Задачи по общей и прикладной физике. Учебное пособие

📘 В основу данного учебного пособия "Задачи по общей и прикладной физике" положено опубликованное в 2010 г. учебное издание "Курс общей физики в задачах". Сохранены последовательность изложения материала и ответственность конкретных авторов за соответствующие разделы. Пособие пополнено несколькими десятками новых задач. Часть из них является переработанными вариантами экзаменационных задач предшествующего шестилетнего периода. "Сюжеты" ряда задач по механике и термодинамике были заимствованы из архива кафедры общей физики факультета аэромеханики и летательной техники МФТИ за 1968 - 1995 гг. Кроме того, следует особо отметить несколько групп задач прикладной направленности на темы, как правило, находящиеся вне поля зрения преподавателей общей физики. Они появились по инициативе руководителя Издательского Дома "Интеллект" Льва Фёдоровича Соловейчика, за что авторы выражают ему глубокую признательность и искреннюю благодарность. В них для студентов и заинтересованных читателей, знакомых с высшей математикой в пределах программ младших курсов современных технических университетов, в схематизированной форме даются базовые представления о некоторых актуальных проблемах современных прикладных наук (прежде всего механики) и техники. Такие задачи отвечают принятому в МФТИ стилю изложения курса общей физики, предполагающему максимальную связь с реальными проблемами, решаемыми наукой и техникой. Авторы надеются, что затронутые темы найдут дальнейшее развитие и глубокую разработку в задачах, предлагаемых преподавателями для семестровых и государственных экзаменов по общей физике.
Как правило, на каждую такую тему в пособии имеется несколько задач. К части из них, имеющих принципиальное значение, представлены развернутые решения. К остальным даны только ответы. Такие задачи могут быть использованы либо в учебном процессе для самостоятельного решения, либо, самостоятельно решая их, заинтересовавшийся проблемой читатель может получить очень важные с позиций физики представления об определяющих процессах в том или ином явлении и порядках величин так называемых управляющих параметров.
В частности, к указанным группам относятся задачи 1.26 - 1.32, посвященные эффекту Магнуса - явлению возникновения подъемной силы на вращающемся в набегающем потоке воздуха цилиндре. Механика этого явления позволяет понять, какие основные процессы отвечают за формирование подъемной силы на крыле летательного аппарата.
В задачах 1.57 - 1.62 отражены некоторые актуальные вопросы использования гравитационных полей планет для исследования Солнечной системы межпланетными автоматическими станциями. Необходимо заметить, что рассматриваемые в этих задачах закономерности при определенных условиях могут существенным образом влиять и на траектории таких небесных тел как метеориты и кометы.
Задачи 1.126 - 1.127 посвящены отдельным вопросам взаимодействия тел вращения с плоской горизонтальной поверхностью. Они представляют определенный интерес в проблеме сопротивления качению. Последнюю вполне можно отнести к разряду неисчерпаемых - так много разнообразных физико-механических процессов участвуют в этом явлении. В частности, в задаче 1.127 непосредственно рассмотрен случай сопротивления качению при движении по горизонтальному участку сухой укатанной грунтовой дороги. В ее постановке и решении были учтены известные теоретические модели сопротивления качения.
В задаче 1.128 в доведенной до инженерного уровня постановке выполнена оценка величины закручивающего момента сил на болтовом соединении.
В отличие от предыдущего издания группа задач, посвященных динамике релятивистской ракеты (релятивистской материальной точки переменной массы), предваряется выводом релятивистского аналога уравнения Мещерского общего вида (задача 1.104), благодаря чему стало возможным обеспечить единый подход к их решению.
В пятой части пособия, посвященной физике атома, ядра, элементарных частиц и твердого тела, в силу сложившихся традиций и по соображениям удобства предпочтение отдано гауссовой системе единиц.
Пособие может быть использовано в учебном процессе в ВУЗах, а также для самостоятельного знакомства с основными разделами общей физики.