Физика

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ИСПОЛНЕНИЯ НАКАЗАНИЙ 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ФСИН РОССИИ 

Кафедра математики и естественно-научных дисциплин 

ФИЗИКА 

Сборник задач 

Воронеж 
2019 

УДК 53 
ББК 22.3 
     Ф50 
 
Рекомендовано методическим советом ФКОУ ВО Воронежский институт 
ФСИН России 25 ноября 2019 г., протокол № 3. 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
профессор кафедры физики и химии ВУНЦ ВВС «ВВА», доктор физикоматематических наук, профессор И.М. Голев; 
кандидат технических наук, доцент, начальник кафедры основ 
радиотехники и электроники, полковник внутренней службы. Р.Н. Андреев 
 
Физика : сборник задач / [сост. Н.А. Андреева, Е.В. Корчагина] ; 
ФКОУ ВО Воронежский институт ФСИН России. – Воронеж, 2019. – 
188 с. 
 
 
Сборник содержит задачи по всем разделам курса физики. К 
каждому 
разделу 
приводятся 
основные 
физические 
законы 
и 
соотношения, необходимые для решения задач. Приведены примеры 
решения типовых задач и задачи для самостоятельного решения. Все 
задачи снабжены ответами. Приложение содержит таблицы физических 
величин, представлены основные сведения о физических свойствах 
различных веществ и материалов.  
Предназначен для всех технических специальностей и направлений 
подготовки, включающих реализацию дисциплины «Физика». 
УДК 53 
ББК 22.3 
 
 
 
Издано в авторской редакции 
 
 
 
 
 
 
 
© Составление. Корчагина Е.В., 
Кузьменко Р.В., Андреева Н.А., 2019 
© ФКОУ ВО Воронежский 
институт ФСИН России, 2019 

Ф50

ВВЕДЕНИЕ 

 

Дисциплина физика является той фундаментальной основой, без которой 

не представляется возможным осуществлять инженерную деятельность, а 

интеллектуальные качества, формируемые при изучение физики, незаменимы 

для специалиста при выполнении самостоятельной творческой работы. Освоить 

курс «Физика» – значит приобрести не только полное понимание физических 

явлений и закономерностей, но и умение успешно применять эти знания на 

практике. 

Решение практических физических задач способствует и пониманию 

смысла физических законов, и закреплению в памяти физических формул, дает 

навыки практического применения теоретических знаний, делает знания 

действенными. Применение общих теоретических основ физики для решения 

конкретного, частного вопроса, и есть решение физической задачи.  

В сборнике собраны задачи по всем разделам курса. Они отобраны не 

только согласно тематическому плану дисциплины, что позволит использовать 

их на занятиях практического типа, но и по мере увеличения сложности заданий, 

что даст возможность преподавателю при осуществлении контроля выявить 

уровень освоения материала. Для каждого раздела приведены основные 

физические законы и соотношения, необходимые при решении задач. 

Рассмотрено 
достаточное 
количество 
примеров 
типовых 
задач, 
что 

предоставляет возможность в процессе анализа их решения приобрести опыт и 

умение.  

Важным моментом процесса обучения является контроль приобретаемых 

знаний обучающимися. Он позволяет осуществлять обратную связь между 

преподавателем и обучающимся, предоставляя конкретный материал для 

анализа полноты и качества их знаний. Контролируя и анализируя знания 

обучающихся, преподаватель может судить о законченности процесса 

формирования навыков у обучающихся по отдельным разделам учебной 

программы дисциплины. В наибольшей степени эффективным методом 

контроля является самостоятельная работа обучающихся. Учитывая важное 

образовательное значение физических задач, необходимо не только обучать 

умению их решать, но и контролировать это умение, для этого в сборнике 

приведены задачи для самостоятельно решения, к каждой из которых имеется 

ответ.  

Важной 
задачей 
любого 
учебно-методического 
издания 
является 

формирование у обучающихся умения самостоятельно учиться, дополнять и 

развивать свои знания. Составная частью этого – умение работать со справочной 

литературой, умение ориентироваться в большом потоке информации, сведений, 

данных и цифр. При решении практических задач по физике довольно часто 

имеется необходимость обращения к справочной литературе с целью 

определения 
численного 
значения 
физических 
величин, 
которые 
не 

представлены в условии задачи намеренно. В связи с чем, в конце задачника 

в виде приложений, предложены справочные данные, которые подобраны с 

учетом тематического содержания программы по физике. Они содержат таблицы 

физических величин, охватывая все разделы физики. Приведены сведения о 

физических свойствах различных веществ и материалов, даются некоторые 

сведения из математики, что позволит пользователям сборника, не обращаясь к 

дополнительным источникам решать задачи. 

Сборник задач предназначается для курсантов, студентов и слушателей, 

обучающихся по специальностям 10.05.02 Информационная безопасность 

телекоммуникационных систем, 11.05.04 Инфокоммуникационные технологии 

и 
системы 
специальной 
связи 
и 
направлению 
подготовки 
11.03.02 

Инфокоммуникационные технологии и системы связи.  

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ 

 

При решении практической задачи по физике следует придерживаться 

следующей последовательности: 

1. В первую очередь понять, «увидеть» смысл задачи и определиться 

с тем какие физические закономерности лежат в ее основе. 

2. 
Определиться 
какие 
физические 
законы 
и 
соответствующие 

им формулы необходимо использовать при решении. При условии, что та или 

иная формула может являться производной от фундаментального закона, то ее 

необходимо математически получить из этого закона, используя границы его 

применимости. 

3. Попытаться, при возможности, отобразить условие задачи с помощью 

чертежа, или хотя бы рисунка. Представление задачи графически позволит 

не только вынести на чертеж все известные из условия задачи параметры 

и величины и не потерять их, но и определиться с направлением векторных 

величин относительно выбранной вами системы отсчета. 

4. Далее необходимо прописать все величины с их численными значениями 

в 
форме 
«дано». 
Оценить 
из 
количественную 
составляющею 
и 
при 

необходимости, исключая безразмерные отношения, перевести их в систему СИ. 

5. Проанализировать выбранные вами формулы для решения на предмет 

наличия 
в 
них 
составляющей, 
являющейся 
справочной 
величиной, 

характеризующей, например, те, или иные свойства материала. В этом случае 

при необходимости воспользоваться дополнительной справочной литературой 

(физический справочник), или обратиться к приложению настоящего сборника.  

6. Приведенные в сборнике задач примеры решения показывают, что 

приемов их решения много, они очень разнообразны и привести единую 

методику их решения практически невозможно. Однако, целесообразно, задачи 

сначала решать в общем виде, т.е. выразить подлежащую нахождению 

величину в буквенных обозначениях, заданных в условиях задачи и взятых из 

справочников. При этом способе не производятся вычисления промежуточных 

величин; числовые значения подставляются только в окончательную (рабочую) 

формулу, выражающую подлежащую нахождению величину, что безусловно, 

уменьшит 
процент 
возможности 
возникновения 
ошибки, 
связанной 

с промежуточными вычислениями. Рабочая формула обязана быть записана 

в рациональной 
форме, 
все 
физические 
величины, 
входящие 
в 
нее, 

представлены в системе СИ. 

В тех случаях, когда в процессе нахождения искомых величин 

приходится решать систему, состоящую из множества уравнений (как, 

например, часто бывает при нахождении токов, текущих в сложных цепях, 

используя правило Кирхгофа), желательно сначала подставлять в эти уравнения 

числовые значения коэффициентов, а затем, проведя математические 

преобразования, определять значения величин. 

7. При проведение численных расчетов следует учитывать разряд 

точности приведенных в условии задачи численных величин. Точность ответа, 

как правило, не должна отличаться от точности приведенных в условии задачи 

значений 
величин. 
Произведя 
расчетные 
действия 
с 
величинами, 

подставленными в рабочую формулу, в ответе записать числовое значение 

искомой величины и обязательно указать сокращенное наименование единиц 

измерения. 

8. При подстановке в рабочую формулу, а также при записи ответа 

числовые 
значения 
физических 
величин 
необходимо 
записывать 
как 

произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на 

десять в соответствующей степени. Например, вместо 3510 необходимо 

записать 3,51⋅103, вместо 0,00139 записать 1,39⋅10-3 и т.д. Предлагаемая запись 

числовых значений упрощает расчетные действия с ними, является более 

компактной и выгодной. 

9. При анализе полученного результата необходимо провести оценку 

правдоподобности его. В большинстве случаев такая оценка помогает вовремя 

обнаружить абсурдность полученного результата и внести исправления. В 

частности, КПД тепловой машины не как не может принимать значения больше 

единицы, а величина электрического заряда не может быть меньше заряда 

электрона (кванта электрического заряда) e= 1,6·10-19 Кл.  

10. Проведенный анализ полученного вами численного ответа на наличие 

и значение относительной и абсолютной погрешности результата не 

обязателен, но позволит и вам удостовериться в правильности решения и 

оценить уровень вашего владения практическими навыками решения задач.   

Глава 1  

ОСНОВЫ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ 

1.1 Основные формулы и закономерности 

1.1.1 Кинематика 

t
S


 =
υ
  - скорость при прямолинейном равномерном движении 

t
a
∆
−
=
0
υ
υ



  - ускорение 

ta


+
=
0
υ
υ
  - уравнение зависимости скорости от времени 

2

2

0
at
t
S
+
±
= υ
 -  уравнение зависимости перемещения от времени 

2

2

0
0
at
t
x
x
±
±
=
υ
 - уравнение зависимости координаты от времени 

1.1.2 Свободное падение тел 

  - ускорение свободного падения, 
2
2
10
8,9
с
м
с
м
g
≈
=

  - уравнение зависимости перемещения от времени 

1.1.3 Движение тела по окружности 

N
t
T =
 - период обращения 

T
N
=
ν
  - частота обращения 

t
∆

∆
=
ϕ
ω
 - угловая скорость ( ϕ
∆
 - угол поворота) 

R
R
T
R
ω
ν
π
π
υ
=
=
=
2
2

 - линейная скорость 

2
2
2

2
2
2
4
4
ν
π
π
ω
υ
R
T
R
R
R
an
=
=
=
=
 - нормальное (центростремительное) 

ускорение 

t
a

∆

∆
= υ

τ
 - тангенциальное ускорение 

2
2
τa
a
a
n +
=
 - полное ускорение 

t
∆

∆
=
ω
β
-  угловое ускорение 

R
a
β
τ =
- связь тангенциального и углового ускорения 

 

1.1.4 Динамика 

I закон Ньютона: Существуют такие системы отсчета, относительно 

которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, 

если на него не действуют другие тела или действия других тел 

скомпенсировано.  

a
m
F


=
 - II закон Ньютона 

III закон Ньютона: Тела взаимодействуют друг с другом с силами 

одинаковыми по модулю, но противоположными по направлению 
2
1
F
F


−
=
.  

F = G 
2
2
1
R
m
m
 закон всемирного тяготения 

F = G
2
2
1
)
(
h
R
m
m

з +
,где h высота над поверхностью Земли 

Rз
GМ з
=
υ
 первая космическая скорость 

h
Rз
GМ з
+
=
υ
 

P = mg – вес тела при 
const
=
υ
 

P = m(g +a) – вес тела, движущегося с ускорением вверх 

P = m(g-a) – вес тела движущегося с ускорением вниз 

P = m(g- R

2
υ
) - вес тела в верхней точке выпуклого моста 

F = -k∆x - закон Гука 

1.1.5 Законы сохранения механической энергии и импульса 

 

2

2
υ
m
Eк =
 - кинетическая энергия тела 

mgh
Ep =
 -потенциальная энергия тела поднятого над нулевым уровнем 

2

2x
k
Ep
∆
=
 - потенциальная энергия упругодеформированного тела 

α
cos
FS
A =
 - механическая работа 

1
2
Eк
Ек
Eк
A
−
=
∆
=
 -теорема о кинетической энергии 

2
1
Ep
Ep
Ep
A
−
=
∆
−
=

0
=
∆
п
E
 - закон сохранения энергии в замкнутой системе 

Ер
Eк
Eп
+
=
- полная механическая энергия 

Fт p
п
A
E =
∆
 - закон сохранения энергии в незамкнутой системе. 

υ

m
p =
 - импульс тела 

1
2
p
p
p
t
F




−
=
∆
=
 - второй закон Ньютона в импульсной форме 

 - КПД простых механизмов 

t
A
=
Ν
 -  механическая мощность 

 

1.1.6 Элементы гидростатики 

S
F
p =
 - определение давления 

 - давление жидкости на дно сосуда 

2
gh
p
ρ
=
 - давление жидкости на стенку сосуда 

1

2

2

1
ρ
ρ
=
h
h
 - зависимость высоты столба жидкости от плотности жидкости 

(для сообщающихся сосудов)