ПРОГРАМА КУРСА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ДЛЯ I КУРСА ЭТФ

Осенний семестр 2015 г.

Часть 1. Ньютоновская механика

Кинематика материальной точки. Система отсчета, тело отсчета, система координат. Ки-нематические характеристики движения: радиус-вектор точки, траектория, путь, перемещение, скорость, ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорения, радиус кривизны траектории. Движение твердого тела, поступательное, вращательное и плоское движение. Угловая скорость и угловое ускорение вращения вокруг неподвижной оси. Скорость и ускорение точки твердого тела, их связь с угловой скоростью и угловым ускорением. Кинематика плоского движения твердого тела, условие движения без проскальзывания. Преобразования Галилея, нерелятивистский закон сложения скоростей.

Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчета, закон инерции, принцип относительности Галилея. I закон Ньютона. Система материальных тел, замкнутая система, центр инерции системы из двух материальных точек. Масса тела. Сила взаимодействия двух тел, III закон Ньютона, принцип суперпозиции, II закон Ньютона, основное уравнение динамики поступательного движения. Типы взаимодействий в физике, гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Силы в механике: сила тяготения, закон тяготения Ньютона, сила тяжести вблизи поверхности Земли, сила упругости, закон Гука, сила трения покоя и скольжения. Теорема о движении центра масс Импульс материальной точки и импульс системы точек, закон сохранения импульса, применение зaкона для незамкнутых систем..

Работа и механическая энергия. Работа силы, мощность, работа сил тяжести, упругости и трения, диссипативные силы. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия и ее связь с потенциальной силой. Потенциальная энергия однородного поля тяжести, потенциальная энергия упругой деформации. Кинетическая энергия тела. Механическая энергия тела и системы тел, закон изменения механической энергии тела и системы тел. Закон сохранения механической энергии.

Столкновения. Упругий и неупругий удары, законы сохранения для упругого удара, центральный удар, изменение скоростей в результате центрального удара. Абсолютно неупругий удар, изменение механической энергии в результате абс. неупругого удара.

Динамика вращения вокруг неподвижной оси. Момент импульса тела относительно точки и относительно оси, момент инерции материальной точки и твердого тела, момент силы относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Момент инерции, расчет момента инерции некоторых тел (тонкого стержня, кольца, тонкого диска). Теорема Штейнера.

Динамика плоского движения. Уравнения динамики поступательного и вращательного дви-жения тела.

Законы сохранения при вращательном движении. Механическая энергия твердого тела. Работа силы при вращательном движении. Кинетическая энергия плоского движения, теорема Кёнига для движения твердого тела. Закон сохранения момента импульса.

Часть II Молекулярная физика и термодинамика.

Вводные понятия. Предмет молекулярной физики. Агрегатные состояния вещества. Газооб-разное состояние, идеальный газ. Газ как термодинамическая система. Равновесное состояние идеального газа, параметры равновесного состояния, абсолютная температура. Средняя кинети-ческая энергия молекулы, число степеней свободы, закон равнораспределения энергии по степе-ням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Основное уравнение кинетической теории для давления. Уравнение состояния идеального газа. Термодинамический и статистический методы исследования термодинамических систем.

Термодинамика идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энер-гия. Равновесные процессы, уравнение процесса, графическое изображение процесса. I начало термодинамики, количество теплоты и работа идеального газа. I начало термодинамики для изотермического, изобарического и изохорического процессов. Адиабатический процесс, уравнение Пуассона. Теплоемкость идеального газа, удельная и молярная теплоемкости, теплоемкость в изохорном и изобарном процессах, уравнение Майера. Зависимость теплоемкости от температуры.

Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы, циклы, тепловые ма-шины, К.П.Д. цикла Карно, влияние необратимости процессов на К.П.Д. Приведенное количест-во теплоты, энтропия и ее свойства. II начало термодинамики.

Молекулярно-кинетическая теория газов. Вероятностное описание теплового движения. Функция распределения Распределение Максвелла по скоростям. Распределение Больцмана, барометрическая формула. Статистическое толкование II начала, статистический смысл энтропии. Явления переноса в идеальном газе, длина свободного пробега, теплопроводность, диффузия и внутреннее трение в газах.

Часть III Специальная теория относительности.

Релятивистская кинематика. Постулаты теории относительности Эйнштейна, относительность временных и пространственных промежутков, релятивистское замедление хода часов, лоренцово сокращение. Преобразования Лоренца, релятивистский закон сложения скоростей.

Релятивистская динамика. Релятивистский импульс. Основной закон динамики в СТО. Кинетическая и полная энергия релятивистской частицы, энергия покоя. Эквивалентность массы и энергии, энергия связи, дефект массы. Связь между энергией и импульсом релятивистской частицы.

Основные вопросы для подготовки к экзамену для 1 курса ЭТФ. Осенний семестр 2015 г.

Кинематика материальной точки. Система отсчета, тело отсчета, система координат. Ки-нематические характеристики движения: радиус-вектор точки, траектория, путь, перемещение, скорость, ускорение. Закон движения материальной точки, равномерное и равнопеременное дви-жение. Нормальное и тангенциальное ускорения, радиус кривизны траектории.

Кинематика вращательного движения твердого тела. Движение твердого тела, поступа-тельное движение, вращение вокруг неподвижной оси, плоское движение. Кинематические хара-ктеристики вращения: векторы углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения, связь между угловой скоростью тела и линейной скоростью его точки.

Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчета, закон инерции, принцип относительности Галилея. Импульс материальной точки и импульс системы точек, закон сохра-нения импульса, применение зaкона для незамкнутых систем. I закон Ньютона. Сила взаимодей-ствия двух тел, III закон Ньютона, принцип суперпозиции, II закон Ньютона, основное уравнение динамики поступательного движения. Силы в механике: сила тяготения, закон тяготения Ньюто-на, сила тяжести вблизи поверхности Земли, сила упругости, закон Гука, сила трения покоя и скольжения. Теорема о движении центра масс.

Работа и механическая энергия. Работа силы, мощность, работа сил тяжести, упругости и трения, диссипативные силы. Консервативные и неконсервативные силы, поле сил. Потенциаль-ная энергия и ее связь с потенциальной силой. Потенциальная энергия однородного поля тяжес-ти, потенциальная энергия упругой деформации. Кинетическая энергия тела. Механическая энергия тела, закон изменения механической энергии тела. Закон сохранения механической энергии. Столкновения тел, упругое и неупругое столкновения, абсолютно неупругий удар.

Динамика вращения вокруг неподвижной оси. Динамика вращения материальной точки, мо-мент инерции материальной точки, момент силы, момент импульса материальной точки. Основ-ное уравнение динамики вращательного движения твердого тела, момент импульса твердого те-ла. Момент инерции твердого тела, теорема Штейнера (формулировка). Момент импульса твер-дого тела, закон сохранения момента.

Равновесное состояние идеального газа, параметры равновесного состояния, абсолютная температура. Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа. I нача-ло термодинамики, количество теплоты и работа идеального газа, изопроцессы. Адиабатический процесс, уравнение Пуассона. Теплоемкость газа, молярная и удельная теплоемкость. II начало термодинамики. Статистическое толкование II начала, статистический смысл энтропии.

Принцип относительности Эйнштейна, постулат о постоянстве скорости света, относитель-ность временных и пространственных промежутков. Релятивистский импульс. Основной закон динамики в СТО. Энергия релятивистской частицы, связь между массой и энергией, энергией и импульсом.