Вопросы по физике за первый семестр для гр. 6161-6164
Механика
Система отсчета. Радиус-вектор, перемещение, путь. Средняя скорость, мгновенная скорость. Среднее и мгновенное ускорение. Средняя путевая скорость. Траектория. Нахождение радиус-вектора и скорости по известному ускорению. Радиус кривизны траектории. Нормальное и тангенциальное ускорения. Угловая скорость, угловое ускорение. Скорость точек твердого тела при его вращении. Сложение вращательного и поступательного движений. Сложение вращений относительно пересекающихся осей. Мгновенная ось вращения.
Понятие материальной точки. Масса. Сила. Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Силы в механике (примеры). Движение системы материальных точек. Масса и импульс тела. Центр масс механической системы. Теорема о движении центра масс. Закон сохранения импульса системы. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского. Реактивная сила. Формула Циолковского. Ускорение материальной точки при движении в неинерциальной системе отсчета. Уравнение движения в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции. Центробежная сила. Сила Кориолиса.
Момент импульса частицы. Момент силы (относительно точки и относительно оси). Момент импульса системы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса.
Вращение твердого тела. Основной закон динамики вращательного движения. Момент импульса твердого тела.
Момент инерции. Вычисление моментов инерции тел правильной формы (стержня, цилиндра, сферы, шара, плоских фигур). Теорема Гюйгенса-Штейнера. Свободные оси. Главные моменты инерции. Момент инерции относительно произвольной оси (формула). Скорость прецессии гироскопа (волчка).
Работа и кинетическая энергия, связь между ними. Классификация силовых полей. Консервативные силы. Консервативность поля центральных сил. Потенциальная энергия. Примеры вычисления потенциальной энергии в различных силовых полях. Связь потенциальной энергии с силой, действующей на материальную точку. Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Законы сохранения при абсолютно упругом и абсолютно неупругом ударе. Абсолютно упругий центральный удар шаров.
Кинетическая энергия твердого тела (теорема Кенига).
Электростатическое поле.
Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Вычисление напряженности. Работа электрического поля. Потенциал. Принцип суперпозиции для потенциала. Потенциальная энергия заряда в электрическом поле. Теорема о циркуляции вектора напряженности в интегральной и дифференциальной форме. Связь потенциала и напряженности. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса в интегральной форме. Теорема Гаусса в дифференциальной форме.
Применение теоремы Гаусса (электрическое поле равномерно заряженной плоскости, пластины; поле равномерно заряженной бесконечно протяженной нити, цилиндра; поле равномерно заряженной сферы, шара).
Электрический диполь. Потенциал поля диполя. Напряженность электрического поля диполя. Сила, действующая на диполь в электрическом поле. Момент сил действующих на диполь в электрическом поле. Энергия диполя в электрическом поле.
Полярные и неполярные диэлектрики. Связанные и сторонние заряды. Поле в диэлектрике. Поляризованность Р. Связь между Р и Е. Зависимость поляризованности от температуры и частоты внешнего поля. Теорема Гаусса для вектора Р. Теорема Гаусса для поля вектора D в интегральной и дифференциальной формах. Связь между векторами D и Е. Физический смысл коэффициента относительной диэлектрической проницаемости. Граничные условия для векторов Е и D.
Проводник в электрическом поле. Электростатическая защита (т. Фарадея). Сила, действующая на единицу поверхности проводника в электрическом поле. Связь поверхностной плотности зарядов с напряженностью электрического поля на поверхности проводника.
Уравнение Пуассона. Метод электрических изображений. Точечный заряд – проводящая плоскость. Точечный заряд – проводящая сфера. Заряженная нить – проводящий цилиндр. Электроемкость проводника. Электроемкость шара. Конденсатор. Электроемкость конденсатора. Электроемкость плоского конденсатора. Электроемкость цилиндрического конденсатора. Электроемкость сферического конденсатора. Емкость двух прямых параллельных цилиндрических проводников.
Параллельное и последовательное соединения конденсаторов.
Энергия взаимодействия системы электрических зарядов. Энергия конденсатора. Энергия электрического поля. Энергия электрического поля в диэлектрике. Плотность энергии электрического поля. Связь между работой электрических сил и изменением электрической энергии. Сила, действующая на границу раздела двух диэлектриков в электрическом поле.
Сила Ампера. Момент сил, действующих на контур с током в однородном магнитном поле. Работа, совершаемая при перемещении контура с током в магнитном поле.
Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Природа электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Взаимная индукция. Теорема взаимности. Энергия магнитного поля. Магнитная энергия проводника с током. Плотность энергии магнитного поля. Магнитная энергия двух токов. Связь силы и энергии в магнитном поле.
Уравнения Максвелла. Ток смещения. Плотность тока смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Физический смысл уравнений Максвелла.