Кинематика материальной точки и твердого тела

Предмет физики. Связь физики с другими науками и техникой. Роль физики в развитии научно-технического прогресса. Развитие физической науки в Республике Беларусь. Способы описания движения: векторный, координатный. Уравнения движения. Перемещение, путь. Скорость и ускорение. Поступательное и вращательное движение. Угловая скорость и ускорение. Связь между линейными и угловыми характеристиками движения.

Динамика материальной точки и твердого тела

Основные понятия и величины динамики: инерция, масса, сила, импульс. Классические законы динамики поступательного движения. Основной закон динамики материальной точки. Система материальных точек. Силы внешние и внутренние. Движение системы материальных точек. Центр масс и центр тяжести механической системы. Движение центра масс. Замкнутые системы, закон сохранения импульса замкнутой механической системы.

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести, вес, невесомость. Космические скорости. Силы упругости. Закон Гука. Сила трения.

Твердое тело как система материальных точек. Уравнение моментов. Момент импульса. Момент силы. Момент инерции. Динамика вращательного движения твердого тела. Закон сохранения момента импульса.

Работа и механическая энергия

Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.

Механика жидкостей

Давление в неподвижной жидкости. Уравнение Бернулли. Вязкость жидкости. Формула Пуазейля. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Движение тел в жидкостях и газах. Формула Стокса.

Механические колебания и волны

Гармонические колебания. Амплитуда, частота, фаза колебаний. Перемещение, скорость и ускорение при гармоническом колебательном движении. Математический маятник. Физический маятник. Дифференциальные уравнения динамики колебательного движения (для гармонических, затухающих и вынужденных колебаний). Анализ решения этих уравнений. Энергия гармонического осциллятора. Сложение гармонических колебаний. Уравнение волны. Фазовая скорость волны. Стоячие волны.

ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ

И ТЕРМОДИНАМИКИ

Основные положения молекулярно-кинетической теории

Термодинамический и статистический подходы к изучению макроскопических систем. Идеальный газ. Параметры состояния. Газовые законы. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа, молекулярно-кинетическое толкование температуры и давления газа.

Статистические распределения. Распределение Максвелла-Больцмана. Барометрическая формула. Распределение энергии молекул по степеням свободы. Статистическое толкование температуры и давления газа. Измерение скоростей молекул.

Явления переноса. Тепловое движение и связанный с ним перенос массы, импульса и энергии. Диффузия, вязкость и теплопроводность в газах.

Основы термодинамики

Первый закон термодинамики и его применение в изопроцессах. Работа, выполняемая идеальным газом. Теплоемкость газа. Уравнение Пуассона. Классическая теория теплоемкости газов и ее недостатки. Понятие о квантовой теории теплоемкости газов.

Обратимые и необратимые круговые процессы. Принцип работы тепловой и холодильной машин. Цикл и теорема Карно. Второй закон термодинамики. Понятие об энтропии. Статистическое толкование второго закона термодинамики. Теорема Нернста. Недостижимость абсолютного нуля.

Жидкости и твердые тела

Ближний порядок в жидкостях. Поверхностный слой жидкости. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Явление смачивания. Краевой угол. Формула Лапласа. Капиллярные явления.

Кристаллические и аморфные тела. Дальний порядок в кристаллах. Классификация кристаллов по типу связей, анизотропия кристаллов. Дефекты в кристаллах.

Механические свойства кристаллов. Тепловое расширение и теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти. Агрегатные состояния вещества. Понятие фазы. Кристаллизация и плавление. Испарение и конденсация. Теплота фазового перехода. Диаграмма равновесия твердой, жидкой и газовой фаз. Тройная точка.

 

 

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Электростатика

Предмет электростатики. Взаимодействие электрических зарядов, закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса и ее использование для расчета напряженности электрических полей. Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Циркуляция вектора напряженности. Потенциал и разность потенциалов. Связь потенциала с напряженностью электрического поля. Потенциал поля точечного заряда, системы электрических зарядов. Экспериментальное определение величины элементарного заряда.

Диэлектрики и проводники в электрическом поле. Электрический диполь. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Вектор электрического смещения. Электрическое поле в диэлектриках. Теорема Остроградского-Гаусса для диэлектриков. Сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электреты.

Распределение зарядов в проводнике, напряженность электрического поля внутри проводника и на его поверхности.

Электроемкость проводника, понятие о взаимной электроемкости проводников. Электроемкость конденсатора. Виды конденсаторов и их соединения. Энергия электрического поля конденсатора.