5.2. Содержание дисциплины

5.2. Лекции

5.2.1. Второй семестр.

Физические основы механики. (4 ч) [1]

Элементы кинематики. Простейшие физические модели в механике: материальная точка, абсолютно твердое тело. Система отсчета. Радиус-вектор материальной точки, вектор перемещения, средняя и мгновенная скорость, среднее и мгновенное ускорение. Вычисление пути, проходимого точкой при неравномерном движении.

Динамика материальной точки. Условия применимости классической механики. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона, как основное уравнение динамики точки. Нахождение закона движения точки по заданным силам и начальным условиям. Третий закон Ньютона.

Неинерциальные системы отсчета. Понятие неинерциальной системы отсчета. Понятие относительного движения. Основное уравнение динамики в неинерциальной системе отсчета (без вывода).

Закон сохранения импульса. Замкнутая система. Теорема об изменении импульса системы. Закон сохранения импульса для вектора импульса системы и для проекции вектора импульса. Теорема о движении центра масс системы.

Закон сохранения энергии. Понятие работы переменной силы, мощность. Теорема об изменении кинетической энергии. Понятие силового поля. Силы консервативные и неконсервативные. Потенциальная энергия. Теорема о изменении полной механической энергии. Закон сохранения механической энергии. Закон сохранения энергии в упругих и неупругих столкновения частиц.

Закон сохранения момента импульса. Понятие момента силы относительно точки и относительно оси. Плечо силы, пара сил. Понятие момента импульса относительно точки и относительно оси. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса.

Кинематика вращательного движения. Поступательное и вращательное движение. Вращение, угол поворота. Вектор угловой скорости, средняя и мгновенная угловая скорости. Вектор углового ускорения. Связь угловой скорости тела и углового ускорения с линейными скоростью и ускорением.

Динамика вращения тела вокруг неподвижной оси. Понятие момента инерции материальной точки и момента инерции твердого тела. Вычисление моментов инерции стержня и цилиндра. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Кинетическая энергия, вращающегося вокруг неподвижной оси.

Элементы теории относительности. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Релятивистский импульс. Уравнение движения релятивистской частицы.

Молекулярная физика и термодинамика. ( 4 ч) [1]

Молекулярно-кинетические представления о веществе. Статистический и термодинамический подходы к описанию к описанию свойств вещества и процессов. Равновесное и неравновесное состояния системы. Уравнение состояния идеального газа. Закон Дальтона. Основное уравнение молекулярно - кинетической теории идеального газа.. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Статистические распределения.. Распределение молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла). Вывод барометрической формулы. Распределение Больцмана для молекул в поле силы тяжести. Распределение Больцмана для произвольного силового поля.

Реальные газы. Силы межмолекулярного взаимодействия в реальных газах. Учет добавочного давления и обьема молекул в модели газа Ван-дер Ваальса. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса.

Элементы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Работа, совершаемая газом. Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеального газа. Циклические процессы. Обратимые и необратимые процессы. Тепловая и холодильные машины. Второй закон термодинамики (второе начало). Энтропия. Формула Больцмана.