2. Физические основы механики. Предмет механики. Классическая и квантовая механика. Нерелятивистская и релятивистская классическая механика.

   1. Кинематика и динамика. Основные физические модели: частица (материальная точка), система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда.

   2. Основные понятия кинематики.

      1. Система отчета. Скалярные и векторные физические величины.

      2. Понятие состояния в классической механике.

      3. Система точек и центр масс. Поступательное движение.

      4. Перемещение, скорость, ускорение. О смысле производной и интеграла в приложении к физическим задачам.

      5. Криволинейное поступательное движение. Нормальное и тангенциальное ускорение.

      6. Вращательное движение. Угловые кинематические переменные и их связь с линейными переменными.

      7. Вращательное движение абсолютно твердого тела.

      8. Преобразование скоростей и ускорений при переходе в ускоренно движущиеся системы отсчета.

   3. Динамика поступательного движения.

      1. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Сила, разновидности сил. Масса. Импульс материальной точки. Законы динамики (Ньютона) в инерциальных системах. Уравнения движения.

      2. Преобразования Галилея и принцип относительности Галилея. Инварианты преобразования.

      3. Законы динамики в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции.

      4. Система материальных точек (в т.ч. абсолютно твердое тело). Центр масс. Кинематика и динамика твердого тела.

      5. Границы применимости классического способа описания движения частиц.

   4. Законы сохранения.

      1. Импульс системы частиц. Законы сохранения и изменения импульса. Закон движения центра масс.

      2. Реактивное движение. Сила тяги. Уравнение Мещерского.

      3. Момент импульса частицы и системы частиц. Момент силы.

      4. Законы изменения и сохранения момента импульса частицы и системы частиц.

      5. Основное уравнение динамики вращательного движения системы.

      6. Момент инерции материальной точки и твердого тела. Тензор момента инерции. Главные оси инерции. Теорема Штейнера.

      7. Момент импульса системы при вращении вокруг фиксированной оси и уравнение динамики вращательного движения вокруг фиксированной оси. Плоское движение.

   5. Энергия и работа.

      1. Работа силы и момента силы. Мощность.

      2. Консервативные и неконсервативные силы. Центральные силы. Диссипативные силы.

      3. Кинетическая энергия поступательного, вращательного и плоского движения.

      4. Потенциальная энергия частицы и системы частиц. Энергия взаимодействия с внешними телами. Внутренняя энергия.

      5. Полная механическая энергия системы и законы ее сохранения и изменения.

      6. Законы сохранения и симметрия пространства и времени.

   6. Потенциальные поля.

      1. Консервативная сила как градиент потенциальной энергии. Эквипотенциальные поверхности.

      2. Поле центральных сил. Напряженность и потенциал. Гравитационное поле.

      3. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и ее применение к расчету гравитационных полей шара и сферы.

      4. Движение в поле центральных сил. Космические скорости.

      5. Потенциальные кривые.

   7. Физика колебаний и волн.

      1. Кинематика гармонических колебаний. Амплитуда, круговая частота и фаза гармонических колебаний. Сложение взаимно перпендикулярных и однонаправленных колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу. Векторные диаграммы.

      2. Гармонический и ангармонический осциллятор. Движение системы вблизи устойчивого положения равновесия. Модели гармонических осцилляторов.

      3. Свободные и вынужденные колебания

      4. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент.

      5. Энергия гармонического осциллятора. Добротность.

      6. Вынужденные колебания и резонанс. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Время установления вынужденных колебаний и его связь с добротностью.

      7. Понятие о связанных гармонических осцилляторах. Нормальные моды.

      8. Волновое движение. Поперечные и продольные волны и условия их возникновения.

      9. Плоская стационарная волна. Плоская синусоидальная волна. Бегущие и стоячие волны. Длина волны, волновой вектор и фазовая скорость. Сферические волны. Поперечные и продольные волны.

      10. Одномерное волновое уравнение.

      11. Стоячие волны. Уравнение стоячих волн.

      12. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах.

      13. Энергетические характеристики упругих волн. Вектор Умова.

      14. Поведение звука на границе раздела двух сред. Понятие об ударных волнах. Эффект Доплера.

   8. Основы релятивистской механики.

   9. Кинематика и динамика жидкостей и газов.

      1. Общие свойства газов и жидкостей. Кинематическое описание движения жидкости. Векторные поля. Поток и циркуляция векторного поля.

      2. Уравнения движения и равновесия жидкости. Идеальная жидкость. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

      3. Вязкая жидкость. Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости. Уравнение Навье-Стокса. Законы гидродинамического подобия. Гидродинамическая неустойчивость. Понятие о турбулентном и ламинарном течении. Критерий Рейнольдса.

3. Молекулярная физика и термодинамика.

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

   2. Элементы молекулярно-кинетической теории.

      1. Макроскопическое состояние. Физические величины и параметры состояния физических систем. Макроскопические параметры как средние значения. Тепловое равновесия. Основное начало термодинамики.

      2. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Понятие о температуре.

   3. Функции распределения.

      1. Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации.

      2. Определения и свойства функций распределения.

      3. Распределение Максвелла по скоростям. Экспериментальная проверка распределения Максвелла.

      4. Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Средняя кинетическая энергия частицы энергия и теплоемкость. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа. Теплоемкость многоатомных газов. Ограниченность классической теории теплоемкости.

      5. Применение распределения Максвелла для расчета средних значений скоростей, частоты столкновений молекул со стенкой, давления идеального газа.

      6. Газ в поле внешних сил. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Распределение Максвелла-Больцмана по энергиям.

      7. Локальное и неполное равновесие. Кинетические и релаксационные явления. Времена релаксации различных процессов приближения к тепловому равновесию.

   4. Элементы термодинамики. Три начала термодинамики.

      1. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Интенсивные и экстенсивные параметры. Обратимые и необратимые процессы.

      2. Изопроцессы. Адиабатный и политропный процессы. Теплоемкость термодинамической системы при различных изопроцессах.

      3. Термодинамическое определение энтропии. Изменение энтропии в изопроцессах идеального газа.

      4. Термодинамические функции состояния. Условия равновесия. Химический потенциал. Условия химического равновесия.

      5. Второе начало термодинамики.

      6. Частные формулировки второго начала термодинамики. Невозможность существования вечных двигателей 1‑го и 2‑го рода.

      7. Циклические процессы и тепловые машины. Цикл Карно. Максимальный к.п.д. тепловой машины.

      8. Микро‑ и макросостояния системы. Термодинамическая вероятность. Статистическое определение энтропии (формула Больцмана).

      9. Энтропия при необратимых процессах. Общая формулировка второго начала термодинамики.

      10. Третье начало термодинамики. Теорема Нернста. Понятие о флуктуациях в термодинамической системе.

      11. Фазы и условия равновесия фаз. Термодинамика поверхности раздела двух фаз. Поверхностные энергия и натяжение. Капиллярные явления.

      12. Фазовые равновесия и фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Критическая точка. Реальный газ. Изотермы Ван-дер-Ваальса.

   5. Кинетические явления.

      1. Сечение столкновений и средний свободный пробег.

      2. Явления переноса. Процессы переноса в идеальном газе. Диффузия. Теплопроводность. Коэффициент диффузии. Коэффициент теплопроводности. Температуропроводность.

      3. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Вязкость. Коэффициенты вязкости газов и жидкостей.

      4. Броуновское движение. Связь диффузии с броуновским движением.

   6. Элементы неравновесной термодинамики. Порядок и беспорядок в природе.

      1. Макросистемы вдали от равновесия. Открытые диссипативные системы. Появление самоорганизации в открытых системах и превращение флуктуаций в макроскопические эффекты. Роль нелинейности. Понятие о бифуркациях. Динамический хаос. Самоорганизация в живой и неживой природе.

   7. Классическая и квантовая статистики.

      1. Статистический смысл термодинамических потенциалов и температуры. Энтропия и вероятность.

      2. Статистическое описание квантовой системы. Различие между квантово-механической и статистической вероятностями. Квантовые идеальные газы. Функции распределения Бозе и Ферми.

Общие методические указания к выполнению контрольных работ

Согласно учебным планам и в зависимости от специальности, студент выполняет четыре или шесть контрольных работ. В таблице вариантов указаны номера задач контрольной работы. Последняя цифра зачетной книжки соответствует номеру варианта.

Контрольные работы выполняются на школьной тетради. Условия задач в контрольной работе переписываются четко без сокращений. Решения задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями и, при необходимости, рисунками. Задачу желательно решать в общем виде.

Контрольная работа №1

	номер варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
з а д а ч и	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60

Контрольная работа №2

	номер варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
з а д а ч и	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70
	71	72	73	74	75	76	77	78	79	80
	81	82	83	84	85	86	87	88	89	90
	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100
	101	102	103	104	105	106	107	108	109	110
	111	112	113	114	115	116	117	118	119	120