Содержание учебного материала

Раздел 1 Физические основы механики. Термодинамика

и молекулярная физика

Тема 1.1 Кинематика

Задачи механики. Физические модели: материальная точка, механическая система, абсолютно твердое тело. Способы описания движения материальной точки. Путь, перемещение, скорость, ускорение. Кинематика прямолинейного движения. Тангенциальное, нормальное и полное ускорение. Кинематика абсолютно твердого тела. Поступательное и вращательное движение абсолютно твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными кинематическими величинами.

Тема 1.2 Динамика материальной точки

Основная задача динамики. Первый закон Ньютона и инерциальные системы отсчета. Сила и принцип независимости действия сил. Второй закон Ньютона и границы его применимости. Третий закон Ньютона. Типы физических взаимодействий. Силы трения скольжения, качения и вязкого сопротивления. Деформации. Силы упругости. Закон Гука. Силы реакции.

Тема 1.3 Законы сохранения

Силы внутренние и внешние. Замкнутая механическая система. Закон сохранения импульса как фундаментальный закон природы. Законы сохранения и симметрия пространства-времени. Центр масс. Теорема о движении центра масс. Динамика тел переменной массы. Уравнение Мещерского. Реактивные силы. Реактивное движение. Формула Циолковского. Характеристика реактивных двигателей для космических полетов. Работа силы. Мощность. Консервативные и диссипативные силы. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Консервативная система и закон сохранения энергии в механике. Общефизический закон сохранения энергии. Удар абсолютно упругих и неупругих тел.

Тема 1.4 Механика твердого тела

Число степеней свободы твердого тела. Уравнения движения твердого тела. Момент импульса тела относительно оси. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела. Работа при вращении.

Тема 1.5 Колебания

Общие сведения о колебаниях. Уравнение свободных колебаний под действием квазиупругой силы и его общее решение. Гармонический осциллятор. Энергия гармонического осциллятора. Сложение гармонических колебаний. Физический и математический маятники (малые колебания). Уравнение затухающих колебаний и его решение. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Добротность. Уравнение вынужденных колебаний и его общее решение. Установившиеся вынужденные колебания. Резонанс. Резонансные кривые.

Тема 1.6 Упругие волны

Распространение волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Фронт волны и волновая поверхность. Плоские, сферические и цилиндрические волны. Скорость волны. Длина волны. Уравнение плоской волны. Волновой вектор и волновое число. Волновое уравнение. Суперпозиция волн. Уравнение плоской стоячей волны. Сферическая волна. Энергия упругой волны. Поток и плотность потока энергии. Вектор Умова. Эффект Доплера для звуковых волн.