Рабочий план по 1 части курса общей физики элементы кинематики и динамики

ПРИМЕЧАНИЯ: вопросы, отмеченные курсивом, предлагаются для более глубокой самостоятельной проработки.

Предмет физики. Роль физики в развитии техники. Общая структура и задачи курса. Пространство и время в Ньютоновской механике. Масштабы длины и физические модели. Материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело. Кинематическое описание движения. Прямолинейное движение точки. Движение точки по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение. Скорость и ускорение при криволинейном движении точки. Нормальное и касательное ускорения. Связь между линейными и угловыми характеристиками точки. Классификация движения точки.

Основная задача механики. Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона и их современная трактовка. Преобразования Галилея и механический принцип относительности. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца: сокращение движущихся масштабов длины, замедление движущихся часов. Собственное время. Закон сложения скоростей. Инвариантность интервала.

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. ( 01.03.05) Абсолютно твердое тело. Элементы кинематики твердого тела (поступательное, вращательное и плоское движения, движение вокруг точки и свободное движение). Степени свободы твердого тела. Динамика вращательного движения твердого тела. Уравнение моментов сил относительно оси. Теорема Штейнера-Гюйгенса. Основной закон динамики вращательного движения твердого тела. Уравнения движения и равновесия твердого тела.

Законы сохранения

Общая характеристика законов сохранения. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Работа и мощность. Кинетическая энергия и её связь с работой внешних и внутренних сил. Элементы релятивистской динамики.

Поле центральных сил. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия и её связь с силой, действующей на систему материальных точек. Закон сохранения механической энергии. Соударения тел. Общефизический закон сохранения энергии.

Механические колебательные процессы

Свободные гармонические колебания. Механические гармонические колебания. Дифференциальное уравнение механических колебаний. Гармонический осциллятор: маятник (математический и физический), груз на пружине. Комплексная форма представления колебаний. Метод векторных диаграмм. Сложение двух одинаково направленных гармонических колебаний равных и разных частот. Биения. Модулированные колебания. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний одинаковой частоты. Фигуры Лиссажу.

Свободные механические затухающие колебания. Дифференциальное уравнение колебаний. Коэффициент затухания, декремент, добротность. Апериодический процесс. Вынужденные колебания осциллятора. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс.

Волны в упругой среде

Уравнение плоской синусоидальной волны. Фазовая скорость, длина волны, волновое число. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в твердом теле, жидкостях и газах. Энергия волны. Вектор Умова. Поведение волны на границе двух сред. Стоячие волны. Принцип суперпозиции волн. Групповая скорость и её связь с фазовой скоростью.