Физические основы механики. Механическое движение как простейшая форма движения материи

Механическое движение как простейшая форма движения материи. Кинематика материальной точки. Пространство и время. Система отсчета. Путь и перемещение. Скорость и ускорение (нормальное, тангенциальное и полное).

Динамика поступательного движения. Закон инерции. Инерциальные системы отсчета. Основные понятия: масса, сила, импульс тела, импульс силы. Второй закон Ньютона. Виды взаимодействий. Третий закон Ньютона. Внешние и внутренние силы. Закон сохранения импульса для замкнутой системы тел. Центр масс и закон его движения.

Работа и энергия. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа переменной силы. Кинетическая энергия механической системы. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Понятие о градиенте скалярной функции координат. Механическая энергия системы. Закон сохранения энергии в механике. Применение законов сохранения к абсолютно упругому и неупругому ударам тел.

Кинематика вращательного движения. Основные понятия: угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение, их связь с соответствующими линейными характеристиками.

Динамика вращательного движения. Момент инерции, момент силы, момент импульса. Основной закон динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса. Работа и кинетическая энергия вращающегося тела.

Движение в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции.

Механические гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Энергия гармонических колебаний. Математический и физический маятники. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний. Собственные (незатухающие), затухающие и вынужденные механические колебания. Дифференциальные уравнения колебаний, их решения. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Явление резонанса.

Механизм образования механических волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Уравнение бегущей волны. Волновое уравнение. Стоячие волны, уравнение стоячей волны и его анализ. Энергия волн. Поток энергии. Вектор Умова-Пойнтинга.

Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Классический закон сложения скоростей. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Относительность длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Пространственно-временной интервал и его инвариантность. Взаимосвязь массы и энергии. Основной закон динамики в релятивистской механике. Границы применимости классической механики.

Основы молекулярной физики и термодинамики

Молекулярная физика и термодинамика, их объекты и методы исследования. Термодинамические системы и процессы. Термодинамические параметры. Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) газов. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ, следствия из него. Число степеней свободы молекул, закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Скорости молекул. Распределения Максвелла и Больцмана.

Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения.

Термодинамический метод исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаграммах. Работа газа, количество теплоты, внутренняя энергия системы. Первое начало термодинамики. Политропный процесс.

Классическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность. Круговые, обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики. Энтропия. Статистическое толкование второго начала термодинамики.

Реальные газы. Отличие реальных газов от идеальных. Силы межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его анализ. Критическое состояние вещества. Фазовые переходы 1 и 2 рода. Внутренняя энергия реального газа.