Проф. дсн Анна Гаро Аладжаджнян - Физика

ффизика

Академич

ААкадемично издателство на АУ
Пловдив, 2009 г.

Аграрен Университет - Пловдив

Проф. дснПловдив, 2009 г.

Аграрен Университет -

ААграрен Университет - Пловдив

Проф. дсн Анна Гаро Аладжаджиян

Учебник по физика

Рецензенти

Предпечатна подготовка

ППроф. дсн Анна Гаро Аладжаджиян

Учебник по физика

Рецензенти

Предпечатна подготовка

Учебникът е освободен от ДДС
с протоко
У
Уче
бн
ик по физика

Рецензен
ти

Предпечатна по
д
готовк
а

Учебникът
е осв
РРецензенти

Предпе
ча
т
на подгот
овк
а

У
чебни
ППредпечатна подготовка

Учебникът

е освоб
оден от ДДС
с пр
от
око
л на МОНТ № 22 oт 28.03.199
УУчебникът е
освободен от ДДС
с протокол на МОНТ № 22 oт 28.03.1997г.

Печатни коли - 16
Тираж - 500

Акадeмично ис протокол на МОНТ № 22 oт 28.03.1997г.

Печатни коли - 16
Тир
аж

- 500

Ак
адeм
и
чно изд
ателство на АУ
Пловдив, 2009

Настоящият учебник по физ
ика е предназн
ППеч
атни коли - 16
Тираж - 500

Акадeмично издателство на АУ
Пловдив, 2Тираж - 500

Акадeмично издателство на АУ
Плов
ААкад
eмично издателство на АУ
Пло
вдив, 2009

Настоящият учебник по физика е предназначен за студентите

ННастоящият учебник по физика е предназначен за студентите от Аграрен университет - Пловдив, които се обучават във факултетите по обща агрономия, лозаро-градинарство, растителна защита и агроекология.
Учебникът се състои от шест части, в които са разг
лед
ан
и на достъпно ниво раз
лични дялове от фи
з
иката.
Поради съкр
атения хорариум по физика
в
н
астоящото
из
дани
е някои главата (“Квантова ме
ханика”, “В
ъ
лнови с
войства на е
леме
нт
арн
ите частици”) са отпаднали.
Учебното пома
гало е съобразено с новите учебни програми за тристепенно обучение, в които се предвижда 40% от подготовката на студентите да се базира на самостоятелна работа. Това
е

наложило
по-п
о
дробно
излагане на материала, което цели да облекчи читателя и да му
предостави базова
информация за изучаването на следващи дисциплини като МетеоУчебникът се състои от шест части, в които са разгледани на
достъпно ниво различни д
ялов
е от физиката. Поради съкратения хорариум по физика в настоящото издание ня
Биологията е помогнала да се установи един основен физичен закон -законът за запазване на енергията. Той е открит при изучаване на отделянето и поглъщането на топлина в живия организъм. Явления като циркулацията на кръвта, кръвното налягане са физични процеси
–
об
ясняват се от механика
та на флуидите. Об
м
яната
на веществат
а в клетката се обяснява с
ф
и
зичните з
ако
ни з
а осмозата. При изучаването н
а клетката,

на гени
те, се изпол
зват
ф
изи
чни методи - рентгенография, електронна м
икроскопия.
Взаимодействието на физиката с другите науки може да се класира в три направления. Едното направление, в което физиката взаимодейства с много науки, в тов
а
ч
исло и съ
с се
л
скостоп
анската, е по отношение на теорията. Физиката създава модели
на явленията, които
са предмет на изучаване от другите науки - например модел на почвата, модел на клетъчната мембрана, модел на сеизмични
те вълни (в геологията).
Вто
рото направление, в което физиката чрез техниката взаимодейства с други нау
Кинематиката изучава механичните премествания, без да се интересува от причините, които ги пораждат.
Динамиката изучава механичните движения във връзка с причините, които ги пораждат.
Статиката изучава условията за равновесие на телата под действието на сили.
&
I
.1. Основни понятия в
кинематиката
За оп
и
сване
на разглежда
ните движения в кинематика
та

са въведе
ни
няко
и основни понятия.
Отправно
тялоДинамик
а
та изуч
ава механичн
ите
дв
иже
ния във връзка с причините, които ги пора
ждат.
Статиката изучава условията за равновесие на телата под действието на сили.

& I.1. Основни понятия в кинематиката
За описване на разглежданите движения в кине
ма
т
иката са
въве
д
ени няк
ои основни понятия.
Отправно тяло е произволно избрано тяло,
сСтатиката изучава
условията за равновесие на телата под действието на сили.

& I.1. Основни понятия в кинематиката
За описване на разгл
ежданите движения в кине
мати
ката са въведени някои основни понятия.
Отправно тяло е произволно избрано
Скорост на движеСкорост на движението наричаме вектора
(I.3)

където t е интервал време, необходимо за преместванетo
. Очевидно скоростта характеризира и направлен(I.3)

където t е интервал време, неокъдето t е интервал време, необходимо за
пре
ме
стванетo
. Очевидно
скоростта характер
и
зира и
направление
то, в което се движи матер
иа
л
ната точк
а.
Така
дефинираната величина предст
авлява сред
н
ата ско
рост за инте
рвал
а
 t
. Посоката й съвпада с посоката на премес
тването.
Ако оставим интервала t да клони към нула, граничната стойност на (I.3) определя скоростта в момента t :
(I.4)

Компонентите на скоростта
ще са


и
При t
0 елементарното преместване съвпада по големина с безкрайно
малкия елемент от
траекторията ds, т.е. с пътя, изминат за времето t. Следователно за големината на моментната скорост можем да запишем
(I.5)
,
т.е. гол
емин
ата на скоростта представлява първата производна на пътя по времето. Момент

и

Измерителната единица на ускорението е [а]=m.s-2, a ра
ИИзмерителната единица на ускорението е [а]=m.s-2, a размерността му dim a=LT-2.
От ускорението чрез интегриране може да се намери законът за скоростта.
Векторът е насочен винаги к
ъм
вд
лъбнатата част на крив
ата на траекторият
а
. За д
а се определ
и по-точно посоката му, се
п
р
ибягва до
ед
но о
т свойствата на векторите. Ка
От ускорени
е
то чрез
интегриране
мож
е
да
се намери законът за скоростта.
Векторът
е насочен винаги към вдлъбнатата част на кривата на траекторията. За да се определи по-точно посоката му, се прибягва до едно от свойствата на векторите. Както всеки
в
е
ктор, уск
орен
и
ето мож
е да се предстаВекторът е насочен винаги към вдлъбнатата час
т на кривата на тра
екторията. За да се определи по-точно посоката му, се прибягва до едно от свойствата на векторите. Както всеки вектор,
ускорението може да се п
редс
тави като сума от две компоненти (фиг.I.3).
(I
Ако посоката на ускорението съвпада с посоката на преместването, движението е равноускорително. Ако посоките на ускорението и преместването са противоположни, движението е равнозакъснително.
При праволинейните движения ускорението има само тангенциална компоне
нта
,
T 
.
В момен
т
а t=0
материалната
точка се намира в положен
ие

P0 с коор
дин
ати
x0 и скорост v0 (фиг.I
.5). В пр
о
изволен
следващ мом
ент
t
тя
е в положение Р със скорост v.
* MERGEFORMAT 

От (I.7) можем да определим скоростта, като интегрираме:
Константата с определяме от началното усл
ов
и
е: при t=
0, v
=
v0 и по
лучаваме
(I.10) v=v0+at,
което представлява закона за с
коростта при правол
инейното равнПри праволинейните движения ускорението има само тангенциална компонента,  SHAPE \* MERGEFORMAT 
.
В
момента t=0 материалн
ата
точка се намира в положение P0 с координати x0 и скорост v0 (фиг.I.5
(I.12) s=s(t) ,
(I.13) =t) ,
които са равностойни. Изразът (I.1(I.13) =t) ,
които са равностойни. Изразът (I.12) се нарича законкоито са равностойни. Изразът (I.12) се нарича закон за пътя, (I.13) - закон за ъгъла.
Скоростта, дефинирана с израза (I
.5)
,
се нарича линейна. Мож
е да се въведе нов
а
велич
ина - ъглова
скорост. Средната й стойн
ос
т
се дефин
ира
с у
равнението:
(I.14)  SHAPE
\* MERGEFOR
M
AT 

където 
пре
дс
тав
лява ъгълът, на който се е завъртял радиу
с-вектоСкоростта, дефинирана с израза (I.5), се нарича линейна. Може да се въведе нова величина - ъглова скорост. Средната й стойност се дефинира с уравнението:
(I.14
)
\* M
E
RGEFORM
AT 
 ,
където  представлява ъгълът, на който се е завърт
ял радиус-векторът
за време dt. Моментната й стойност е :
Единицата за измерване на ъгловата скорост е ra
d.s-1.
Връзката между дъ
гата
и съответния й ъгъл е известна от геометрията. На елементарен път, описан
(I.19) s=2 R е дъгата, описана за време T,
(I.20) =2 - ъгълът, описан за време T .
За големините на линейната и ъгловата скорост при t=T съответно получаваме:
(I.21)  SHAPE \* MER(I.20) =2 - ъгълът, описан за време T .
За големините на линейната
и
ъг
ловата скорост при t=T
съответно получав
а
ме:
(I
.21)  SHAPE
\* MERGEFORMAT 

(I.
22
)
\З
а го
лемините на линейната и ъглов
ата скорост

при t=T
съответно п
олуч
ав
аме
:
(I.21)  SHAPE \* MERGEFORMAT 

(I
.22)  SHAPE \* MERGEFORMAT 


Накрая ще се спрем на ускорението. Тъй като движението е равномерно, тангенциалното ускорение е равно на нула и ускорението ще има
с
а
мо нормал
на к
о
мпон(I.
21)  SHAPE \* MERGEFORMAT 

(I.22)  SHAPE \* MERGEFOR
MAT 


Накрая щ
е се спрем на ускорението. Тъй като движението е равномерно, та(I.22)  SHAPE \* MERGEFORMAT 


Накрая ще се спрем
на ускорението. Тъй кат
о дв
ижението е равномерно, тангенциалното ускорение е равно на нул
ННакрая ще с
(I.24)  SHAPE \* MERGEFORMAT 
 .

От (I.16) следва, че aN= 2R.

§ I.4. Основни принципи на динамиката
Динамиката е дял от физиката, който изучава д
ООт (I.16) следва, че aN= 2R.

§ I.4. Основни принципи на динамиката
Динамиката е дял от физиката, който
из
уч
ава движе
§§ I.4. Осно
вни принципи на ди
н
амикат
а
Динамиката
е дял от физиката, който
из
у
чава движ
ени
ето
на телата в зависимост от при
чините, кои
т
о го по
раждат.
ПДин
амик
ат
а е
дял от физиката, който изучава движениет
о на телата в зависимост от причините, които го пораждат.
При изучаването на даден кръг от явления е възможен следният подход: установяват се основните закони или при
нц
и
пи, с кои
то м
о
гат да
се обяснят всички известни явления от този кръг и да се предс
кажат нови. Този по
дход към изучаването на явленията се нарича метод на принципите. Самите принципи не могат да бъдат доказани логически.
При изучаването на даден
кръ
г от явления е възможен следният подход: установяват се основните закони ил
От (I.25) можем да запишем
(I. 27)  SHAPE \* MERGEFORMAT 
 ,
което е мате
мат
ич
еският израз