Физика все ответы ЗА ВТОРОЙ СЕМЕСТР / Voprosy_k_ekzamenu

Вопросы для экзамена по ФИЗИКЕ

для студентов групп 1306,1601 (весна 2012)

Эти вопросы можно найти на странице в интернете https://sites.google.com/site/pimphysics/studentam-pervogo-kursa

1Механика

1.1Кинематика частицы (материальной точки)

Описание движения: системы отсчета и системы координат.

Понятие частицы (материальной точки).

Траектория. Путь. Средняя (путевая) скорость.

Мгновенная скорость и ускорение при движении по прямой. Пример: равноускоренное движение.

Пространственное движение. Радиус-вектор. Вектор перемещения.

Мгновенная скорость.

Вычисление длины пути по мгновенной скорости.

Ускорение. Тангенциальная и нормальная компоненты ускорения.

Описание движения по окружности. Связь угловых характеристик движения по окружности с линейными.

Пример: движение по окружности. Определение векторов угловой скорости и углового ускорения.

1.2Динамика частицы (материальной точки).

Перый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета.

Принцип относительности Галилея.

Второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона как уравнение движения.

Примеры: уравнение движения свободной частицы, уравнение движения частицы под действием постоянной силы, уравнение одномерного движения частицы под действием силы Гука.

Работа силы.

Вычисление работы при движении по прямой.

Средняя и мгновенная мощность.

Кинетическая энергия.

Понятие силового поля. Консервативные (потенциальные) поля. Потенциальная энергия. Примеры.

Закон сохранения полной механической энергии материальной точки в консервативном поле.

Графический анализ одномерного движения.

Движение под действием силы Гука. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение.

Гармонический осциллятор. Потенциальная энергия гармонического осциллятора.

Малые колебания вблизи положения равновесия. Определение частоты малых колебаний.

1

Связь потенциальной энергии частицы и действующей на него силы в одномерном случае.

Колебания, затухающие под действием силы пропорциональной скорости. Логарифмический декремент затухания.

Вынужденные колебания под действием периодической силы. Резонанс.

Сложение колебаний. Примеры: сложение колебаний в одном направлении, биения, сложение колебаний во взаимно перпендикулярных направлениях, фигуры Лиссажу. Многомерное периодическое движение.

Пример неконсервативных сил: силы трения.

Импульс материальной точки. Импульс силы.

Момент силы и момент импульса.

Уравнение движения момента импульса и закон его сохранения.

Центральные силовые поля. Свойства движения частицы в центральном поле (сохранение энергии, сохранение момента импульса, плоскость траекторий).

Закон всемирного тяготения. Гравитационная постоянная.

Потенциальная энергия частицы в поле тяготения сферического тела.

Космические скорости.

Сила тяжести. Вес. Невесомость.

Классификация орбит в центральном поле тяготения.

Движение планет (законы Кеплера).

1.3Динамика системы материальных точек

Третий закон Ньютона.

Законы сохранения импульса и момента импульса для системы материальных точек.

Закон сохранения механической энергии для системы материальных точек.

Центр масс системы материальных точек.

Теорема о движении центра масс.

Задача двух тел. Приведенная масса.

Движение с переменной массой (реактивное движение).

1.4Динамика вращения твердого тела

Кинетическая энергия вращающегося тела.

Момент инерции твердого тела относительно оси. Аддитивность момента.

Вычисление моментов инерции простейших тел: момент инерции тонкого стержня относительно перпендикулярной оси, проходящей через его центр масс; момент инерции цилиндра относительно его оси симметрии.

Теорема Штейнера. Вычисление моментов инерции составных тел.

Уравнение динамики вращательного движения.

Физический маятник. Математический маятник. Периоды малых колебаний маятников.

Момент импульса твердого тела, его уравнение движения и закон сохранения момента импульса.

Гироскопический эффект. Гироскопы.

2

1.5Элементы механики жидкости и газа

Давление в жидкостях и газах. Закон Паскаля. Формула Паскаля.

Архимедова сила.

Линии тока. Трубки тока. Уравнение непрерывности.

Уравнение Бернулли. Статическое, гидрастатическое, динамическое и полное давление.

2Элементы статистической термодинамики.

2.1Основные понятия молекулярно-кинетической теории идеальных газов

Экспериментальные основания атомизма.

Закон Авогадро. Число Авогадро.

Элементарные газовые законы.

Закон парциальных давлений.

Уравнение состояния идеального газа.

Уравнение p = nkT: Постоянная Больцмана.

Вероятность и молекулярно-кинетическая теория.

Модель идеального газа.

Элементарный вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеальных газов.

Уравнение < E0 >= 32 kT: Статистическое толкование температуры.

Степени свободы молекуы и закон равнораспределения энергии по степеням свободы.

Понятие статистического распределения. Средние значения физических величин.

Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Формула, график. Наиболее вероятная, средняя и средняя квадратичная скорости молекул.

Средняя длина свободного пробега и среднее количество столкновений молекул газа.

2.2Феноменологическая термодинамика.

Термодинамические параметры. Термодинамические процессы.

Внутренняя энергия и работа термодинамической системы.

Работа в элементарных газовых процессах.

Первое начало термодинамики.

Теплоемкость. Теплоемкость идеального газа. CP и CV .

Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.

Циклические процессы. Тепловые машины и их КПД.

Второе начало термодинамики (формулировки Клаузиуса и Кельвина-Планка).

Идеальные тепловые машины. Теорема Карно.

Цикл Карно, вычисление его КПД.

Термодинамическая энтропия. Закон возрастания энтропии.

Статистическое толкование энтропии.

3

2.3Фазовые переходы

Реальные газы. Газ Ван дер Ваальса.

Изотeрмы Ван дер Ваальса. Правило площадей Максвелла.

Конденсация и испарение. Плавление и кристаллизация. Сублимация.

Общее представление о фазовых переходах.

Фазовые диаграммы. Тройная точка.

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.

Фазовые переходы второго рода. Примеры.

4