Предмет физики. Кинематика. Системы отсчета и координат. Скорость и ускорение как производные. Поступательное и вращательное движения как основные виды движений.
Динамика. Сила и масса, суперпозиция сил. Первый и второй законы Ньютона. Уравнения движения, роль начальных условий. Взаимодействие тел через поле.
Движение тел в поле сил тяготения, явление невесомости в спутниках.
Импульс, закон сохранения импульса для механической системы, третий закон Ньютона. Общая формулировка закона сохранения импульса.
Кинетическая энергия материальной точки, связь ее с компонентами вектора импульса.
Работа и потенциальная энергия. Работа перемещения материальной точки по криволинейному пути.
Потенциальные силы, введение понятия потенциала для взаимодействующих тел. Потенциальная функция, потенциальная поверхность. Связь компонент силы и потенциальной функции. Потенциальная яма и условие устойчивого равновесия.
Закон сохранения энергии и его связь с равномерностью течения времени.
Момент силы. Динамика вращения точки и тела вокруг постоянной оси, понятие о моменте инерции материальной точки и тела.
Момент импульса, связь его компонент с кинетической энергией вращения. Изменение момента инерции тела при переносе оси вращения.
Закон сохранения момента импульса тела и системы тел.
Центр масс и уравнение его движения. Система уравнений для движения твердого тела и его кинетическая энергия.
Колебания и волны. Колебания как частный случай движения, условия появления колебаний.
Уравнение движения пружинного маятника и его решение. Гармоническое колебание и его характеристики.
Уравнение движения физического маятника и его решение, математический маятник. Энергия гармонических колебаний.
Вынужденные колебания и явление резонанса. Резонанс как проявление бифуркации. Автоколебания. Примеры проявления резонансных и автоколебательных явлений в живых организмах и технике. Резонансная передача энергии в системе одинаковых связанных маятников.
Волны в упругих средах, линейные, поверхностные и объемные волны, поперечные и продольные волны, фронт волны, плоские м сферические волны.
Когерентные источники волн. Интерференция волн от точечных когерентных источников. Условия появления максимумов и минимумов. Физические основы акустики. Природа звука. Источники звука. Характеристики звука.
Молекулярная физика и термодинамика. Микроскопические и макроскопические явления. Идеальный газ как статистическая система многих частиц.
Давление, объем и температура газа как обобщенные характеристики состояния газа. Равновесные и неравновесные состояния газа. Обратимые и необратимые процессы. Диаграмма давление-объем. Экспериментальные газовые законы, обобщенный газовый закон (уравнение состояния идеального газа).
Вывод уравнения состояния идеального газа на основе кинетических представлений. Физический смысл понятия термодинамической температуры. Распределения Максвелла и Больцмана, барометрическая формула.
Неравновесные процессы. Диффузия, диффузия через мембраны, осмос, осмотическое давление и его роль в жизнедеятельности растений. Теплопередача. Внутреннее трение.
Реальные газы, уравнение Ван-дер-Ваальса, критическая точка, реальные изотермы, снижение газов.
Жидкости, поверхностное натяжение в жидкостях, охлаждение жидкости при испарении, терморегуляция растений и животных.
Смачивающие и несмачивающие жидкости. Капиллярные явления, формула Лапласа.
Первое начало термодинамики, изопроцессы, адиабатический процесс, охлаждение газов при адиабатическом расширении и получение низких температур.
Уравнение Пуассона и его вывод. Классическая теория теплоемкостей, причины отклонения реальных теплоемкостей как функции температуры от результатов классической теории.
Работа идеального газа в различных процессах. Обратимые и необратимые циклы.
Тепловые машины и цикл Карно, второе начало термодинамики. Компрессионные холодильники и тепловые наносы.
Энтропия как термодинамический потенциал. Формула для энтропии идеального газа.
Статистическое толкование энтропии. Формула Больцмана. Возрастание энтропии при необратимых процессах.
Электричество и магнетизм. Понятие о полях, поля скалярные и векторные. Характеристики векторных полей: напряженность, поток, циркуляция, силовые линии векторного поля. Суперпозиция полей, заряды, закон сохранения зарядов.
Взаимодействие неподвижных и движущихся зарядов. Физический смысл магнитного поля. Поле точечного заряда (закон Кулона) и системы зарядов. Поле диполя.
Интегральная форма закона Кулона, теорема Гаусса (первое уравнение Максвелла). Вывод формул для напряженности электростатических полей заряженного прямого провода, плоскости, конденсатора.
Работа перемещения заряда в электростатическом поле, понятие потенциала. Второе уравнение Максвелла для электростатики в интегральной форме.
Электрическая емкость одного проводника и двух проводников, конденсаторы, работа по зарядке конденсаторов. Энергия электростатического поля.
Изменение напряженности электрического поля при введении диэлектрика, поляризуемость диэлектрика, диэлектрическая проницаемость.
Электрическое поле в проводниках. Понятие о токе проводимости, вектор тока и сила тока, дифференциальная форма закона Ома.
Первое правило Кирхгофа. Причина появления электрического тока в проводнике, физический смысл понятия сторонних электрических сил. Вывод закона Ома для всей цепи. Второе правило Кирхгофа.
Магнитное поле прямого тока. Напряженность и индукция магнитного поля.
Интегральные уравнения Максвелла для постоянных магнитных полей. Примеры вычисления напряженностей магнитостатических полей. Закон Био-Савара-Лапласа. Взаимодействие полей и зарядов (токов). Закон Ампера.
Формула Лоренца для силы, взаимодействующей на заряд со стороны электрического и магнитного полей. Принцип действия масс-спектрометров и их применения в химии.
Вещество в магнитном поле. Магнитный момент атома. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики, их свойства и применение.
Индукционные явления, трансформаторы, физические принципы их действия. Экстратоки. Индуктивность. Энергия магнитного поля.
Полная система интегральных уравнений Максвелла. Смысл членов уравнений Максвелла, описывающих явления, связанные с изменениями электрических и магнитных величин во времени.
Переменный ток. Эффективные значения тока и напряжения. Цепи переменного тока с активным индуктивным и емкостным сопротивлениями. Обобщенный закон Ома. Мощность переменного тока. Коэффициент мощности.
Свободное электромагнитное поле и его существование в виде электромагнитной волны. Поперечность электромагнитных волн. Скорость распространения электромагнитных волн способы ее измерения. Шкала электромагнитных волн. Способы генерации и использование в науке и технике волн различных частот.
Оптика. Геометрическая оптика. Волновая оптика. Явления, описываемые волновой теорией света.
Интерференция света, условия появления статической интерференционной картины, интерференция при разделении фронта волны, просветление оптики, интерферометры и их использование. Понятие голографии.
Дифракция, дифракция на щели. Фокусировка электромагнитных волн и связь размера дифракционного пятна с размерами рефлекторов. Условия перехода от волновой оптики к геометрической.
Зоны Френеля, зонная пластинка Френеля как фокусирующий элемент. Дифракционная решетка как диспергирующая система. Анализ состава света по длинам волн. Рентгеновская дифракция, понятие об обратных дифракционных задачах, рентгеноструктурный анализ.
Дисперсия, классическое объяснение зависимости коэффициента преломления света от длины волны падающего света.
Поляризованный свет, оптическая активность, сахарометрия, использование явления вращения плоскости поляризации в молекулярной биологии.
Фотоэффект и квантовая природа света. Круг явлений, объяснимых с квантовой точки зрения, микроскопическое и макроскопическое в оптике.
Законы освещенности, зависимость освещенности от вида осветителей.
Атомная и ядерная физика. Особенности поведения микрочастиц. Постулаты Бора.
