Введение
Предмет изучения механики. Основные разделы механики.
Кинематика материальной точки
Система отсчета. Прямоугольная, цилиндрическая и сферическая системы координат. Перемещение, скорость, ускорение. Координатная и векторная формы описания движения материальной точки. Степени свободы. Равномерное прямолинейное движение. Прямолинейное равнопеременное движение. Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение. Кинематика движения по криволинейной траектории.
Динамика материальной точки и системы материальных точек
Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Принцип относительности Галилея. Второй закон Ньютона. Импульс материальной точки. Уравнение движения в векторной и координатной форме. Момент импульса материальной точки. Момент силы. Запись второго закона Ньютона для случая вращательного движения (уравнение моментов). Третий закон Ньютона. Сила тяжести. Сила упругости. Сила трения. Понятие замкнутой системы. Центр масс системы материальных точек. Уравнение движения центра масс.
Законы сохранения.
Закон сохранения импульса. Момент импульса материальной точки и механической системы. Закон сохранения момента импульса.
Работа. Мощность. Энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Движение частицы во внешнем поле сил. Однородное поле. Закон сохранения энергии. Связь между потенциальной энергией и силой. Условия равновесия механической системы.
Кинематика и динамика твердого тела
Твердое тело в механике. Движение твердого тела. Мгновенная ось вращения тела. Центр инерции твердого тела. Движение центра инерции твердого тела. Вращение твердого тела. Момент инерции. Тензор инерции. Кинетическая энергия твердого тела. Момент импульса твердого тела. Основное уравнение динамики вращательного движения. Уравнения движения твердого тела.
Всемирное тяготение. Закон всемирного тяготения. Инертная и гравитационная масса. Законы Кеплера. Космические скорости.
Основы релятивистской механики.
Два постулата специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия преобразований Лоренца. Инварианты преобразований Лоренца. Основные формулы релятивистской динамики.
Физика колебаний и волн
Понятие колебания. Гармонические колебания. Основные характеристики колебательного движения.
Уравнения колебаний при свободных колебаниях без сопротивления; свободных колебаниях с сопротивлением (затухающих колебаниях); вынужденных колебаниях.
Понятие волны. Уравнение волны. Звуковые волны.
ЧАСТЬ 2. ОСНОВЫМОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ
Введение
Предмет изучения молекулярной физики и термодинамики. Два подхода к изучению систем, состоящих из большого числа частиц (молекулярно-кинетический и термодинамический).
Идеальный газ
Идеальный газ как простейшая модель статистической системы (особенности модели идеального газа). Основные характеристики молекулярного движения: средняя скорость теплового движения молекул, средняя длина свободного пробега, средняя частота столкновений, эффективный диаметр молекулы. Связь основных характеристик молекулярного движения.
Выражение давления идеального газа через характеристики молекулярного движения. Термодинамическое равновесие. Механическое, химическое и термическое равновесия. Молекулярно-кинетический смысл температуры. Энергетическая температура. Принципы построения температурных шкал.
Уравнение состояния идеального газа, уравнение Менделеева-Клапейрона.
Статистические распределения
Распределение молекул газа по скоростям. Распределение Максвелла.
Скорости молекул. Наиболее вероятная, средняя скорость, средняя квадратичная.
Распределение по энергиям. Экспериментальная проверка закона распределения Максвелла.
Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
Распределение по потенциальной энергии. Распределение Максвелла-Больцмана.
Первое начало термодинамики
Внутренняя энергия статистической системы. Теплообмен. Количество теплоты. Работа в термодинамике. Дифференциальная и интегральная формулировки первого начала термодинамики.
Теплоемкость, удельная теплоемкость, молярная теплоемкость. Теплоемкости при постоянном объеме и при постоянном давлении. Уравнение Майера. Теплоемкость идеального газа.
Политропические процессы. Уравнение политропы. Частные случаи изохорического, изобарического, изотермического и адиабатического процессов. Работа, совершаемая идеальным газом в случаях изобарического, изотермического и адиабатического процессов.