1. Программа дисциплины «физика»

1.1. Классическая механика

Пространство. Время. Движение. Относительность механического движения. Система отсчета. Материальная точка (частица). Радиус-вектор. Траектория. Длина пути и перемещение. Скорость и ускорение.

Прямолинейное и криволинейное движение частицы. Тангенциальное (касательное) и нормальное (центростремительное) ускорение. Кинематические уравнения равномерного, равноускоренного и неравномерного движения. Длина пути как определенный интеграл от модуля скорости.

Инерция. Инерциальные системы отсчета. Преобразования Галилея. Сложение скоростей и принцип относительности в классической механике.

Взаимодействие тел. Сила. Инертность. Масса. Законы Ньютона.

Силы в механике: гравитационная, тяжести, вес, упругости, трения. Внутренние и внешние силы. Движение тела под действием нескольких сил. Равнодействующая. Основное уравнение динамики материальной точки (частицы).

Абсолютно твердое тело (АТТ). Центр инерции (центр масс) АТТ и закон его движения. Поступательное и вращательное движение АТТ. Система центра инерции. Вращение АТТ вокруг неподвижной оси.

Угловое перемещение, угловая скорость и угловое ускорение. Кинематические уравнения равномерного, равноускоренного и неравномерного вращательного движения АТТ вокруг неподвижной оси. Связь между кинематическими характеристиками поступательного и вращательного движения.

Момент силы. Плечо силы. Момент импульса (момент количества движения, кинетический момент). Момент инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения АТТ вокруг неподвижной оси.

Произвольное движение АТТ. Мгновенная ось вращения. Статика. Условия равновесия АТТ.

Механическая работа, мощность. Работа постоянной и переменной силы. Работа момента силы при вращательном движении.

Консервативные силы. Работа консервативной силы. Потенциальная энергия. Кинетическая энергия. Теорема об изменении кинетической энергии. Полная механическая энергия системы частиц. Закон сохранения энергии в механике. Диссипация энергии. Общефизический закон сохранения энергии.

Импульс (количество движения) тела. Импульс системы тел. Закон сохранения импульса.

Упругое и неупругое столкновение частиц.

Момент импульса системы тел. Закон сохранения момента импульса.

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

1.2. Молекулярная физика и термодинамика

Макроскопические системы. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона). Закон Дальтона. Изопроцессы и их изображение на термодинамических диаграммах.

Средняя энергия молекулы. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики.

Адиабатный процесс. Приведенная теплота. Энтропия. Вычисление энтропии.

Теплоемкость многоатомных газов. Экспериментальная зависимость теплоемкости газа от температуры. Недостаточность классической теории теплоемкостей.

Циклические процессы. Принцип действия тепловых двигателей и их КПД. Цикл Карно.

Микросостояния макросистемы. Статистический вес макросостояния. Статистический смысл энтропии. Плотность вероятности. Распределение Максвелла для молекул идеального газа по скоростям. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

Средняя длина свободного пробега молекул, эффективный диаметр молекул. Неравновесные системы. Явления переноса, молекулярно-кинетическая теория этих явлений.

Обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики и его статистический смысл. «Тепловая смерть Вселенной». Теорема Нернста.