- •Дисциплина «Физика» список литературы
- •Дополнительная
- •2. Учебные пособия
- •I. Учебная программа
- •Лекция №1
- •1. Современная картина строения физического мира.
- •1.5.Практическое использование элементарных частиц
- •1.1. Понятие о векторах и простейших действиях над ними
- •3.Метод размерных оценок в задачах физики
- •3.1. Введение в теорию размерных оценок. Преобразования подобия. Аффинные преобразования
- •3.2. Размерность и ее анализ. Алгоритм поиска размерных оценок
- •1.Размерность произвольной физической величины может быть лишь произведением степеней размерностей величин, принятых за основные.
- •2.Размерности обеих частей равенства, отражающего некоторую физическую закономерность, должны быть одинаковы.
- •3.3. Применение размерных оценок в механике. Примеры иллюстрации алгоритма для струны и маятника.
- •5. Мгновенная угловая скорость.
- •6. Связь линейной и угловой скоростей.
- •7. Модуль и направление углового ускорения.
- •8. Связь тангенциального и углового ускорения.
- •9. Мгновенное угловое ускорение.
- •5. Работа и энергия. Закон сохранения энергии
- •5.1. Работа и кинетическая энергия
- •5.2. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем
- •5.3. О законе сохранения энергии и непотенциальных силах
- •5.4. Простые примеры
- •5.5. Равновесие и устойчивость
- •6.1. Особенности движения замкнутой системы из двух взаимодействующих материальных точек. Приведенная масса
- •6.2. Центр масс системы материальных точек
- •6.3. Потенциальная энергия взаимодействия. Закон сохранения
- •6.5. Упругие и неупругие соударения
- •Лекция 4
- •2. Избранные вопросы классической механики
- •2.1. Некоторые положения механики Ньютона.
- •2.2. Принципы механики Лагранжа.
- •2.3. Принцип Гамильтона.
- •7.1. Момент импульса и момент силы
- •7.3. Вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси
- •Динамика твердого тела.
- •Свойства симметрии и законы сохранения. Сохранение энергии.
- •Сохранение импульса.
- •Сохранение момента импульса.
- •9.1. Принцип относительности Галилея
- •9.2. Законы механики в неинерциальных системах отсчета.
- •Некоторые задачи механики. Движение частицы в центральном поле сил.
- •2. Основные физические свойства и параметры жидкости. Силы и напряжения.
- •2.1. Плотность.
- •2.2. Вязкость.
- •2.3. Классификация сил.
- •2.3.1. Массовые силы.
- •2.3.2. Поверхностные силы.
- •2.3.3. Тензор напряжения.
- •8.3. Течение идеальной жидкости. Уравнение непрерывности
- •8.4. Архимедова сила. Уравнение Бернулли
- •8.5. Вязкость. Течение Пуазейля
- •1.4.1. Поток векторного поля.
- •2.3.4. Уравнение движения в напряжениях.
- •Уравнение Эйлера и Навье-Стока.
- •Специальная теория относительности.
- •10. Введение в релятивистскую механику
- •10.1. Постоянство скорости света для всех систем отсчета.
- •10.2. Следствия из преобразований Лоренца. Сокращение длины и замедление времени
- •10.3. Импульс и энергия в релятивистской механике
- •Относительность одновременности событий
- •Зависимость массы тела от скорости
- •Закон взаимосвязи массы и энергии
- •4.1.5. Релятивистская механика материальной точки
- •1.3. Фундаментальные взаимодействия
- •1.4. Стандартная модель и перспективы
- •1.1. Фермионы
- •1.2. Векторные бозоны
- •11.Элементарные частицы
- •11.1. Основные понятия и законы
- •11.1.1.Виды взаимодействий
- •11.1.2.Законы сохранения
- •11.2.Примеры решения задач
- •12.1. Основные свойства элементарных частиц.
- •12.2. Законы сохранения в микромире
- •12.3. Кварковая структура адронов
- •12.4. Электрослабое взаимодействие
- •Физика в конспективном изложении Содержание:
- •1. Вводные сведения - 6
- •Электричество – 49
- •9. Постоянное электрическое поле – 49
- •9.13.4.2. Теорема Гаусса для вектора - 78 10. Постоянный электрический ток – 79
- •10.7. Закон Ома для неоднородного участка цепи – 82 Магнетизм. Уравнения Максвелла – 83
- •11. Магнитное поле в вакууме – 83
- •11.11.3.1. Плотность энергии магнитного поля – 103 12. Магнитное поле в веществе – 103
- •Предисловие
- •1. Вводные сведения
- •1.1. Предсказание будущего - задача науки
- •1.2. Предмет физики
- •1.3. Физическая модель
- •1.4. Язык физики?
- •1.5. Экспериментальная и теоретическая физика
- •Физические основы механики
- •3.1.3. Абсолютно твердое тело
- •3.2. Тело отсчета
- •3.3. Система отсчета
- •3.4. Положение материальной точки в пространстве
- •3.10.1. Нормальное и тангенциальное ускорение
- •4. Динамика материальной точки
- •4.6.1. Система си (System international)
- •4.6.1.1. Размерность силы
- •5.3. Работа
- •5.6.1. Консервативность силы тяжести
- •5.6.2. Неконсервативность силы трения
- •5.7. Потенциальная энергия может быть введена только для поля консервативных сил
- •5.8.Закон сохранения механической энергии
- •6. Кинематика вращательного движения
- •6.1. Поступательное и вращательное движение
- •6.2. Псевдовектор бесконечно малого поворота
- •6.5. Связь линейной скорости материальной точки твердого тела и угловой скорости
- •8. Элементы специальной теории относительности
- •8.2. Принцип относительности Галилея:
- •8.3. Неудовлетворительность механики Ньютона при больших скоростях
- •8.5.1. Вывод преобразований Лоренца
- •8.6. Следствия из преобразований Лоренца
- •9.3. Электрическое поле
- •9.3.6. Принцип суперпозиции электрических полей
- •9.3.7. Напряженность поля точечного заряда
- •9.3.8. Линии напряженности
- •9.3.9. Линии напряженности точечных зарядов
- •9.4.4.1. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости
- •9.4.4.3. Поле однородно заряженного бесконечного цилиндра
- •9.9. Проводник в электрическом поле
- •9.10. Электроемкость уединенного проводника
- •9.11. Электроемкость конденсатора
- •9.12. Энергия электрического поля
- •9.12.1. Плотность энергии электрического поля в вакууме
- •9.13. Электрическое поле в диэлектрике
- •9.13.1. Диэлектрик?
- •9.13.1.1. Два типа диэлектриков - полярные и неполярные
- •9.13.2. Поляризованность диэлектрика (вектор поляризации) - это дипольный момент единицы объема:
- •9.13.4.1. Плотность энергии электрического поля в диэлектрике
- •10.4. Закон Ома для участка цепи
- •10.5. Закон Ома в дифференциальной форме
- •10.6. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме
- •Магнетизм. Уравнения Максвелла
- •11.5.6. Магнитное поле тороида
- •11.6. Закон Ампера
- •11.7. Сила Лоренца - это сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся в нем заряд
- •11.7.1. Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле
- •11.8. Рамка с током в магнитном поле
- •11.11.1. Потокосцепление
- •11.11.2. Индуктивность соленоида
- •11.11.3. Энергия магнитного поля
- •12. Магнитное поле в веществе
- •12.2. Классификация магнетиков
- •13. Уравнения Максвелла
- •13.3. Система уравнений Максвелла в интегральной форме
- •13.4. Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме
Лекция №1
Введение
Предметом изучения физики является окружающий мир, природа, свойства вещества, предметы, пространство, формы существования материи.
Физика – наука об основополагающих закономерностях, процессах и явлениях в природе.
Критерий истины – опыт, основной метод физики.
Подходы к изучению физики-экспериментальный и теоретический:
опыт;
гипотеза
математическая или физическая модель;
математическая формализация.
5) анализ модели.(метод решения, изучение влияния параметров модели)
Пункты 3) и 4) – теория, свойства предмета изучаются на примере модели, основанной на опыте. Затем следует анализ влияния того или иного явления. Вначале –гипотеза, основанная на опыте по изучению исследуемого явления или взятая из аналогий, затем построение модели, математическое описание(формализация), выбор метода решения задачи, решение и анализ результатов, где интерпретация может служить новой гипотезой.
Один из вопросов физики - теория возникновения Вселенной. Задача физики – узнать, как образовалась Вселенная, т.е. построить теорию всего.
На сегодня известно, что существует 4 вида взаимодействий:
электромагнитное (заряженные частицы);
слабое (в реакциях распада частиц и хим. реакциях);
сильное (ядерные силы);
гравитационное.
По силовому воздействию
1 – ядерные взаимодействия 1
2 – электромагнитные взаимодействия 0,1
3 – слабые ядерные взаимодействия 10-13
4 – гравитационные взаимодействия 10-44
При участии всех видов взаимодействий образовалась Вселенная.
Начало века - квантовая теория.
Объединенные электрослабые взаимодействия были теоретически обоснованы открыты в 60-х годах.
В 1921 году Эйнштейном создана теория относительности. Он показал, что время и пространство – равноправны (4-х мерное пр-во).
1921 г. - была предложена теория 5-мерного мира, (австриец Калуца) придумал пятую цилиндрическую координату, замкнутую на себя, но не имеющую физического смысла(в то время). Это позволило ему объединить гравитацию и электромагнитные взаимодействия. Эйнштейн выразил сомнение по поводу этой теории, хотя потом посвятил несколько работ именно этому направлению.
Ныне развивается многомерная теория суперструн – уже 13-мерная.
Мы живем в 3-мерном пространстве. И движемся в одном направлении по четвертой координате-времени.
t – мировая линия(время).
Трехмерность и евклидовость пространства.
Характеристики трехмерности –длина, ширина, высота.
Для определения положения точки А в пространстве относительно другой точки В необходимо задать три пространственных интервала.
На расстояниях, доступных исследованию евклидовость выполняется(из астрономических наблюдений, т.е кривизна отсутствует)
Наш мир состоит из элементарных частиц.
Элементарная частица – если нельзя делить на более мелкие. Но наука открывает все новые горизонты и то, что было элементарным становится структурным соединением. Адрон- был элементарным, а теперь структура из кварков.
Явление конфайнмента – для кварковой модели элементарных частиц.
Струна натягивается – сила взаимодействия частиц между собой возрастает
Так частицы притягиваются. Это одна из моделей.
Теория суперструн –как теория всего. (так называемое «великое объединение» - объединение всех видов взаимодействий в одну теорию. Одна из гипотез - Вселенная образовалась в результате великого взрыва, когда взаимодействия частиц были велики, а расстояния между частицами предельно малы).
бесконечное деление элементарных частиц.
Распределение заряда в протоне Распределение заряда в нейтроне
Один из разделов физики – квантовая теория поля
Гравитационное взаимодействие существенно, когда массы взаимодействующих тел велики или предельно малы расстояния(сингулярность).
Понятия движения, времени, пространства – характеристики физики; пространство и время – абстрактные понятия. Если есть часы, то мы получаем временную ось.
Физика – наука, базирующаяся на постулатах.
Элементарная частица-точка с энергией и массой
Спин-собственный магнитный момент частицы, не имеющей размеров.
А, может быть, размеры есть, но измерить их проблема.
Постулаты квантовой теории.
1.Непрерывность в классическом рассмотрении и дискретность в квантовом. Когда какая-нибудь величина А принимает только дискретные значения а1, а2, а3, …..аn,….., то говорят, что эта величина квантуется
2.Поскольку принцип неопределенности Гейзенберга – постулат о невозможности одновременного измерения импульса и координаты частицы, т.е. невозможности одновременного точного задания всех физических характеристик объекта.