Вопросы к экзамену ч.1 (1семестра)
Физические основы механики
1. Понятия состояния в классической механике. Пространственно-временные отношения. Системы отсчета и описание движений. Кинематика поступательного движения. Элементы кинематики материальной точки: перемещение, скорость и ускорение.
2. Вращательное движение. Элементы кинематики материальной точки и тела, совершающих вращательное движение: угол поворота, угловые скорость и ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением.
3. Кинематика гармонического колебательного движения. Гармонические колебательные движения и их характеристики: смещение, амплитуда, период, частота, фаза, скорость и ускорение.
4. Методы сложения гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Сложение гармонических колебаний одного направления с близкими частотами. Биения.
5. Методы сложения гармонических колебаний. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
6. Основные понятия и определения динамики. Законы Ньютона. Динамика материальной точки. Современная трактовка законов Ньютона. Границы применимости.
7. Основная задача динамики. Уравнение движения. Основные виды сил: сила тяготения, тяжести, веса упругости и трения.
8. Динамика вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения: момент силы, момент импульса, момент инерции. Условие равновесия.
9. Момент инерции материальной точки и твёрдого тела относительно неподвижной оси вращения. Теорема Штейнера и её применение.
10. Основное уравнение динамики вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения.
11. Модель гармонического осциллятора. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение. Примеры гармонических осцилляторов: физический, математический и пружинный маятники. Определение их периодов и частот.
12. Свободные колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Характеристики затухающих колебаний: коэффициент затухания, декремент, логарифмический декремент затухания.
13. Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Резонанс.
14. Волновые процессы. Плоская монохроматическая волна. Уравнение бегущей волны. Волновой вектор, фазовая скорость, длина волны. Упругие волны в газах, жидкостях. Эффект Доплера.
15. Работа и мощность в механике поступательного движения. Случай переменной силы. Единицы измерения.
16. Кинетическая и потенциальная энергия системы тел. Полная энергия. Консервативные силы. Закон сохранения энергии в механике. Потенциальная энергия тела, находящегося в поле тяготения другого тела.
17. Энергия системы, совершающей вращательное движение. Энергия системы, совершающей колебательное движение (с выводом соответствующих формул).
18. Общефизический закон сохранения энергии. Закон сохранения энергии в механике и его применение.
19. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
20. Закон сохранения момента импульса и его применение.
21. Закон сохранения момента импульса и его применение (гироскопический эффект).
22. Применение законов сохранения импульса и энергии к упругому и неупругому взаимодействиям. Выводы.
23. Системы отсчёта. Преобразования Галилея. Классический закон сложения скоростей. Инерциальные системы отсчёта.
Молекулярная физика и термодинамика
1. Динамические и статистические закономерности в физике. Макроскопическое состояние. Параметры состояния. Уравнение состояния идеальных газов.
2. Модель идеального газа. Основное уравнение кинетической теории идеального газа. Давление в рамках этой теории. Молекулярно-кинетический смысл абсолютной температуры.
3. Уравнение состояния идеального газа. Универсальная газовая постоянная и постоянная Больцмана. Изопроцессы.
4. Основные газовые законы. Вывод уравнений газовых законов (изотермического и изобарического изохорического и закона Дальтона) из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
5. Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределение молекул /частиц/ по абсолютным значениям скорости. Распределение Максвелла.
6. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
7. Внутренняя энергия и теплоемкости идеального газа. Теорема Больцмана о распределении энергии по степеням свободы.
8. Основные понятия термодинамики. Задачи термодинамики. Обратимые, необратимые и круговые процессы. Основное уравнение термодинамики идеального газа.
9. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах: изотермическому, изохорическому и изобарическому.
10. Первое начало термодинамики и его применение к адиабатическому процессу в идеальном газе.
11. Адиабатический процесс. Уравнения Пуассона для адиабатического процесса.
12. Цикл Карно. Максимальный КПД тепловой машины, работающей по циклу Карно. Выводы.
13. Энтропия системы и её свойства. Определение изменения энтропии системы, совершающей изохорический и изобарический процессы.
14. Энтропия системы и её свойства Определение изменения энтропии системы, совершающей изотермический процесс.
15. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутреннее давление и собственный объём молекул.
16. Реальные газы. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критическая изотерма и критическая точка. Сжимаемость газов.
17. Внутренняя энергия и теплоемкости реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.
18. Понятие о физической кинетике. Теплопроводность в газах, жидкостях и твердых телах. Коэффициент теплопроводности.
19. Понятие о физической кинетике. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Коэффициент диффузии.
20. Понятие о физической кинетике. Вязкость газов и её температурная зависимость. Сдвиговая и объёмная вязкости. Время релаксации.
