МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского
«Утверждено»
на заседании Ученого Совета
факультета нелинейных процессов,
протокол № ___ от ___________ 2012 г.
Председатель Совета ______Левин Ю.И.
Программа
государственного экзамена по физике
для бакалавров по направлению
010600 – Прикладные математика и физика
«Рекомендовано»
учебно-методической комиссией
факультета нелинейных процессов,
Председатель комиссии ________Рыскин Н.М.
___ __________2012 г.
Саратов
2012
Основы механики.
Введение. Физика и естествознание. Физика и окружающий мир. Физические модели в физике. Эксперимент в физике.
Кинематика. Механическое движение и системы отсчёта. Скорость и ускорение. Криволинейное движение. Вращательное движение. Угловая скорость. Мгновенная ось вращения.
Законы динамики. Принцип относительности Галилея и инварианты преобразований. Силы и взаимодействия. Законы Ньютона. Уравнение динамики. Моменты импульса и силы. Уравнение моментов. Центр масс. Уравнения динамики для системы частиц.
Законы сохранения. Роль законов сохранения в природе. Сохранение импульса и момента импульса. Момент импульса микро- и макросистем. Кинетическая и потенциальная энергии. Потенциальное поле. Сохранение механической энергии. Связь силы и изменения потенциальной энергии.
Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения. Гравитационная энергия шара. Понятие о гравитационном радиусе. Движение в поле центральных сил. Законы Кеплера.
Динамика твёрдого тела. Модель твердого тела. Момент инерции (примеры расчета). Теорема о параллельных осях. Кинетическая энергия вращения. Сохранение момента импульса системы тел. Главные оси инерции, «свободное» вращение. Гироскоп. Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Центробежная сила инерции. Сила Кориолиса. Маятник Фуко.
Основы специальной теории относительности. Скорость света. Опыт Майкельсона-Морли. Постулаты А.Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Одновременность событий, причинно-следственные связи. Замедление времени. Лоренцево сокращение длины. Релятивистское преобразование скоростей. Релятивистская динамика – масса, импульс. Релятивистское уравнение движения. Взаимосвязь массы и энергии. Основные соотношения релятивистской динамики, инварианты.
Молекулярная физика.
Введение. Методы исследования термодинамики и молекулярной физики. Окружающий мир и молекулы. Молекулярные силы взаимодействия.
Идеальный газ. Модель идеального газа. Давление. Молекулярно-кинетический смысл температуры.. Средняя длина свободного пробега молекул. Уравнение состояния идеального газа.
Распределения молекул в классических приближениях. Функции распределения. Закон распределения Максвелла. Экспериментальная проверка распределения Максвелла.. Закон распределения Больцмана. Барометрическая формула. Опыты Ж.. Перрена. Броуновское движение.
Явления переноса. Общая характеристика явлений переноса. Обобщённое уравнение переноса. Анализ явлений – диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Раздел 16. Основы теории теплоёмкости. Классическая теория теплоёмкости газа и твёрдого тела. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы. Закон Дюлонга и Пти. Ограничения классической теории. Энергия квантового осциллятора, квантовые выражения теплоёмкости.
Первое начало термодинамики. Термодинамический метод исследования. Квазиравновесные процессы. Функция состояния. Внутренняя энергия, теплота, работа. Анализ изопроцессов. Адиабатический процесс.
Второе начало термодинамики, энтропия. Обратимые и необратимые процессы. Цикл и теорема Карно. Формулировки второго начала. Вечный двигатель второго рода. Энтропия, закон возрастания. Изменение энтропии в различных процессах. Теорема Нернста. Энтропия и вероятность. Формула Больцмана.
Реальные газы. Силы молекулярного взаимодействия. Уравнение и изотермы Ван-дер-Ваальса. Экспериментальные изотермы реального газа. Критическое состояние. Эффект Джоуля-Томсона. Кривая инверсии. Сжижение газов.
Жидкости. Особенности структуры жидкостей. Поверхностное натяжение. Влияние кривизны поверхности жидкости – формула Лапласа. Краевые углы, смачивание. Капиллярность.
Раздел 23. Фазовые переходы. Фазовые равновесия и переходы. Свойства фазовых переходов первого рода. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Испарение, плавление и возгонка. Диаграммы состояний вещества. Тройная точка. Диаграмма состояния гелия. Сверхтекучесть. Замечание о фазовых переходах второго рода.