп бойымен біркелкі таралған қозғалмайтын зарядтың электр өрісі;

Осы өрістердің күш сызықтарын сызыңыз, өрісті сипаттайтын негізгі формулаларды жазыңыз.

43.Толық токтың заңын пайдаланып, күш сызықтары В.10 суретте көрсетілгендей параллель болатын біртекті емес магнит өрісінің болмайтындығын дәлелдеңіз.

 

 

 

 

 

                                              

                                                В.10   сурет

 

44. Жоғары температурадағы плазманы тұйық кеңістікте “магниттік қармақ” арқылы алуға болады. Бұл нені білдіреді? “Магниттік қармақ” құрылғысы негізінде қандай физикалық заңдар мен құбылыстарды түсіндіруге болады? Мысал келтіре отырып, жауабыңызды сурет арқылы түсіндіріңіз.

          45.  Жердің магнит өрісі оны қоршаған кеңістікте тұрақты магнит өрісіне ұқсас болып келеді. Жердің магнит өрісінің күш сызықтарын салыстырыңыз. Ғарыштан экватор аймағындағы жер өрісіне түскен, жылдамдығы Жердің центріне қарай бағытталған, жоғары энергияға ие зарядталған бөлшек осы өрісте қалай қозғалады? q > 0 және q < 0  болғандағы бөлшектің траекториясын салып, түсіндіріңіз.

46.  Екі ұзын өткізгіш горизонталь жазықтықта бір-біріне перпендикуляр орналасқан. Бірінші өткізгіш керіліп бекітілген, ал екіншісі бос бекітілген. Егер өткізгіштерге бірдей I ток жіберсе, олар өзара қалай әсерлеседі? Күштердің бағытын көрсетіңіз. Мұндай әсерлесудің нәтижесі қандай болады?

47. Үлкен пластина бойымен тұрақты  тығыздықтағы біртекті ток (В.11 суретті қараңыз) өтіп жатыр. Осы токтың тудырған магнит өрісінің күш сызықтарының пластинаға параллель болатынын дәлелдеңіз. Пластинаның үстіндегі және астындағы  бағытын көрсетіңіз.

 

 

В.11 сурет

48. Магнит индукциясы векторының циркуляциясының формуласының  интегралды және  дифференциалды түрін жазыңыз. Олардың физикалық мағынасын түсіндіріңіз.  векторы туралы циркуляция теоремасының практикалық маңызы қандай? Электростатикалық теоремаларға ұқсастықтарын атаңыз.

49. Ферромагнетиктер үшін магниттелу  мен индукцияның  өріс кернеулігіне  тәуелділік графигін салыңыз. Қаныққан магниттелу нені білдіретінін және оның B = f(H) тәуелділікке, заттың магнит өтімділігіне қалай әсер ететінін түсіндіріңіз.

50.  және () өрістерінің суперпозициясы болып табылатын өріске  жылдамдықпен электрон ұшып кіреді. Электронға әсер етуші күштің векторы мен модулінің өрнегін жазыңыз. Электрон траекториясының пішіні қандай болады, оны суретте барлық вектордың бағыттарын көрсете отырып салыңыз.

51. Шексіз жазықтық бойымен тығыздығы  біртекті беттік ток жүреді. Жазықтықтың маңындағы ток өрісі біртекті және  тең екендігін дәлелдеңіз. Оны күш сызықтарының көмегімен график түрінде көрсетіңіз.

52. Толық ток заңын пайдалана отырып, кеңістіктің қандай да бір бөлігінде:

 а) суретте біртекті емес өрістің болатынын,

 б) суретте біртекті емес өрістің болмайтынын дәлелдеңіз (В.12 суретті қараңыз). Суретте өріс   векторының сызықтарымен кескінделген (Магнит өрісі кернеулік векторы модулінің өзгеру сипатына көңіл бөліңіз).

 

 

 

В.12 сурет

 

53. Магнит өтімділігі m1, қалыңдығы d магнетик қабатын  осы қабатқа a бұрышпен бағытталған біртекті   магнит өрісі бар магнит өтімділігі    m2  шексіз біртекті ортаға орналастырдық делік (В.13 суретті қараңыз). Қабаттың ішкі және сыртқы жағындағы өрістің күш сызықтарын (шеткі шарттарды қолданып) салыңыз. Қабаттың ішіндегі өріс В0 үлкен бе, әлде кіші ме? Егер m1>m2    болса, магнитті қалқалау  (экрандау)  мүмкін бе?                                                                                                                                               

 

 

 

 В.13 сурет

 

54. Магнит өтімділігі  m1, қалыңдығы d магнетик қабатын  осы қабатқа a бұрышпен бағытталған біртекті   магнит өрісі бар магнитөтімділігі m2  шексіз біртекті ортаға орналастырдық делік (Г.4 суретті қараңыз). Қабаттың ішкі және сыртқы жағындағы өрістің күш сызықтарын (шеткі шарттарды қолданып) салыңыз. Қабаттың ішіндегі өріс В0 үлкен бе, әлде кіші ме? Егер m1<m2 болса, магнитті қалқалау (экрандау) мүмкін бе

 

Әдебиеттер тізімі

 

1.Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы:  Мектеп, 1989.-т.1-  2.

2. Сивухин Д.В.  Общий курс физики. – М.: Наука, 1977-1989.- т. 1-3.

3. Детлаф А.А.,  Яворский Б.М.  Курс физики. - М.:  Высш. шк. , 2002.

4. Трофимова Т.И. Курс физики. - М.: Высш. шк., 2004.

5. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. - М.: Высш.шк. , 1983.

6. Курс физики. Под ред. Лозовского В.Н. – СПб.: Лань, 2001. – т.1-2.

7.  Иродов И.Е.  Основные законы механики.- М.:  Высш. шк. , 1997.

8. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. - М.: Физматлит., 2000.

9. Савельев И.В.Курс физики: Кн.2: Электричество и магнетизм.- М.  «Издательство АСТ», 2004.

10. Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. - М.: Наука, 1988.

11. Иродов И.Е. Задачи по общей физике.- М.: Физматлит. , 2001.

12. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.- М.: Высш. шк., 1981.

13. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики для втузов. - М.: Оникс 21 век, 2003.

14. Волькенштейн  В.С.  Жалпы физика курсының есептер жинағы. –Алматы: Мектеп,  1974.

15. Сборник задач по общему курсу физики. Под ред. В.А. Овчинкина. В 3-х частях. – М.: МФТИ , 2000

16. Лабораторный практикум по физике. Под ред.  Барсукова К.А., Уханова Ю.И. – М.: Высш.шк., 1988.

17. Байпақбаев Т.С., Майлина Х.Қ. Жалпы физика курсының есептер жинағы (Механика.  Молекулалық  физика және  термодинамика.). – Алматы:  АЭжБИ,  2003.

18. Байпақбаев Т. С., Манабаев Х.Х. Жалпы физика курсының есептер жинағы (Электростатика. Тұрақты ток. Магнетизм.). - Алматы: АЭжБИ, 2003.

 

2013 ж. қосымша жоспары, 2 реті.