Лекции:
Лекция 1. Предмет кинематики. Кинематические характеристики поступательного движения. Перемещение, скорость, нормальное и тангенциальное ускорение. Вращательное движение твердого тела и его кинематические характеристики: угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение. Предмет динамики. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Массы и силы в механике (гравитационные, упругие, вязкие). Законы Ньютона и закон сохранения импульса.
Лекция 2. Работа постоянной и переменной силы. Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения энергии в природе. Момент силы и момент инерции материальной точки и твердого тела. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно оси. Закон сохранения момента импульса. Жесткий ротатор как модель двухатомной молекулы. Приведенная масса и ее роль.
Лекция 3. Кинематика гармонических колебаний. Амплитуда, частота и фаза гармонических колебаний. Векторная диаграмма. Сложение колебаний одного направления и одинаковой частоты. Динамика гармонических колебаний. Дифференциальные уравнения гармонических колебаний. Математический, пружинный и физический маятник. Двухатомная молекула как линейный гармонический осциллятор.
Лекция 4. Дифференциальные уравнения затухающих и вынужденных колебаний. Логарифмический декремент затухания. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы. Понятие о резонансе. Волновые движения. Волны продольные и поперечные. Длина волны, волновое число. Дифференциальное волновое уравнение. Энергия, переносимая волной. Поток энергии и плотности потока энергии. Волновое движение.
Лекция 5. Молекулярно-кинетический метод изучения системы многих частиц (атомов и молекул). Размеры, сечения столкновения и средняя длина свободного пробега молекул. Число Ван-дер-Ваальса. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Функция распределения молекул по абсолютным значениям скорости (распределение Максвелла). Вероятнейшая, средняя арифметическая и средняя квадратичная скорость молекул.
Лекция 6. Термодинамический метод в физике. Основные понятия и параметры, характеризующие состояние системы (объем, давление, температура). Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам (изотерма, изохора, изобара, адиабата). Теплоемкость идеального газа при постоянном давлении и постоянном объеме. Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии.
Лекция 7. Элементы физической кинетики. Перенос энергии, импульса и массы на молекулярном уровне. Диффузия, закон Фика. Теплопроводность, закон Фурье. Внутреннее трение (вязкость). Закон Ньютона. Коэффициенты переноса и их зависимости от давления, температуры и размеров молекул. Особенности явлений переноса в ультраразреженных газах.
Лекция 8. Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл входящих в него поправок, отличающий реальный газ от идеального. Изотермы реальных газов. Фазовые переходы. Уравнения Клапейрона-Клаузиса.
Семинары:
Литература: А.Г. Чертов, А.А. Воробьев «Задачник по физике»
Семинар 1. Порядок решения физических задач. Динамика. Второй закон Ньютона. Движение тел под действием переменной силы и переменной массы. Задачи на применение уравнения Мещерского и формулы Циолковского.
На семинаре 1: §2 (13, 27, 28, 103)
Домашнее задание: §2 (29, 32, 33, 102, 104)
Семинар 2. Закон сохранения импульса. Закон сохранения энергии в механике. Упругий и неупругий удар.
На семинаре 2: §2 (35, 41, 80, 97)
Домашнее задание: §2 (34, 43, 72, 82, 98)
Семинар 3. Закон сохранения момента импульса. Динамика вращательного движения. Теорема Штейнера.
На семинаре 3: §3 (5, 11, 13, 29, 30)
Домашнее задание: §3 (6, 8, 12, 29, 30)
Семинар 4. Динамика гармонических колебаний. Физический маятник.
Контрольная работа 8 б. (2-ой час)
На семинаре 4: §6 (50в, 51 г)
Домашнее задание: §6 (36, 39, 40, 50 а, б, г, 51 а, б, в)
Семинар 5. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Распределение Максвелла по абсолютным значениям скорости и кинетической энергии поступательного движения.
На семинаре 5: §10 (6, 12, 16, 34, 37)
Домашнее задание: §10 (17, 20, 28, 32, 38)
Семинар 6. Первое начало термодинамики и применение его к изопроцессам. Циклические процессы. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии.
На семинаре 6: §11 (29, 39, 45, 64, 59, 69)
Домашнее задание: §11 (32, 47, 60, 61, 70)
Семинар 7. Явление переноса (диффузия, вязкость, теплопроводность).
Контрольная работа 8 б.
На семинаре 7: §10 (63, 65, 68, 74)
Домашнее задание: §10 (62, 69, 76, 77, 78)
Семинар 8. Итоговый.
К последнему (итоговому) семинару студент должен представить преподавателю, ведущему семинарские занятия, маршрутный лист с оценкой в баллах за проделанные лабораторные работы и тетради с контрольными работами и со всеми решенными домашними задачами в соответствии с учебным планом. Решение задач должно быть аккуратно записано и содержать:
1. рисунок (чертеж, график, схему), поясняющий физическое содержание задачи;
2. перевод в единицы СИ величин, заданных в условии задач;
3. решение задачи в общем виде (т.е. в буквенном выражении);
4. проверку единиц измерения в полученном выражении;
5. расчетную формулу, с подставленными числовыми значениями физических величин, промежуточными вычислениями (детали вычислений) и числовой ответ, содержащий, как правило, три значащие цифры с указанием единиц измерения. Ответ должен быть записан как в стандартной форме, так и с использованием (если это возможно) кратных и дольных приставок.
На итоговом семинаре преподаватель, ведущий семинарские занятия, проставляет в ведомость суммарный рейтинговый балл за работу в семестре (домашние задания, контрольные работы, лабораторные работы).
Рейтинг:
- Лабораторный практикум: 4 лаб. раб. – 16 баллов
- Контрольные работы: 2 к.р. – 24 баллов, по 12 баллов каждая.
- Активность на семинаре или выходы к доске – 10 баллов
- Домашние задачи – 10 баллов.