Для студентов 1 / Вопросы к экзамену общие

3

Экзаменационные вопросы по физике для студентов инженерно-технических специальностей 1курс (1,2 семестры) Для КС-91.

Физические основы механики

1. Физика как наука. Наиболее общие понятия и теории. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль измерения в физике. Единицы измерения и системы единиц. Основные единицы СИ.

2. Предмет механики. Классическая и квантовая механика. Нерелятивистская и релятивистская механика. Кинематика и динамика. Основные физические модели: частица (материальная точка), система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда.

3. Понятия состояния в классической механике. Пространственно-временные отношения. Системы отсчета и описание движений. Элементы кинематики материальной точки: перемещение, скорость и ускорение.

4. Вращательное движение. Элементы кинематики материальной точки и тела, совершающих вращательное движение: угол поворота, угловые скорость и ускорение, их связь с линейными скоростью и ускорением.

5. Кинематика гармонических колебательных движений. Гармонические колебательные движения и их характеристики: смещение, амплитуда, период, частота, фаза, скорость и ускорение.

6. Методы сложения гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения.

7. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.

8. Основные понятия и определения динамики. Первый закон Ньютона. Третий закон Ньютона. Современная трактовка законов Ньютона.

9. Уравнение движения. Второй закон Ньютона. Границы применимости классического способа описания движений.

10. Понятие инерциальной и неинерциальной систем отсчета. Силы инерции. Описание движения в неинерциальных системах отсчета.

11. Основные понятия динамики вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения: момент силы, момент импульса, момент инерции. Теорема Штейнера.

12. Основное уравнение динамики вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения.

13. Модель гармонического осциллятора. Примеры гармонических осцилляторов: физический и математический маятники. Определение их периодов и частот.

14. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение. Пружинный маятник. Определение его периода и частоты.

15. Свободные колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Характеристики затухающих колебаний: коэффициент затухания, декремент, логарифмический декремент затухания, добротность.

16. Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс.

17. Понятие о связанных гармонических осцилляторах. Нормальные колебания (моды). Нелинейный осциллятор. Физические системы, содержащие нелинейность.

18. Кинематика и динамика волновых процессов. Плоская стационарная и синусоидальная волна.

19. Интерференция и дифракция волн. Бегущие и стоячие волны. Фазовая скорость, длина волны, волновое число, волновой вектор.

20. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Энергетические характеристики упругих волн. Вектор Умова. Эффект Доплера.

21. Работа и энергия. Энергия как универсальная мера различных форм движений и взаимодействий. Работа силы и её выражение через криволинейный интеграл.

22. Кинетическая энергия системы и её связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе.

23. Энергия системы, совершающей вращательное движение. Энергия системы, совершающей колебательное движение.

24. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия тела, находящегося в поле тяготения другого тела.

25. Потенциальная энергия и устойчивость системы. Внутренняя энергия. Энергия упругой деформации. Мощность.

26. Общефизичекий закон сохранения энергии. Закон сохранения энергии в механике и его применении.

27. Закон сохранения импульса. Центр инерции. Закон движения центра инерции. Реактивное движение.

28. Закон сохранения момента импульса и его применение. Уравнение моментов.

29. Применение законов сохранения к упругому и неупругому взаимодействиям.

30. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Инварианты преобразования. Закон сложения скоростей в классической механике.

31. Представления о свойствах пространства и времени в специальной теории относительности.

32. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца для координат и времени.

33. Следствия из преобразований Лоренца: сокращение движущихся масштабов длин, замедление движущихся часов, закон сложения скоростей.

34. Релятивистский импульс. Уравнение движения релятивистской частицы. Инвариантность уравнения движения относительно преобразований Лоренца.

35. Работа и энергия. Полная энергия частицы. Четырехмерный вектор энергии-импульса частицы. Преобразования импульса и энергии.

Молекулярная физика и термодинамика

1. Динамические и статистические закономерности в физике. Статистический и термодинамический методы исследования.

2. Макроскопическое состояние. Термодинамические функции состояния. Уравнение состояния. Внутренняя энергия. Интенсивные и экстенсивные параметры.

3. Модель идеального газа. Основное уравнение состояния идеального газа. Основные газовые законы.

4. Давление газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Молекулярно-кинетический смысл абсолютной температуры.

5. Вывод уравнений газовых законов (изотермического и изобарического) из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

6. Вывод уравнений газовых законов (изохорического и закона Дальтона) из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

7. Микроскопические параметры. Вероятность и флюктуации. Распределение молекул /частиц/ по абсолютным значениям скорости. Распределение Максвелла.

8. Средняя кинетическая энергия частицы. Скорости теплового движения частиц.

9. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

10.Внутренняя энергия и теплоемкости идеального газа. Теорема Больцмана о распределении энергии по степеням свободы.

11. Теплоемкость многоатомных газов. Ограниченность классической теории теплоемкостей.

12. Статистический смысл термодинамических потенциалов и температуры. Роль свободной энергии. Принцип Нернста и его следствия.

13. Основные понятия термодинамики. Задачи термодинамики. Обратимые, необратимые и круговые тепловые процессы.

14. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах: изотермическому, изохорическому и изобарическому.

15. Первое начало термодинамики и его применение к адиабатическому процессу в идеальном газе. Уравнения Пуассона.

16. Цикл Карно. Максимальный КПД тепловой машины.

17. Энтропия системы и её свойства. Определение изменения энтропии системы, совершающей изотермический и адиабатический процессы.

18. Энтропия системы и её свойства. Определение изменения энтропии системы, совершающей изохорический и изобарический процессы.

19. Второе начало термодинамики. Термодинамические потенциалы и условия равновесия. Третье начало термодинамики. Применения термодинамики.

20. Термодинамика неравновесных процессов. Закон сохранения массы в термодинамике неравновесных процессов.

21. Термодинамика неравновесных процессов. Закон сохранения импульса и энергии в термодинамике неравновесных процессов.

22. Реальные газы. Уравнение Ван дер Ваальса. Изотермы Ван дер Ваальса и реальных газов.

23. Фазы и фазовые превращения. Условия равновесия фаз. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.

24. Фазовые диаграммы. Метастабильные состояния. Критическая точка. Тройная точка. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода.

25. Внутренняя энергия и теплоемкости реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.

26. Понятие о физической кинетике. Диффузия, теплопроводность в газах, жидкостях и твердых телах. Коэффициенты диффузии и теплопроводности.

27. Строение и свойства жидкостей. Вязкость жидкостей и их сжимаемость. Динамическая и кинематическая вязкости.

28. Общие свойства жидкостей и газов. Кинематическое описание движения жидкости.

29. Идеальная и вязкая жидкости. Гидростатика несжимаемой жидкости. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

30. Гидродинамика вязкой жидкости. Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости. Уравнение неразрывности. Формула Пуазейля. Формула Стокса.

31. Особенности поверхностного слоя жидкости. Поверхностное натяжение. Работа по преобразованию поверхности жидкости. Смачивание и не смачивание. Краевой угол.

32. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Капиллярность. Закон Журена.

33. Идеально упругое тело. Упругие деформации и напряжения. Закон Гука. Пластические деформации. Предел прочности.

34. Анизотропия физических свойств. Физические типы кристаллических решеток. Закон Дюлонга и Пти.

35. Жидкие кристаллы: сметики, нематики, холестерики. Строение, свойства и применение. Магнитные жидкости. Строение, структура, свойства и применение.