3. Програма навчальної дисципліни

Вступ.

Предмет фізики. Методи фізичного дослідження: досвід, гіпотеза, експеримент, теорія. Зв'язок фізики з іншими науками. Роль фізики в розвитку техніки. Фізика і інженерна освіта. Найважливіші етапи розвитку фізики.

Змістовий модуль 1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ КЛАСИЧНОЇ МЕХАНІКИ

Тема 1. Кінематика поступового руху.

Простір і час. Система відліку. Основні фізичні моделі в механіці. Кінематичний опис руху. Радіус-вектор, траєкторія, шлях, переміщення. Швидкість і прискорення. Середня швидкість, середнє прискорення. Швидкість і прискорення при криволінійному русі. Нормальне і дотичне прискорення. Класифікація видів руху. Кутова швидкість і кутове прискорення. Зв'язок між лінійними і кутовими величинами.

Тема 2. Динаміка поступового руху.

Динаміка матеріальної точки, системи матеріальних точок і поступального руху твердого тіла. Перший закон Ньютона (закон інерції). Поняття про інерційні системи відліку. Перетворення Галілея. Другий закон Ньютона, як рівняння руху. Маса і імпульс. Сила як похідна імпульсу. Третій закон Ньютона. Центр мас (центр інерції) механічної системи і закон його руху. Закон збереження імпульсу і його зв'язок з однорідністю простору. Реактивний рух.

Тема 3. Неінерційні системи відліку.

Сили інерції. Відцентрова сила інерції, сила Коріоліса. Приклади рухів, в яких виявляються сили інерції. Коріолісове прискорення.

Тема 4. Динаміка обертального руху твердого тіла.

Тверде тіло в механіці. Момент сили і момент імпульсу матеріальної точки. Закон збереження моменту імпульсу системи матеріальних точок. Динаміка обертального руху твердого тіла Основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла. Момент інерції твердого тіла. Теорема Штейнера. Закон збереження моменту імпульсу і його зв'язок з ізотропністю простору.

Тема 4. Робота і потужність. Енергія.

Робота і потужність. Енергія. Кінетична енергія механічної системи і її зв'язок з роботою. Консервативні і неконсервативні сили в механіці. Потенційна енергія матеріальної точки в зовнішньому силовому полі. Пружні сили. Закон всесвітнього тяжіння. Поле тяжіння. Взаємна потенційна енергія тіл. Закон збереження механічної енергії і його зв'язок з однорідністю часу. Загально фізичний закон збереження і перетворення енергії.

Тема 5. Елементи механіки суцільного середовища.

Модель нестис­куваної ідеальної рідини. Умова стаціонарного стану рідини. Кінематичний опис руху рідини. Рівняння нерозривності. Динаміка рідини. Рівняння Бернуллі. Гідродинаміка в'язкої рідини. Турбулентність. Перебіг рідини по трубі. Формула Пуазейля. Формула Стоксу.

Тема 6. Елементи спеціальної теорії.

Основи спеціальної теорії відносності. Постулати спеціальної теорії відносності. Перетворення Лоренца і слідства з них. Релятивістський імпульс. Основне рівняння релятивістської динаміки. Вираження для кінетичної і повної енергії. Поняття про загальну теорію відносності.

Змістовий модуль 2. ФІЗИЧНІ ОСНОВІ ЕЛЕКТРИКИ.

Тема 1. Електростатика.

Електричний заряд. Закон збереження електричного заряду. Дискретність (квантування) електричного заряду. Закон Кулона. Ідея близькодії. Електричне поле. Напруженість електричного поля. Принцип суперпозиції. Потік вектора напруженості електричного поля. Теорема Гауса для електростатичного поля у вакуумі. Застосування теореми Гауса до розрахунку поля нескінченної однорідне зарядженої площини; поля нескінченної однорідне зарядженої нитки (циліндра), поля зарядженої сферичної поверхні.

Тема 2. Потенціал електростатичного поля.

Робота електростатичного поля. Потенційна енергія взаємодії точкових зарядів. Потенціал електростатичного поля. Зв'язок потенціалу з напруженістю електростатичного поля. Циркуляція електростатичного поля. Електричний диполь. Потенціал і напруженість поля диполя.

Тема 3. Електричне поле у середовищі.

Поляризаційні заряди. Полярні і неполярні молекули, іонні кристали в електростатичному полі. Вектор поляризації. Типи діелектриків. Електричне зміщення. Діелектрична проникність середовища. Основні рівняння електростатики діелектриків. Сегнетоелектріки. П'єзоефект.

Тема 4. Електроємність.

Розподіл зарядів у провіднику. Провідники в електростатичному полі. Електроємність відокремленого провідника. Взаємна ємність провідників. Конденсатори. Електроємність плоского конденсатора. Паралельне і послідовне з'єднання конденсаторів. Енергія зарядженого провідника. Енергія системи заряджених провідників. Енергія конденсатора. Енергія електростатичного поля. Густина енергії електростатичного поля.

Тема 5. Постійний електричний струм.

Постійний електричний струм в провідниках. Електричний струм. Сила струму. Густина струму. Сторонні сили. Е.д.с. джерела струму. Напруга. Закон Ома в диференціальній і інтегральній формі по класичній теорії електропровідності металів. Правила Кірхгофа. Робота і потужність електричного струму. Закон Джоуля-Ленца в диференціальній і інтегральній формі.

Змістовий модуль 3. ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

Тема 1. Магнітне поле у вакуумі.

Магнітне поле. Магнітне поле. Вектор магнітної індукції. Закон Ампера. Сила Ампера. Закон Біо-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиції. Магнітне поле прямого струму. Магнітне поле кругового струму. Магнітний момент. Закон Ампера для взаємодії двох паралельних, довгих провідників із струмом. Потік вектора магнітної індукції. Теорема Гауса для магнітного поля. Вихровий характер магнітного поля. Циркуляція вектора магнітної індукції. Закон повного струму. Магнітне поле соленоїда. Механічний момент контура із струмом в магнітному полі. Робота по переміщенню контура із струмом в магнітному полі. Сила Лоренца. Рух заряджених частинок в магнітному полі. Ефект Холу. Застосування МГД явищ в науці і техніці.