2.3. Содержание разделов программы

1.Введение

Предмет физики. Методы физического исследования. Роль физики в развитии современных технологий

2. Физические основы механики

2.1. Кинематика поступательного и вращательного движения.

Задачи механики. Механическое движение. Пространственно-временные системы отсчета. Понятие о материальной точке. Перемещение точки. Скорость. Ускорение. Ускорение нормальное и тангенциальное. Ускорение при равномерном движении точки по окружности. Абсолютно твердое тело. Угловые скорость и ускорение. Кинематика вращательного движения. Связь между линейными и угловыми характеристиками.

2.2. Динамика поступательного движения

Классическая механика. Системы отсчета. Понятие состояния в классической механике. Параметры состояния. Сила. Уравнение движения. Принцип инерции, или первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Масса. Второй и третий законы Ньютона. Принцип относительности Галилея. Преобразования координат Галилея. Классический закон сложения скоростей. Абсолютность времени в классической физике. Импульс. Понятие изолированной системы. Закон сохранения импульса и его связь с однородностью пространства. Упругое и неупругое соударения шаров. Принцип реактивного движения.

2.3. Динамика вращательного движения твердого тела

Момент силы. Момент инерции. Теорема Штейнера. Основной закон динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Гироскопический эффект и его применение.

2.4. Работа и энергия

Работа силы. Мощность. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Поле как форма материи. Закон сохранения энергии. Механическая энергия. Поле как форма материи, осуществляющая силовое взаимодействие между частицами вещества. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Связь между потенциальной энергией и силой. Кинетическая энергия. Закон сохранения энергии в механике. Условия равновесия механической системы.

2.5. Основы релятивистской механики

Экспериментальные основы возникновения релятивистской механики. Постулаты специальной теории относительности. Предельный характер скорости света в вакууме. Понятие одновременности. Относительность длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей.

2.6. Элементы релятивистской динамики

Основной закон релятивистской динамики. Релятивистская масса. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Закон взаимосвязи массы и энергии. Энергия покоя. Элементы теории тяготения Эйнштейна. Принцип эквивалентности. Границы применимости классической механики.

3. Статистическая физика и термодинамика

Статистический и термодинамический методы исследования

3.1. Кинетическая теория газов

Атомно-молекулярная теория строения вещества. Понятие идеального газа. Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана. Число степеней свободы. Абсолютная температура. Распределение энергии по степеням свободы.

3.2. Классическая статистика

Законы распределения молекул. Закон распределения молекул по скоростям (закон Максвелла) и его экспериментальная проверка. Опытное определение числа Авогадро. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Длина свободного пробега молекул.

3.3. Основные понятия и первое начало термодинамики

Энергетическое описание процессов. Равновесное состояние системы, термодинамический процесс. Внутренняя энергия системы как функция состояния. Теплота и работа. Первое начало термодинамики и его применение к различным изопроцессам.

3.4. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа

Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность. Понятие о квантовой теории теплоемкости. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.

3.5. Круговые процессы (циклы)

Круговые процессы. Цикл Карно. Принцип действия и коэффициент полезного действия тепловой и холодильной машин. Технические циклы.

3.6. Второе начало термодинамики

Обратимые и необратимые процессы. Необратимость реальных тепловых процессов. Второе начало термодинамики. Приведенное количество тепла. Неравенство Клаузиуса. Энтропия как функция состояния системы. Энтропия и термодинамическая вероятность. Статистический смысл второго начала термодинамики. Третье начало термодинамики. Элементы неравновесной термодинамки.

3.7. Явления переноса

Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Молекулярно-кинетическая теория этих явлений. Осмос и осмотическое давление. Практическое применение этих явлений.

3.8. Конденсированные состояния вещества. Фазовые равновесия и фазовые переходы

Отступления от законов идеальных газов. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса, его анализ. Изотермы реальных газов. Критическое состояние. Внутренняя энергия реального газа. Особенности жидкого и твердого состояния вещества. Аморфные твердые тела. Жидкие кристаллы. Строение, дефекты кристаллических тел. Фазовые переходы.