Примерная тематика семинарских занятий

1. Кинематика прямолинейного движения.

2. Кинематика криволинейного движения и вращение тела вокруг неподвижной оси.

3. Динамика материальной точки и тела, движущегося поступательно.

4. Динамика криволинейного движения материальной точки.

5. Динамика вращательного движения твердого тела.

6. Статика. Упругие деформации твердого тела.

7. Гравитационное взаимодействие. Движение тел в поле тяготения.

8. Работа и энергия. Потенциальная энергия упруго деформированного тела.

9. Законы сохранения в механике. Закон сохранения импульса, энергии и момента импульса.

10. Механические колебания.

11. Волны в упругой среде.

12. Механика жидкостей и газов.

13. Релятивистская механика.

Вычислительный эксперимент

1. Движение по окружности.

2. Вес и невесомость.

3. Движение по наклонной плоскости.

4. Реактивное движение.

5. Законы Кеплера.

6. Течение идеальной жидкости.

7. Свободные колебания груза на пружине.

8. Вынужденные колебания.

9. Законы сохранения. Моделирование движения в гравитационном поле.

10. Расчет моментов инерции твердых тел.

11. Классический гармонический осциллятор.

12. Моделирование движения маятника с колеблющейся точкой подвеса.

13. Цепочка связанных осцилляторов. Продольные и поперечные волны.

Средства обеспечения дисциплины

В качестве средств обеспечения дисциплины предполагается использование лаборатории механики, лаборатории лекционных демонстраций и класс вычислительной физики с программным обеспечением.

Рекомендуемая литература

Основная литература:

1. Сивухин Д.В. Курс общей физики. Т.1. Механика. – М.: Наука, 1979.

2. Лаврова И.В. Курс физики. – М.: Просвещение, 1981.

3. Грабовский Р.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1980.

4. Архангельский М.М. Курс физики. Механика. – М.: Просвещение, 1975.

5. Александров Н.В., Яшкин А.Я. Курс общей физики. Механика. – М.: Просвещение, 1978.

6. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. – М.: Высшая школа, 1989; или Кн.1. – М.: Высшая школа, 1998.

Задачники:

1. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу. – М.: Наука, 1979 (другие годы издания).

2. Иродов И.Е.Задачник по общей физике. – М.: Наука, 1988.

3. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1988.

Дополнительная литература:

1. Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. Т.1-2. – М.: Мир, 1990.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1989.

3. Хайкин С.Э. Физические основы механики. – М.: Наука, 1979.

4. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. – М.: Высшая школа, 1986.

5. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Курс общей физики. Механика. – М.: Академия, 2001.

Лекция №1. Введение

1. Предмет физики, её связь с другими естественными науками

Физика – наука, изучающая наиболее общие свойства материи и формы её движения. Под материей подразумевается весь окружающий нас мир, включающий два известных нам вида материи – вещество (в твердом, жидком, газообразном состоянии и плазме) и поле (гравитационное, электромагнитное, поле ядерных сил), которые способны видоизменяться и превращаться друг в друга и описываются законами физики.

Неотъемлемым всеобщим свойством материи является движение, понимаемое в самом широком смысле, т.е. не только как механическое перемещение тел в пространстве, но и как изменение и развитие как таковое. Известны следующие виды физических форм движения: механические, атомно-молекулярные, гравитационные, электромагнитные, внутриатомные и внутриядерные процессы. Они являются общими потому, что содержатся во всех более сложных формах движения материи, изучаемых другими науками. Например, процессы жизнедеятельности организмов, изучаемых биологией, всегда сопровождаются механическими, электрическими, внутриатомными и другими физическими процессами. Таким образом, предмет исследований физики составляют общие закономерности явлений природы.

Физика – одна из основных общих естественных наук, в которых изучаются законы неживой природы. Связь физики с другими естественными науками выражается прежде всего в том, что, выявляя общие закономерности явлений природы, её макро- и микромира, физика фундаментальна по отношению к ним. Физика позволяет создавать приборы и вырабатывать методы исследования, необходимые для развития других наук. Например, в развитии биологии большое значение имели микроскоп, в астрономии – телескоп, в химии – спектральный анализ и др. Все естественные науки широко и плодотворно применяют метод меченых атомов, электронную аппаратуру и другие физические приборы, а также различные методы физических исследований. Справедлива, конечно, и обратная связь: развитие других естественных наук ставит перед физикой новые задачи и способствует её прогрессу и совершенствованию. Только на стыке физики и биологии возникли ряд новых смежных научных направлений, таких как биофизика, биомеханика – наука, изучающая законы движения биологических систем, биоэнергетика – наука, занимающаяся вопросами механизма генерации и переноса энергии в живых объектах, радиобиология – наука, изучающая действие внешних физических полей и излучений на живые организмы, современная генетика, рассматривающая явления наследственности на молекулярном уровне. В последние годы особенно пристальное внимание уделяется изучению биоэлектрических явлений, обусловливающих возникновение биоэлектрических потенциалов, а также агрофизике – науке о влиянии водовоздушных, тепловых и световых режимов на развитие растений и животных и возможности их регулирования и создания фитотронов (станций искусственного климата). Возникли другие смежные науки, такие как астрофизика, физическая химия, электрофизика и др.

Развитие математики и физики также очень тесно связано друг с другом. Без знания математики нельзя изучать физику, так как все закономерности в физике выражаются посредством чисел. Только с помощью математического аппарата можно разобраться и проанализировать сложные закономерности, которые имеют место в физических явлениях. Разработка математических методов всегда преследует, в том или ином виде, цель практическую – дать средство анализа закономерностей природы. Поэтому изучение физики тесно связано с изучением математики даже в той части физики, которую называют общей и экспериментальной, так как здесь исследователь определяет количественные изменения различных величин.