1 семестр МП / Экзамен 2 поток / Вопросы к экзаменационным билетам

Вопросы к экзамену по физике (январь 2013)

для студентов групп МП-16, МП-17, МП-17А, МП-18, МП-19

1. Три способа описания движения: векторный, координатный, естественный. Радиус-вектор, вектор перемещения, вектор скорости, длина пути, вектор ускорения, тангенциальное и нормальное ускорения, радиус кривизны траектории.

2. Поступательное движение. Вращение вокруг неподвижной оси. Угловая скорость, угловое ускорение. Связь линейной скорости точки вращающегося твердого тела с угловой скоростью тела и радиус-вектором точки. Связь линейного ускорения точки твердого тела с его угловой скоростью, угловым ускорением и радиус-вектором точки. Плоское движение.

3. Формула пересчета скорости материальной точки из движущейся S - СО в «неподвижную» S – СО . Формула пересчета ускорения материальной точки из движущейся S - СО в «неподвижную» S – СО .

4. Система отсчета Коперника. Законы Кеплера. Закон всемирного тяготения Ньютона. Инерциальная система отсчета. Первый закон Ньютона. Инерция и инертность. Масса, сила, второй закон Ньютона. Третий закон. Четыре ограничения при применении законов Ньютона.

5. Неинерциальные системы отсчета. Уравнение движения материальной точки в неинерциальной системе отсчета. Силы инерции.

6. Импульс материальной точки. Законы изменения и сохранения импульса для материальной точки. Законы изменения и сохранения импульса для системы взаимодействующих материальных точек. Условие сохранения проекции импульса системы материальных точек на выделенное направление.

7. Центр масс системы материальных точек. Уравнение движения центра масс. Система отсчета центра масс: Ц - система отсчета. Импульс системы материальных точек в Ц - системе отсчета.

8. Закон изменения импульса и уравнение движения тела с переменной массой (уравнение Мещерского).

9. Работа силы. Мощность силы. Кинетическая энергия материальной точки. Теорема о приращении кинетической энергии материальной точки.

10. Консервативные силы, дифференциальные условия консервативности силы. Приращение и убыль потенциальной энергии – интегральная и дифференциальная формы связи консервативной силы и потенциальной энергии.

11. Теоремы об изменении и сохранении механической энергии для системы взаимодействующих материальных точек.

12. Связь кинетической энергии системы материальных точек в лабораторной СО и в СО центра масс (теорема Кенига). Связь полной механической энергии системы материальных точек в лабораторной СО и в СО центра масс. Внутренняя (собственная) механическая энергия системы материальных точек.

13. Момент импульса материальной точки. Момент силы. Уравнение моментов для материальной точки. Законы изменения и сохранения момента импульса для одной материальной точки. Условие сохранения проекции момента импульса материальной точки на выделенное направление.

14. Законы изменения и сохранения момента импульса для системы материальных точек. Условие сохранения проекции момента импульса системы материальных точек на выделенное направление.

15. Собственный момент импульса системы материальных точек. Пересчет момента импульса системы материальных точек из системы отсчета центра масс в лабораторную систему отсчета.

16. Уравнение движения центра масс твердого тела.

17. Момент импульса твердого тела, вращающегося вокруг постоянной оси. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.

18. Момент инерции твердого тела относительно оси. Теорема о параллельных осях (теорема Штейнера) и теорема о перпендикулярных осях (для плоского тела).

19. Формула для кинетической энергии твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Формула для кинетической энергии твердого тела, совершающего плоское движение.

20. Свободные (собственные) колебания. Определение амплитуды смещения и начальной фазы свободных колебаний через начальное смещение и начальную скорость.

21. Колебания грузика, подвешенного на пружинке в поле сил тяжести. Формула для периода колебаний смещения.

22. Физический и математический маятники. Формулы для периодов колебаний смещения.

23. Затухающие колебания. Уравнение движения и его решение. Частота, период и амплитуда смещения. Коэффициент затухания, декремент, логарифмический декремент, время релаксации, добротность.

24. Влияние трения на энергию колебаний. Добротность, как умноженное на 2 отношение запасенной энергии к ее убыли за период. Зависимость энергии затухающих колебаний от времени.

25. Вынужденные колебания. Уравнение движения и его решение. Метод векторных диаграмм. Формулы амплитудно-частотной и фазово-частотной зависимостей для колебаний смещения.

26. Вынужденные колебания. Резонанс смещения. Графики амплитудно-частотной характеристики при резонансе смещения. Формула для резонансной частоты. Добротность и резонанс смещения.

27. Уравнение плоской волны. Скорость волны, длина волны, волновое число, фаза волны.

28. Продольная волна в упругом твердом стержне. Волновое уравнение и уравнение волны. Формула, связывающая скорость волны, модуль Юнга и плотность материала стержня.

29. Объемная плотность энергии в волне. Вектор Умова. Интенсивность волны.

30. Специальная теория относительности А.Эйнштейна (метод k коэффициента). Принцип относительности Эйнштейна. Принцип инвариантности скорости света. Радиолокационный метод измерения расстояний. Определение одновременности разноместных событий. Формула, связывающая скорость движения системы отсчета относительно S системы отсчета и k коэффициент. Преобразования Лоренца. Инвариантность интервала между двумя событиями.

31. Следствия из преобразований Лоренца. Закон “сложения” скоростей. Определения собственного и координатного времени между двумя событиями. Относительность промежутков времени. Эффект замедления времени. Относительность расстояний. Собственная длина и координатная длина. Эффект сокращения длины.

32. Предельность скорости света и Принцип причинности.

33. Импульс в СТО. Фотон – частица с массой равной нулю. Связь энергии и импульса в СТО. Энергия, энергия покоя и кинетическая энергия. Инвариантная связь энергии, массы и импульса материальной точки.

1. Функция распределения давления в изотермической атмосфере в однородном гравитационном поле - барометрическая формула.

2. Функция распределения концентрации газа в приближении изотермичности газа и однородности гравитационного поля. Функция распределения концентрации частиц по потенциальным энергиям - формула: Больцмана.

3. Основное соотношение, определяющее смысл одномерной функции распределения Максвелла по проекциям скорости молекул на произвольную координатную ось. Одномерная функция распределения Максвелла. Условие нормировки функции.

4. Основное соотношение, определяющее смысл функции распределения Максвелла по модулям скорости молекул. Функция распределения Максвелла. Условие нормировки функции.

5. Формулы для вычисления наиболее вероятной, средней арифметической и средней квадратичной скорости.

6. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа. Первый закон термодинамики. Количество тепла.

7. Число степеней свободы молекулы. Гипотеза Больцмана о равном распределении средней энергии по степеням свободы.

8. Теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении. Уравнение Роберта Майера.

9. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты (уравнение Пуассона).

10. Работа идеального газа при изотермическом расширении (сжатии).

11. Тепловая машина. Коэффициент полезного действия. Формулировка второго начала термодинамики по Кельвину.

12. Равновесное состояние. Квазиравновесный процесс. Обратимый процесс. Цикл Карно. Вывод формулы для коэффициента полезного действия цикла Карно - первая теорема Карно.

13. Вторая теорема Карно и неравенство Клаузиуса. Термодинамическое определение энтропии. Энтропия как функция состояния.

14. Энтропия изолированной системы тел в обратимых и необратимых процессах. Энтропия открытой системы тел.

15 Методика вычисления приращения энтропии в необратимых процессах. Примеры.

16. Энтропия – логарифмическая мера числа способов реализации макросостояния. “Вывод” формулы Больцмана для энтропии на примере изотермического расширения газа.