Механика
1. Основные кинематические характеристики движения (перемещение, скорость, ускорение).
2. Скорость и ускорение материальной точки (тела) при криволинейном движении.
3. Движение по окружности; угол поворота, угловая скорость и угловое ускорение. Аксиальный вектор.
4. Основная задача динамики. Законы Ньютона.
5. Закон сохранения и закон изменения импульса.
6. Центр инерции (масс), теорема о движении центра инерции (масс).
7. Работа и мощность. Кинетическая энергия.
8. Потенциальная энергия системы, консервативные и неконсервативные силы, силовое поле.
9. Закон сохранения в механике. Общефизический закон сохранения энергии.
10. Закон изменения энергии в механике.
11. Применение законов сохранения к упругому и неупругому центральному удару шаров.
12. Графическое представление энергии. Финитное и инфинитное движение. Потенциальная яма, потенциальный барьер.
13. Основные виды взаимодействий в природе. Гравитационное взаимодействие, закон всемирного тяготения, гравитационное поле, его характеристики - напряженность и потенциал.
14. Работа и потенциальная энергия в гравитационном поле, связь напряженности и потенциала гравитационного поля, принцип суперпозиции, гравитационная масса. Инвариантность инерционной и гравитационной масс.
15. Неинерциальные системы отсчета, силы инерции. Законы сохранения в неинерциальных системах отсчета.
16. Поступательное, вращательное и плоское движение твердого тела. Вращение абсолютно твердого тела относительно неподвижной оси. Момент инерции.
17. Момент инерции, теорема Штейнера и ее применение.
18. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Кинетическая энергия при плоском движении.
19. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного движения.
20. Момент импульса. Закон сохранения и изменения момента импульса.
21. Работа при вращательном движении абсолютно твердого тела.
22. Законы сохранения и симметрия пространства и времени.
23. Гироскопический эффект.
24. Механический принцип относительности Галилея. Инварианты преобразования. Границы применимости классического описания движения частиц.
25. Основы специальной теории относительности (СТО): Постулаты Эйнштейна. Преобразование Лоренца для координат и времени. Релятивистское сокращение длин отрезков и изменение промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Масса, импульс, энергия в СТО.
Колебания и волны
- Механические колебания, гармонические колебания, их виды.
- Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний на примере колебаний пружинного маятника; уравнение и график свободного незатухающего гармонического колебания.
- Скорость, ускорение, энергия при гармонических свободных незатухающих колебаниях.
- Колебания физического маятника. Частные случаи.
- Свободные затухающие колебания, их дифференциальное уравнение и его решение;
- Уравнение и график затухающих колебаний. Коэффициент и логарифмический декремент затухания.
- Вынужденные колебания, их дифференциальное уравнение и его решение.
- Резонанс. Резонансные кривые. Добротность.
- Представление колебаний методом вращающегося вектора, сложение одинаково направленных колебаний с одинаковыми частотами.
- Сложение колебаний с близкими частотами, биения.
- Сложение взаимно перпендикулярных колебаний с одинаковыми частотами.
- Сложение колебаний с кратными частотами, фигуры Лиссажу.
- Понятие волны. Поперечные и продольные волны. Фазовая скорость. Принцип Гюйгенса, фронт волны.
- Уравнение волны, уравнение плоской бегущей гармонической волны и ее графики для разных моментов времени.
- Волновые уравнения. Скорость волны. Скорость распространения механических волн в твердом тонком однородном бесконечном стержне; в жидкости; в газе.
- Характеристики упругих волн: плотность энергии, поток и плотность потока энергии, интенсивность упругой волны. Вектор Умова и поток энергии.
- Принцип суперпозиции волн, групповая и фазовая скорости, дисперсия.
- Интерференция от когерентных источников волн, условие минимума и максимума интерференции.
- Стоячие волны, графики стоячей волны для разных моментов времени.
- Эффект Доплера в акустике.
- Звук, его основные характеристики. Источники звука. Ультразвук, его свойства, методы генерирования и применение. Инфразвук.
Молекулярно-кинетическая теория
- Идеальный газ. Изопроцессы в газах. Уравнение состояния идеального газа.
- Давление, плотность, молярная масса смеси газов.
- Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
- Внутренняя энергия идеального газа.
- Максвелловское распределение молекул по скоростям, его опытное подтверждение- опыт Штерна.
- Больцмановское распределение частиц в потенциальном поле, барометрическая формула. Опытное подтверждение распределения Больцмана.
- Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение.
- Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул.
Термодинамика
- Внутренняя энергия системы как функция состояния. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.
- Работа в газовых процессах.
- Первое начало термодинамики, его применение к различным изопроцессам.
- Теплоемкости газа. Формула Майера.
- Зависимость теплоемкости газа от температуры.
- Адиабатический процесс, уравнение адиабаты.
- Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов.
- Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов. Жидкое состояние и его характеристики с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Вязкость жидкостей и сверхтекучесть газов.
- Круговые необратимые и обратимые процессы. Принцип действия тепловой и холодильной машины.
- Теорема Карно. Цикл Карно и его к.п.д. Абсолютная шкала температур.
- Статистический вес. Энтропия и ее связь с вероятностью состояния.
- Второе начало термодинамики и его статистический смысл. Флуктуации.