Механические колебания и волны

1. Гармонические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний. Максимальные значения скорости и ускорения при гармонических колебаниях.

2. Превращение энергии при гармонических колебаниях.

3. Математический маятник. Период колебаний математического маятника.

4. Пружинный маятник. Период колебаний пружинного маятника.

5. Вынужденные колебания. Резонанс.

6. Механические волны. Поперечные и продольные волны.

7. Скорость распространения волн. Длина волны. Связь длины волны со скоростью ее распространения.

Электромагнитные колебания и волны

1. Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в контуре. Период и частота свободных колебаний в контуре.

2. Превращение энергии в колебательном контуре.

3. Вынужденные электрические колебания. Резонанс в электрической цепи.

4. Переменный электрический ток.

5. Электромагнитные волны. Скорость распространения электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн.

Геометрическая оптика

1. Прямолинейное распространение, отражение и преломление света. Луч. Скорость света. Абсолютный показатель преломления. Относительный показатель преломления.

2. Законы отражения и преломления света. Полное отражение. Предельный угол полного отражения.

3. Построение изображений в плоском зеркале.

4. Линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображения в линзе.

Волновая оптика

1. Свет – электромагнитная волна. Когерентность. Интерференция света.

2. Дифракция света. Дифракционная решетка.

3. Дисперсия света.

4. Поперечность световых волн. Поляризация света.

Основы специальной теории относительности

1. Инвариантность скорости света. Принцип относительности Эйнштейна.

2. Пространство и время в специальной теории относительности.

3. Связь массы и энергии.

Квантовая и ядерная физика

1. Тепловое излучение. Формула Планка. Постоянная Планка.

2. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

3. Планетарная модель атома.

4. Боровская модель атома водорода.

5. Нуклонная модель ядра. Заряд ядра. Массовое число ядра.

6. Ядерные реакции. Сохранение заряда и массового числа при ядерных реакциях.

7. Энергия связи частиц в ядре. Деление ядер. Синтез ядер. Выделение энергии при делении и синтезе ядер.

8. Радиоактивность. Альфа-, бета-, гамма-излучения. Закон радиоактивного распада.

2. Краткие теоретические сведения

2.1. Кинематика

Кинематика изучает механическое движение тел, не рассматривая причины, вызывающие это движение.

Механические движение — изменение положения данного тела относительно другого тела или частей тела относительно других частей этого же тела, происходящее с течением времени.

Тело отсчета — тело, относительно которого рассматривается данное механическое движение.

Система отсчета — это система координат, связанная с телом отсчета и снабженная часами.

Материальная точка — тело, размерами которого в данной задаче можно пренебречь.

Траектория — линия, которую описывает материальная точка при своем движении.

Поступательное движение — движение, при котором все точки тела движутся по одинаковым траекториям. В этом случае тело можно считать материальной точкой.

Путь S (м) — расстояние, пройденное телом вдоль траектории движения. Путь — скалярная величина.

Перемещение (м) — вектор, соединяющий начальное и конечное положения материальной точки. Модуль перемещения   — скалярная величина, равная длине этого вектора.

Относительность движения состоит в том, что траектория движения, путь и перемещение зависят от выбора системы отсчета. Следовательно, любое механическое движение относительно.

Скорость — физическая величина, характеризующая быстроту изменения положения тела в пространстве с течением времени.

Средняя скорость перемещения (движения) (м/с) — вектор, равный отношению перемещения материальной точки к времени перемещения t:

Средняя скорость перемещения направлена вдоль перемещения.

Мгновенная скорость — скорость тела в данный момент времени. Мгновенная скорость равна пределу средней скорости перемещения при неограниченном уменьшении промежутка времени t. Мгновенная скорость направлена по касательной к траектории движения материальной точки.

Средняя путевая скорость v_ср (м/с) равна отношению пути S к времени движения t:

.

Закон сложения скоростей. Если тело одновременно участвует в двух движениях со скоростями и , то его результирующая скорость определяется по правилу сложения векторов:

Относительная скорость. Если два тела движутся со скоростями и относительно некоторой системы отсчета, то скорость первого тела относительно второго тела равна:

.

Прямолинейное равномерное движение — движение, при котором тело движется вдоль прямой линии с постоянной по величине скоростью.

Путь при прямолинейном равномерном движении прямо пропорционален времени движения (рис. 1):

S = vt.

Уравнение прямолинейного равномерного движения:

X = X₀ + v_x t,

где: X – координата тела, X₀ – начальная координата, v_x – проекция скорости.

Г

v, м/с

Х, м

рафическое представление прямолинейного равномерного движения

t, с 0 Х0	t, с 0	t, с 0
Зависимость пройденного пути от времени	Зависимость координаты от времени	Зависимость скорости от времени
Рис. 1

Ускорение (м/с²) — величина, равная отношению изменения скорости ко времени этого изменения:

.

Ускорение характеризует быстроту изменения скорости с течением времени.

Прямолинейное равноускоренное движение — движение тела по прямой линии с постоянным ускорением (рис 2).

Уравнение прямолинейного равноускоренного движения:

где a_x (м/с²), v_0x (м/с), v_x (м/с) — проекции ускорения, начальной и конечной скорости движения.

Если при прямолинейном равноускоренном движении тела направление вектора скорости остается постоянным удобно использовать блок формул:

“+”  при ускоренном движении,

“–”  при замедленном движении.

Графическое представление прямолинейного равноускоренного движения

t, с 0 v	t, с 0
Зависимость координаты от времени	Зависимость скорости от времени
Рис. 2

Движение тела под действием только силы тяжести называется свободным падением.

При свободном падении возле поверхности Земли тело движется с ускорением g = 9,8 м/с². Если нет специальных оговорок, ускорение свободного падения можно принять равным g  10 м/с².

Криволинейное движение — это движение тела по криволинейной траектории. При криволинейном движении вектор скорости меняет свое направление. Частным случаем криволинейного движения является движение материальной точки по окружности.

Период Т, (с) – время одного полного оборота тела.

Частота , (Гц) – количество оборотов в единицу времени.

Угловая скорость , (рад/с) — быстрота изменения угла поворота.

При равномерном движении по окружности радиуса R с постоянной по величине скоростью материальная точка обладает центростремительным ускорением , характеризующим, быстроту изменения направления вектора скорости . Вектор направлен по радиусу к центру окружности (рис. 3).

	Рис. 3

Движение тела по окружности с постоянной по модулю скоростью можно описать следующим блоком формул: