Опорные конспекты по физике. Часть 1

БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. ИММАНУИЛА КАНТА 
 
 
 
 
 
 
 
С. В. Молостова, В. А. Пахотин, В. А. Бессонов 
 
ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ ПО ФИЗИКЕ 
 
Часть 1 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Издательство 
Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта 
2024 

УДК 53(075.8) 
ББК 22.3я73 
М757  
 
Рецензенты 
 
М. А. Никитин, д-р физ.-мат. наук, проф., 
Балтийский федеральный университет им. И. Канта; 
А. В. Пец, канд. физ.-мат. наук, доц.,  
Балтийский федеральный университет им. И. Канта 
 
 
 
 
Молостова, С. В. 
М757    Опорные конспекты по физике. Часть 1 : учебно-методическое пособие / С. В. Молостова, В. А. Пахотин, В. А. Бессонов. — Калининград : Издательство БФУ им. И. Канта, 
2024. — 153 с. 
ISBN 978-5-9971-0901-1 
 
Кратко изложены основные теоретические положения по 
разделам дисциплины «Физика», которые изучаются в первом 
семестре: Механика. Колебания и волны. Молекулярная физика. 
Термодинамика. Содержание соответствует учебной программе 
дисциплины, но адаптировано для понимания студентами естественно-научных направлений. Использование опорных конспектов, в дополнение к основным источникам информации, дает 
возможность студентам лучше структурировать и анализировать 
теоретический материал.  
Предназначено для студентов ВПО направлений «Лечебное 
дело», «Стоматология», «Химия», «Биология», «Биоинженерия и 
биоинформатика», «Экология». 
 
УДК 53(075.8) 
ББК 22.3я73 
 
© Молостова С. В., Пахотин В. А.,  
Бессонов В. А., 2024 
ISBN 978-5-9971-0901-1                                © БФУ им. И. Канта, 2024 

 
 
 
СОДЕРЖАНИЕ 
 
Введение ..............................................................................................
Лекция 1. Кинематика ........................................................................
5
Лекция 2. Динамика ............................................................................
13
Лекция 3. Работа. Энергия. Законы сохранения...............................
24
Лекция 4. Законы вращательного движения. Статика .....................
30
Лекция 5. Гидростатика и гидродинамика........................................
39
Лекция 6. Гемодинамика и реология биологических жидкостей 
58
Лекция 7. Механические колебания ..................................................
66
Лекция 8. Механические волны .........................................................
72
Лекция 9. Акустика. Ультразвук .......................................................
79
Лекция 10. Применение ультразвука в медицине ............................ 104
Лекция 11. Молекулярно-кинетическая теория ............................... 112
Лекция 12. Термодинамика ................................................................ 132
Список рекомендуемой литературы.............................................. 152
 

 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Целью изучения дисциплины «Физика» на медико-биологических направлениях является формирование у студента 
единой естественно-научной картины мира. На лекционных 
занятиях изучают основные физические закономерности в 
естествознании, границы применимости физических теорий, 
моделей и гипотез, способы решения научно-практических 
задач и методику работы с научными данными в области медицинской и биологической физики. Во время лабораторных и 
практических занятий большое внимание уделяется планированию и проведению простейших экспериментальных исследований, навыкам практической работы с физическими приборами, способам обработки результатов измерений. Данное 
пособие удобно использовать при подготовке к защите лабораторных работ, а также при подготовке к тестам, коллоквиумам и другим видам текущего контроля знаний. 
Учебный материал в опорных конспектах изложен достаточно кратко, четко структурирован, не перегружен математическими выводами. Однако в нем содержатся все физические 
понятия, величины, законы и формулы, которые необходимы 
для дальнейшего изучения специальных дисциплин. Физические явления и законы лежат в основе современных диагностических и лечебных методов, а также находят широкое применение в создании медицинской, химической и биологической аппаратуры. Поэтому особое внимание при изучении 
дисциплины уделено связи физики с явлениями живой природы, применению физических законов к биологическим организмам.  
Пособие помогает развить способность к научному мышлению, анализу и синтезу информации, саморефлексии, умению грамотно формулировать научные высказывания с использованием соответствующей терминологии. Все это составляет основу научной компетентности в профессиональной 
деятельности специалиста. 

Кинематика 
 
 
КИНЕМАТИКА 
 
 
Кинематика изучает движение тел без рассмотрения причин, вызывающих его. Движение — это изменение положения 
тела относительно других тел с течением времени. 
Материальной точкой называется тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. 
Абсолютно твердое тело — это тело, взаимное расположение частиц которого при движении не меняется. 
Система отсчета — это совокупность тела отсчета, системы координат и способа измерения времени. Тело отсчета — 
это тело, условно принятое за неподвижное. 
Траектория — это линия, вдоль которой движется тело. 
По виду траектории движение делится на прямолинейное и 
криволинейное (по окружности). Отличие пути l от перемещения S показано на рисунке 1.1. 
 
 
Рис. 1.1 
 
В механике рассматривают три вида движения: поступательное, вращательное, колебательное. 
Поступательным называют движение твердого тела, при 
котором любая прямая, проведенная в нем, двигается, оставаясь параллельной своему начальному направлению. При поступательном движении все точки тела движутся по одинаковым траекториям. Поэтому в кинематике поступательное движение абсолютно твердого тела рассматривают как движение 
любой его точки. 
 

Прямолинейное движение является поступательным (хотя 
не всегда поступательное является прямолинейным). При прямолинейном движении вектор скорости направлен в ту же сторону, что и сила, приложенная к телу. Основные величины, характеризующие прямолинейное движение, представлены в 
таблице 1.1. 
 
Таблица 1.1 
 
Прямолинейное движение 
 
Равномерное 
Равноускоренное 
Перемещение ܵ̅ , м — вектор, соединяющий начальную и конечную 
точку движения.
 ܵ
ൌݒݐ ܵ
ൌܵ
଴൅ݒ଴ݐ൅
௔௧మ
ଶ или ܵ
ൌ
௩మି௩బమ
ଶ௔ ܵ
଴ — начальное перемещение; 
ݒ଴ — начальная скорость; 
при ݒ଴ൌ0 => ܵ
ൌ
௔௧మ
ଶ или ܵ
ൌ
௩మ
ଶ௔  
Проекция перемещения  ܵ௫ൌݔെݔ଴ൌݒ௫ݐ 
Координата, м 
ݔൌݔ଴൅ݒ௫ݐ 
ݔൌݔ଴൅ݒ௫ݐ൅ܽݐଶ
2 
Путь l, м — скалярная величина, численно равная длине траектории, 
пройденной телом за данный промежуток времени. ݈
ൌܵ
ଵ൅ܵ
ଶ൅ܵ
ଷ 
Скорость ࢜, м/с — векторная величина, характеризующая направление и быстроту перемещения материальной точки. 
ݒൌܵݐ 
ݒൌݒ଴൅ܽݐ, при ݒ଴ൌ0 => ݒൌܽ
ݐ 
Средняя скорость   ݒср ൌ
ௌభାௌమାௌయ
௧భା௧మା௧య 
Проекция скорости   ݒ௫ൌ
ௌೣ
௧ൌ
௫ି௫బ
௧ 
Ускорение а, м/с2 — векторная величина, характеризующая направление и быстроту изменения скорости. ܽ
ൌ0 ܽ
ൌ
௩ି௩బ
௧ или ܽ
ൌ
௩మି௩బమ
ଶௌ 

Кинематика 
При криволинейном движении вектор скорости и сила, 
приложенная к телу, расположены под некоторым углом друг 
к другу. Вектор линейной скорости направлен по касательной 
в каждой точке траектории (рис. 1.2). 
 
 
Рис. 1.2 
 
Значение скорости изменяется как по величине, так и по 
направлению, а полное ускорение находится с помощью векторного сложения (по правилу параллелограмма) нормального 
и тангенциального ускорений (рис. 1.3). 
 
 
 
Рис. 1.3 
 
Любое криволинейное движение можно представить в виде суммы движений по окружностям разных радиусов, то есть 
движение по окружности — частный случай криволинейного 
движения. Основные величины, характеризующие криволинейное движение, представлены в таблице 1.2. 

 
Таблица 1.2 
 
Криволинейное движение 
 
Физическая величина 
Формула 
Угол поворота 
 ߮
ൌ߮
଴൅߱
଴ݐ൅
ఉ௧మ
ଶ, 
 ߮
଴ — начальный угол; ߱
଴ — начальная угловая скорость; 
β — угловое ускорение 
Путь 
Длина окружности ݈
ൌܴ߮
 ݈
ൌ2ߨܴ  
Угловая скорость 
 ߱
ൌ߱
଴൅ߚݐ, рад/с ߱
ൌ2ߨߥൌ
ଶగ்  
Период T, с и частота ߥ, Гц ܶ
ߥൌ1 
Линейная скорость  
ݒൌ
௟
௧ൌ
ଶగோ் или ݒൌܴ߱
 
Ускорение нормальное (центростремительное) 
 ܽц ൌ
௩మ
ோൌ߱
ଶܴ 
Ускорение тангенциальное (касательное) 
 ܽк ൌߚܴ 
Полное ускорение  ܽ
ൌටацଶ൅акଶ 
 
По скорости движение делится на равномерное — с постоянной по модулю и направлению скоростью, и равноускоренное (равнозамедленное) — с постоянным по модулю и направлению ускорением. Эти виды движения можно представить 
графически (табл. 1.3). 
На рисунке 1.4 приведен график зависимости скорости 
движения от времени: участки 1 и 4 — равноускоренное движение, участки 3 и 5 — равнозамедленное, участок 2 — равномерное. 

Кинематика 
 
Таблица 1.3 
 
Графическое представление прямолинейного движения 
 
Равномерное 
Равноускоренное 
 
 
 
 
По графику скорости можно определить путь, рассчитав площадь 
фигуры, образовавшейся между графиком скорости и осью времени ܵ
тр. ൌݒ଴൅ݒ௧
2݈
 

 
Окончание табл. 1.3 
 
Тангенс угла наклона графика скорости определяет величину ускорения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
В таблице 1.4 приведены уравнения, описывающие равноускоренное движение. Очевидно, что структура уравнений для 
прямолинейного и криволинейного движения идентична.