Программа учебного курса

Цель курса: раскрыть содержание основных законов и понятий физики; обеспечить понимание и усвоение физических закономерностей и явлений, которые необходимы для изучения общетехнических и специальных дисциплин (физические основы электроники, общая химия, электротехника, материаловедение и технология конструкционных материалов, энергетика и т.д.).

Содержание курса

Тема 1:Физические основы механики. Элементы специальной теории относительности

1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения материальной точки.

1.2. Динамика материальной точки. Силы в природе. Закон Всемирного тяготения. Системы отсчета в механике.

1.3. Импульс. Закон сохранения импульса. Энергия как количественная мера движения материи. Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия и ее связь с работой. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии для системы материальных точек.

1.4. Динамика абсолютно твердого тела: момент инерции и момент импульса. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса для системы материальных точек. Момент инерции твердого тела относительно неподвижной оси вращения. Основное уравнение динамики вращательного движения. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия твердого тела.

1.5. Механика сплошных сред: давление, закон Паскаля, закон Архимеда. Равновесие, погруженных в жидкость, тел. Идеальная жидкость. Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли. Течение вязкой жидкости. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Движение вязкой жидкости в трубе. Формула Пуазейля. Метод Стокса. Движение тел в жидкостях и газах.

1.6. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Инварианты преобразований. Элементы релятивистской динамики: масса, импульс и энергия.

Тема 2:Механические колебания и волны

3.1. Понятие о колебательных процессах. Смещение, скорость, ускорение материальной точки, совершающей колебательное движение. Амплитуда. Период. Частота. Сложение гармонических колебаний. Маятники: физический, математический и пружинный. Свободные колебания. Коэффициент затухания, декремент затухания, добротность колебательной системы.

3.2. Понятие волны. Продольные и поперечные волны. Волновое уравнение. Энергия бегущей волны. Вектор Умова.

Тема 3:Основы термодинамики

4.1. Термодинамический метод. Макроскопические параметры. Уравнение состояния. Первое начало термодинамики. Классическая теория теплоемкости идеального газа. Адиабатный процесс.

4.2. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Тепловые двигатели. Второе начало термодинамики в формулировке Томпсона и Клаузиуса. Цикл Карно. КПД тепловой машины. Энтропия. Закон возрастания энтропии. Цикл Карно в (T,S) – координатах.

4.3. Фазовые переходы первого рода. Условия равновесия фаз. Диаграмма фазового равновесия. Тройная точка. Фазовые переходы второго рода. Λ-переходы.

Тема 4: Электростатика и постоянный ток

4.1. Электростатическое поле в вакууме: закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность поля. Теорема Остроградского – Гаусса для электростатического поля в вакууме. Работа сил поля. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью поля.

4.2. Электрическое поле в диэлектриках:поляризация диэлектрика, поляризованность, виды поляризации в диэлектриках. Сегнетоэлектрики. Гистерезис. Петля гистерезиса. Вектор электростатической индукции. Относительная диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость.

4.3. Проводники в электрическом поле.Связь напряженности поля у поверхности проводника с поверхностной плотностью заряда. Конденсаторы. Электроемкость. Энергия электрического поля в конденсаторе.

4.4. Постоянный электрический ток и его характеристики: сила тока, плотность тока. Удельная проводимость и удельное сопротивление проводника. Сверхпроводимость.Закон Ома и закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме записи. Сторонние силы и электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Законы Кирхгофа. Классическая теория электропроводности металлов.