Вопросы к экзамену по физике.

1. Кинематика материальной точки. Скорость, ускорение, путь.

2. Скорость и ускорение при криволинейном движении. Нормальное и тангенциальное ускорение.

3. Кинематика вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение.

4. Законы Ньютона. Масса и сила. Уравнения движения. Границы применимости классического способа описания движения частиц.

5. Силы в механике.

6. Импульс. Закон сохранения импульса.

7. Работа и кинетическая энергия. Мощность.

8. Потенциальная энергия. Консервативные и неконсервативные силы.

9. Закон сохранения механической энергии.

10. Столкновение частиц. Абсолютно упругий и неупругий удар. (самостоятельно)

11. Закон сохранения момента импульса.

12. Основное уравнение динамики вращательного движения.

13. Момент инерции материальной точки и тела. Примеры вычисления момента инерции (цилиндр, шар).

14. Теорема Штейнера.

15. Кинетическая энергия вращающегося тела.

16. Принцип относительности Галилея. Постулаты специальной теории относительности.

17. Преобразования Лоренца для координат и времени.

18. Следствия из преобразований Лоренца.

19. Релятивистский закон сложения скоростей.

20. Релятивистский импульс. Уравнения движение релятивистской частицы.

21. Релятивистское выражение для энергии. Энергия покоя.

22. Гармонические колебания (механические) и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Связь вращения и колебаний. Уравнение колебаний в комплексной форме.

23. Квазиупругая сила. Период колебаний пружинного, математического и физического маятников.

24. Преобразование энергии при гармонических колебаниях.

25. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Понятие об интерференции. Условие максимумов и минимумов результирующего колебания.

26. Сложение гармонических колебаний одного направления с разными частотами. Биения. Период биений, время когерентности.

27. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу. Линейная и круговая поляризация.

28. Дифференциальное уравнение затухающих механических колебаний и его решение. Период колебаний, время релаксации, декремент затухания, добротность. Апериодический процесс.

29. Дифференциальное уравнение вынужденных механических колебаний и его решение. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Случай резонанса. Соотношение между фазами вынужденных колебаний силы и смещения.

30. Резонансные кривые для амплитуды скорости и ускорения.

31. Волновые процессы. Механизм образования механических волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Синусоидальные (гармонические) волны. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число.

32. Волновое уравнение. Фазовая скорость, групповая скорость. Дисперсия волн.

33. Скорость волн в упругих средах (в газах, жидкостях, твердых телах).

34. Стоячие волны. Эффект Доплера для акустических волн.

35. Статистический и термодинамический методы исследования. Равновесные состояния и процессы. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Закон Дальтона. Температура. Связь температуры со скоростью движения молекул.

36. Параметры состояния. Законы идеального газа.

37. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Теплоемкость идеального газа и кристаллической решетки.

38. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу идеального газа. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса.

39. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Цикл Карно.

40. Энтропия. Вычисление энтропии идеального газа.

41. Второе начало термодинамики.

42. Статистическое толкование второго начала термодинамики.

43. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения.

44. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внешнем потенциальном поле.

45. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул газа.

46. Отступления от законов идеальных газов. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазовые переходы I и II рода. Критическое состояние.

Примерный перечень задач для подготовки к экзамену по физике

(список может быть дополнен задачами из сборника

«Физика. Задания к практическим занятиям» под редакцией Ж.П.Лагутиной )

Кинематика

1. Радиус-вектор частицы изменяется со временем по закону: (м). Найти: а) векторы скорости и ускорения частицы; б) модуль скорости в момент t = 1 c.

2. Самолет летит горизонтально со скоростью 360 км/ч на высоте 490 м. Когда он пролетает над точкой А, с него сбрасывают груз. На каком расстоянии от точки А груз упадет на Землю?

3. Угловая скорость тела изменяется согласно закону . Определить угловое ускорение и угловой путь тела за 4 после начала движения.

4. По уравнению скорости тела v=At+Bt²-C найти: а) ускорение тела в момент t₁; б) путь и перемещение тела за время от t = 0 до t₁; в) размерности констант. Принять: А=2; В=4; С=1; t₁=5 сек.

5. Тело брошено со стола горизонтально. При падении на пол его скорость 7,8 м/с. Высота стола 1,5 м. Найти начальную скорость тела.

6. Задан закон изменения углового ускорения материальной точки, движущейся по окружности: . Какой угловой скорости достигнет материальная точка через t= 3 c после начала движения из состояния покоя? Чему равно угловое перемещение за это время?

7. Радиус-вектор частицы изменяется со временем по закону: (м). Найти: а) векторы скорости и ускорения частицы; б) модуль ускорения в момент t = 2 c.

8. Камень брошен с горы горизонтально с начальной скоростью 15 м/с. Через какое время его скорость будет направлена под углом 45° к горизонту?

9. Найти радиус маховика и частоту его вращения, если при вращении линейная скорость точек на его ободе 6 м/с, а точек, находящихся на расстоянии 15 см ближе к оси вращения, 5,5 м/с.

10. По уравнению скорости тела v =A-Ct найти: а) ускорение тела в момент t₁; б) путь и перемещение тела за время от 0 до t₁; в) размерности констант. Принять: А = 2; С = 1; t₁=5 сек.

11. Камень брошен со скоростью 20 м/с под углом 60° к горизонту. Определить радиус кривизны R его траектории: а) в верхней точке; б) в момент падения на Землю.

12. Материальная точка движется по окружности радиусом R = 5 м. Когда нормальное ускорение точки становится 3,2 м/с², угол между векторами полного и нормального ускорения 60^о. Найти модули скорости и тангенциального ускорения точки для этого момента времени.

13. Вектор скорости частицы изменяется со временем по закону: (м/с). Найти: а) радиус-вектор и вектор ускорения частицы; б) нарисовать график уравнения траектории у(х). Начальные координаты считать равными нулю.

14. Скорость тела при прямолинейном движении зависит от времени по закону v=4-t. Определить путь, пройденный телом за промежуток от 1 до 3 секунд после начала движения.

15. Угловая скорость тела изменяется согласно закону . Определить угловое ускорение и число полных оборотов тела за t= 5 c после начала движения.

16. Частица движется прямолинейно с ускорением а=2+2Вt, где В = - 0,5 м/с². В момент t = 0 координата частицы равна нулю, а скорость v₀ = 2 м/с. Найти: а) скорость частицы в конце третьей секунды; б) модуль средней скорости за первые 3 с движения; в) путь, пройденный частицей за это время.

17. Камень брошен с высоты 10 м вверх под углом 30° к горизонту с начальной скоростью 4 м/с. Под каким углом к горизонту и с какой скоростью камень упадет на землю?

18. Угловая скорость тела изменяется согласно закону . Определить угловое ускорение и угловой путь тела через 5 с после начала движения.

19. По уравнению скорости тела v=B+Ct найти: а) ускорение тела в момент t₁; б) путь и перемещение тела за время от t= 0 до t₁; в) размерности констант. Принять: В = 4; С = 1; t₁=5 сек;

20. Камень брошен с башни высотой h с начальной скоростью v_o, направленной под углом a к горизонту. На каком расстоянии по горизонтали от основания башни упадет камень?

21. Материальная точка движется по окружности радиуса 20 см равноускоренно с касательным ускорением 5 см/с². Через какое время после начала движения центростремительное ускорение будет больше касательного ускорения в 2 раза?

22. Радиус-вектор частицы изменяется со временем по закону: (м). Найти: а) векторы скорости и ускорения частицы; б) зависимость модулей скорости и ускорения от времени.

23. Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью 4 м/с. Когда оно достигло верхней точки полета из того же начального пункта, с той же начальной скоростью вертикально вверх брошено второе тело. На каком расстоянии от начального пункта встретятся тела? Сопротивление воздуха не учитывать.

24. Колесо радиусом 0,1 м вращается с постоянным угловым ускорением. К концу пятого оборота после начала движения линейная скорость точек обода 0,1 м/с. Найти: а) угловое ускорение колеса; б) тангенциальное ускорение точек обода; в) нормальное и полное ускорение точек обода через 20 с движения колеса.

25. Камень брошен с башни под углом 30 к горизонту с начальной скоростью 10 м/с. Каково кратчайшее расстояние между местом бросания и местом нахождения камня спустя 4 с после бросания?

26. Автомобиль, движущийся со скоростью v = 54 км/ч, проходит закругленное шоссе радиусом кривизны R = 375 м. На повороте шофер тормозит машину, сообщая ей ускорение а=0,5 м/с². Найти модули нормального и полного ускорений автомобиля на повороте и угол между их направлениями.

27. Материальная точка движется по окружности радиусом 0,2 м с постоянным угловым ускорением 1,5 рад/с². Определить через 0,5 с нормальное, тангенциальное, полное ускорения, угловую и линейную скорость точки.

28. Камень брошен с высоты 2,1 м над поверхностью Земли под углом 45° к горизонту и упал на Землю на расстоянии 42 м от места бросания, считая по горизонтали. С какой скоростью камень был брошен, сколько времени летел и на какой наибольшей высоте был?

29. Угол поворота точки движущейся по окружности изменяется согласно закону . Определить зависимость угловой скорости и углового ускорения от времени. В какие моменты времени эти величины равны нулю?

30. Нормальное ускорение частицы, движущейся по окружности радиусом R = 3,2 м, изменяется по закону а = А t², где А = 2,5 м/с⁴. Найти: а) путь, пройденный частицей за 5 с после начала движения; б) тангенциальное и полное ускорения в конце этого участка пути.