После изучения дисциплины необходимо знать

• Важнейшие законы движения материи, физические теории и суть физических явлений.

• Фундаментальные опытные факты.

• Границы применимости различных физических понятий, законов, теорий.

После изучения дисциплины необходимо уметь

• Наблюдать физические явления, выделять существенные и отбрасывать несущественные факторы.

• Устанавливать качественные и количественные связи между разными сторонами физических явлений.

• Применять полученные знания для анализа физических явлений, предвидеть следствия, вытекающие из физических теорий.

• Строить физические модели и решать конкретные задачи.

Содержание дисциплины

Содержание дисциплины составляет следующая тематика.

• Элементы векторного анализа.

• Кинематика материальной точки. Координатная и векторная формы описания движения материальной точки. Перемещение, скорость, ускорение. Тангенциальное и нормальное ускорения. Вычисление пути.

• Кинематика твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение и их связь с линейными характеристиками движения.

• Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Масса и импульс. Сила. Второй закон Ньютона как уравнение движения. Преобразования Галилея. Принцип относительности. Границы применимости ньютоновской механики.

• Силы в природе. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела. Упругие силы. Силы трения. Сухое и жидкое трение.

• Неинерциальные системы отсчета. Движение материальной точки в неинерциальной системе отсчета. Силы инерции. Неинерциальность системы координат, связанной с Землей, ее проявления в геофизических явлениях.

• Внешние и внутренние силы. Замкнутая система. Сохраняющиеся величины. Импульс системы материальных точек. Закон сохранения и изменения импульса. Центр масс. Работа переменной силы. Мощность.

• Кинетическая энергия. Консервативные силы. Потенциальная энергия частицы в поле. Полная механическая энергия частицы. Закон ее сохранения. Связь между потенциальной энергией и силой поля. Закон сохранения механической энергии системы. Общефизический закон сохранения энергии.

• Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удар.

• Момент импульса материальной точки и системы материальных точек. Момент силы. Закон сохранения и изменения импульса.

• Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращающегося тела. Основное уравнение динамики вращательного движения. Примеры вычисления момента инерции для тел правильной геометрической формы.

• Элементы гидро- и аэродинамики. Механика несжимаемой жидкости. Неразрывность струи. Уравнение Бернулли. Истечение жидкости из отверстия.

• Вязкость. Ламинарное и турбулентное течения. Движения тел в жидкостях и газах.

• Элементы специальной теории относительности. Постулаты Эйнштейна. Преобразование Лоренца. Пространство и время в специальной теории относительности. Релятивистский импульс и релятивистское уравнение динамики. Релятивистское выражение кинетической и полной энергии. Взаимосвязь массы и энергии.

• Гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Собственные гармонические колебания. Пружинный, физический, математический маятники. Гармонический осциллятор, его энергия.

• Сложение гармонических колебаний одинакового направления. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

• Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент. Добротность.

• Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Резонанс.

• Волны в упругих средах. Волновое уравнение. Уравнение бегущей волны. Основные характеристики волн. Продольные и поперечные волны.

• Принцип суперпозиции. Интерференция. Стоячие волны. Энергия упругой волны. Поток и плотность потока энергии.

• Звук. Эффект Доплера для звуковых волн.

• Основные представления молекулярно-кинетической теории. Статистический и термодинамический методы исследования. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Распределение Максвелла и распределение Больцмана. Барометрическая формула.

• Основы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Работа термодинамической системы. Количество теплоты. Теплоемкость. Первый закон термодинамики и его применение к изопроцессам.

• Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно. КПД тепловой машины.

• Второе начало термодинамики. Энтропия. Закон возрастания энтропии. Макро- и микро- состояния. Статистический смысл энтропии.

• Реальные газы, жидкости и кристаллы. Силы межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Фазы и фазовые превращения.

• Поверхностное натяжение жидкости. Капиллярные явления. Представления о структуре жидкостей. Ближний и дальний порядок. Кристаллические решетки.