Физика. Механика и молекулярная физика.

О курсе

Курс «Механика и молекулярная физика» может быть рассчитан на обучающихся технических ВУЗов.
В курсе рассматриваются основные понятия и законы механики, молекулярной физики и термодинамики. В разделе «Механика» подробно рассмотрены основные понятия и определения механики, способы описания движения, законом движения материальной точки, твердого тела.

В разделе «Молекулярная физика и термодинамика» рассмотрены опытные законы идеального газа. Термодинамические параметры, Явления переноса. Законы термодинамики. Реальный газ. Жидкости.

Результат

Базовые знания:
1. физические явления и закономерности
2. основные законы механики и молекулярной физики и термодинамики
3. границы применимости основных законов
Умения:
1. применять законы к объяснению физических явлений
2. обосновывать и получать основные уравнения
3. строить математические модели простейших явлений
Навыки:
1. работа со справочной и учебной литературой
2. преобразование размерностей физических величин
3. применение общих законов физики для решения практических задач

Входные требования

Слушателям курса необходимо владеть знаниями по физике в объеме школьной программы, основами дифференциального и интегрального исчисления, основами векторного исчисления. Необходимо иметь представление об основных понятиях механики, молекулярной физики и термодинамики.
В курсе предполагается, что обучающиеся знакомы с законами Ньютона, законами сохранения импульса и энергии, опытными законами идеального газа. Также необходимо владение основами векторного анализа, представление о понятиях градиента, дивергенции, ротора.

Содержание курса

План лекций. «Механика»
1. Введение. Основные задачи механики, основные разделы механики.

2. Кинематика материальной точки.
2.1. Основные понятия кинематики.
2.2. Способы описания движения. Законы движения материальной точки.
2.3. Кинематические характеристики движения материальной точки. Перемещение.
2.4. Скорость.
2.5. Ускорение.
2.6. Ускорение в криволинейном движении. Нормальное и тангенциальное ускорение.
2.7. Путь и перемещение в различных движениях, законы различных движений.
2.8. Свободное падение тел.

3. Колебательное движение.
3.1. Динамика материальной точки. Понятие силы.
3.2. Понятие массы.
3.3. Законы Ньютона.
3.4. Импульс материальной точки. Закон изменения и сохранения импульса.
3.5. Кинетическая энергия материальной точки. Закон изменения и сохранения кинетической энергии материальной точки.
3.6. Потенциальные поля. Потенциальная энергия. Связь между потенциальной энергией и силой.
3.7. Полная энергия. Закон изменения и сохранения полной энергии.

4. Колебания.
4.1. Силы упругости.
4.2. Уравнение упругих колебаний.
4.3. Вынужденные колебания.
4.4. Волны.
4.5. Эффект Доплера.

5. Движение в неинерциальных системах отсчёта.

6. Движение твёрдого тела.
6.1. Кинематика твёрдого тела.
6.2. Динамика твёрдого тела.
6.2.1. Динамика поступательного движения.
6.2.2. Динамика вращательного движения.
6.3. Моменты инерции различных тел.
6.4. Энергия движения твёрдого тела.

7. Кинематика и динамика жидкостей и газов.
7.1. Кинематика жидкостей и газов. Уравнение непрерывности.
7.2. Динамика несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли.
7.3. Гидростатическое давление. Закон Архимеда. Условие плавания тел.
7.4. Вязкое трение.

8. Основы релятивистской механики.
8.1. Преобразования Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей.
8.2. Относительность временных и пространственных промежутков.
8.3. Релятивистская динамика материальной точки.

План лекций. «Молекулярная физика и термодинамика»
1. Основные понятия. Тепловое движение, температура, термодинамическая система. Постоянная Больцмана. Молярная масса. Постоянная Авогадро.
2. Основы термодинамики. Основное уравнение МКТ. Законы идеальных газов. Изопроцессы.
3. Первое и второе начало термодинамики. Понятие теплоёмкости.
4. Термодинамические функции состояния.
5. Распределение Максвелла по компонентам скоростей. Распределение Максвелла по модулям скоростей. Характеристические скорости. Распределение Больцмана.
6. Кинетика. Градиентные потоки. Диффузия. Плотность потока массы. Закон Фика. Вязкое трение, плотность потока импульса. Закон Ньютона о вязком трении. Теплопроводность, плотность потока тепла, Закон Фурье.
7. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Изотермы Эндрюса, Правило Максвелла.Эффект Джоуля-Томсона.
8. Термодинамика жидкостей. Поверхностное натяжение. Смачивание, угол смачивания. Давление под изогнутой поверхностью. Капиллярные явления.
9. Фазовое равновесие. Фазовые диаграммы. Понятие фазы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Испарение и конденсация жидкости. Сублимация и десублимация. Диаграммы состояний.