Механика. Молекулярная физика. Термодинамика

Номер недели

План лекций

Тема практического занятия

Тема консультаций

1

2

3

4

1

2

Введение

Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Влияние физики на развитие техники и влияние техники на развитие физики. Связь физики с философией и другими науками

РАЗДЕЛ 1. Физические основы классической механики

Т е м а 1. Кинематика

Механическое движение как простейшая форма движения материи. Элементы кинематики материальной точки. Скорость и ускорение точки как производные радиуса-вектора по времени. Нормальное и тангенциальное ускорения. Радиус кривизны траектории. Поступательное движение твердого тела

Т е м а 2. Динамика

Динамика материальной точки и поступательное движение твердого тела. Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Законы динамики материальной точки и системы материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс (центр инерции) механической системы и закон его движения. Закон сохранения импульса

Тема 1.

Кинематика и динамика материальной точки.

Домашнее задание №1

Кинематика материальной точки

Динамика материальной точки

1

2

3

4

3

4

5

Т е м а 3. Энергия. Закон сохранения механической энергии

Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа силы. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе.

Поле как форма материи, осуществляющая силовое взаимодействие между частицами вещества. Потенциальная энергия и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Закон сохранения механической энергии. Удар абсолютно упругих и неупругих тел

Т е м а 4. Вращательное движение твердого тела

Элементы кинематики вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными скоростями и ускорениями точек вращающегося тела.

Динамика вращательного движения. Момент силы и момент импульса относительно точки. Уравнение моментов. Момент силы и момент импульса относительно оси. Закон сохранения момента импульса

Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Момент инерции тела относительно оси. Кинетическая энергия вращающегося тела. Плоское движение твердого тела

Тема 2

Законы сохранения в механике.

Домашнее задание № 2

Контрольная работа №1. Тема 3. Кинематика и динамика вращательного движения. Д/з №3

1. Защита

д/з №1

2. Закон сохранения импульса

Работа. Мощность. Закон сохранения механической энергии

Динамика вращательного движения

1

2

3

4

6

7

8

9

Инерциальные системы отсчета. Силы инерции.

Т е м а 5. Элементы механики жидкостей

Уравнения неразрывности и Бернулли. Вязкость. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкости.

Движение тел в жидкостях и газах

РАЗДЕЛ 2. Механические колебания и волны.

Гармонические колебания и их характеристики. Уравнение гармонических колебаний. Пружинный, математический и физический маятники. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний

Затухающие колебания. Апериодический процесс. Вынужденные колебания. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс

Механические волны. Механизм образования механических волн в упругой среде. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число. Фазовая скорость. Волновое уравнение. Принцип суперпозиции волн и границы его применимости

Волновой пакет. Групповая скорость. Энергия волны. Поток энергии. Интерференция волн. Образование стоячих волн. Уравнение стоячей волны и его анализ

Тема 4. Колебания и волны. Д/з №4.

Продолжение темы № 4. Д/з № 5

Законы сохранения момента импульса. Работа при вращательном движении

1) Зашита Д/з №3 (выполнение к.р. № 2)

2) Механические колебания

Механические волны.

СТО

1

2

3

4

10

11

РАЗДЕЛ 3. Элементы специальной (частной) теории

относительности.

Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Постулаты специальной теории относительности. Преобразование Лоренца. Понятие одновременности. Относительность длины и промежутков времени. Интервал между событиями и его инвариантность по отношению к выбору инерциальной системы отсчета. Релятивистский закон сложения скоростей. Релятивистский импульс. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Энергия связи системы. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы

РАЗДЕЛ 4. Основы молекулярной физики и термодинамики

Статистические и термодинамические методы исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображение на термодинамических диаграммах. Вывод уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа для давления и его сравнение с уравнением Клапейрона-Менделеева. Средняя кинетическая энергия молекул. Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.

Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле. Среднее число столкновений

Тема 6.

Изопроцессы. Применение

1-го начала к изопроцессам.

Д/з №6

1. Защита д/з №4. (К.р. №3)

2. СТО

1) Защита

Д/з № 5

2) Применение 1-го начала к изопроцессам

1

2

3

4

12

13

14

и средняя длина свободного пробега молекул. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Молекулярно-кинетическая теория этих явлений

Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Применение первого начала к изопроцессам.

Теплоемкость идеального газа. Зависимость теплоемкости от вида процесса. Классическая молекулярно- кинетическая теория теплоемкостей идеального газа и ее ограниченность.

Политропические процессы

Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Второе начало термоди- намики. Энтропия. Статистическое толкование второго начала термодинамики. Критика идеалистического толкования второго начала термодинамики

Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Критическое состояние. Внутренняя энергия реального газа.

Особенности жидкого и твердого состояний вещества

Тема 7.

Циклы.

КПД циклов.

Энтропия.

Применение 1-го начала к изопроцессам

Циклы.

КПД циклов

1) Защита

д/з № 6

(К.р. № 4)

2) Энтропия.