Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
ПРОГРАМА. Мета та завдання дисципліни, її структура та методичні рекомендації щодо вивчення
|
|
Вступ.
Мета та завдання дисципліни, її структура та методичні рекомендації щодо вивчення. Зв’язок фізики з суміжними науками. Фізика та НТП. Фізика та філософія. Роль та місце фізики в становленні особистості інженера. Умови та графік кредитно-модульного контролю знань з дисципліни.
Літ. основна: [1, стор. 3-6], [4, стор.9-22].
Тема 1. Елементи кінематики матеріальної точки і твердого тіла.
Простір і час. Система відліку. Система координат. Одиниці вимірювання часу і довжини. Кінематичне описання руху. Матеріальна точка. Прямо-лінійний рух матеріальної точки. Рух точки по колу. Швидкість та прискорення при криво-лінійному русі. Нормальне та тангенціальне прискорення. Вектори: додавання та перетворення векторів. Псевдовектори. Абсолютно тверде тіло. Ступені вільності та узагальнені координати.
Літ. основна: [1, стор. 7-32], [4, стор.23-41].,
Додаткова літ.: [4, стор.52-62].
Тема 2. Елементи динаміки матеріальної точки і твердого тіла
Основне завдання динаміки. Поняття стану в класичній механіці. Закон інерції. Інерційні системи відліку. Маса. Вимірювання маси, еталон маси. Границі застосування класичного способу описання руху. Сила. Рівняння руху. Другий закон Ньютона як рівняння руху. Третій закон Ньютона та закон збереження імпульсу системи багатьох частинок. Взаємодія тіл. Неінерційні системи відліку. Сили інерції. Сила тертя. Рівняння руху та рівноваги твердого тіла. Рівняння що описує обертання твердого тіла навколо нерухомої вісі. Момент інерції. Миттєва вісь обертань. Додавання обертань. Плоский та загальний рух твердого тіла. Теорема Ейлера. Гіроскопи. Рух вільного гіроскопу. Наближена теорія руху гіроскопів під дією сил
Літ. основна: [1, стор. 32-48, 86-109, 176-188], [4, стор. 42-54].
Тема 3.. Закони збереження.
Закон збереження імпульсу як фундаментальний закон природи. Імпульс сили та зміна імпульсу тіла. Рух центру інерції. Зведена маса. Рух тіла зі змінною масою. Робота та кінетична енергія. Потужність. Зв’язок кінетичної енергії у різних системах відліку. Теорема Кенига. Потенціальна енергія. Поняття консервативних сил. Сила і потенціальна енергія. Закон збереження в механіці. Внутрішня енергія. Загально фізичний закон збереження енергії. Пружний та непружний удари. Закон збереження моменту імпульсу.Момент імпульсу. Момент сили. Рівняння моментів. Рух в центральному полі. Закон всесвітнього тяжіння. Закони Кеплера. Космічні швидкості.
Літ. основна: [1, стор. 49-85, 124-146], [4, стор.55-105].
Тема 4. Елементи механіки суцільних середовищ.
Загальні властивості рідин та газів. Рівняння рівноваги та руху рідин. Гідростатика нестисних рідин. Стаціонарний рух ідеальної рідини. Рівняння Бернуллі. Гідродинаміка в’язкої рідини. Коефіцієнт в’язкості. Течія по трубі. Формула Пуазейля. Закон подібності. Формула Стокса. Гідродинамічна нестійкість. Турбулентність.Поняття про газодинаміку. Ідеально пружні тіла. Пружні напруження. Розтяг та стиснення стрижнів. Всебічний та однобічний розтяг та стиснення. Зсув. Кручення. Вигін.Закон Гука.
Літ. основна: [1, стор.110-123, 147 -175, 519-523], [4, стор.106-122].
Тема 5. Елементи теорії відносності
Принцип відносності Галілея. Інерційні системи відліку та принцип відносності. Перетворення Галілея. Інваріанти перетворення. Принцип відносності Ейнштейна (СТО). Постулати спеціальної теорії відносності. Перетворення Лоренца та наслідки з них. Релятивістський імпульс. Повна та кінетична енергії. Межі застосування класичної механіки.
Літ. основна: [1, стор.189-207], [4, стор.123-153].
Тема 6. Основи молекулярно-кінетичної теорії речовини. Елементи статистичної фізики
Макроскопічні стани. Статистичні та термо-динамічні методи. Тепловий рух. Макроскопічні параметри. Рівняння стану. Внутрішня енергія. Ідеальний газ. Молекулярно-кінетичний смисл температури. Статистичні розподіли. Імовірність та флуктуація. Розподіл Максвелла. Розподіл Больцмана. Розподіл Гіббса.
Літ. основна: [1, стор.290-342], [4, стор.154-176].
Тема 7. Фізичні основи термодинаміки
Основи термодинаміки. Зворотні та незвортні процеси. Перше начало термо-динаміки та його застосування до ізопроцесів. Рівняння Пуассона. Теплоємність багатоатомних газів. Ентропія. Друге начало термодинаміки. Мікро- та макростани, Статистична вага. Принцип зростання ентропії. Цикл Карно. ККД теплової машини.
Літ. основна: [1, стор.371-418], [4, стор.177-223]..
Тема 8. Фазові переходи. Конденсований стан речовиниї
Поняття фаз, умова рівноваги фаз. Фазові діаграми. Рівняння Клапейрона –Клаузіуса. Критична точка. Мета-стабільні стани. Потрійна точка. Ізотерми Ван-дер- Ваальса. Параметр порядка. Фазові переходи першого та другого роду. Поняття о теорії Ландау. Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Особливості рідкого стану. Явища переносу в газах. Кристалічні та аморфні тіла.
Літ. основна: [1, стор. 343-370, 419-517], [4, стор.224-257].
Тема 9. Електростатичне поле у вакуумі.
Закон Кулона. Напруженість електростатичного поля. Принцип суперпозиції. Електростатична теорема Гауса. Циркуляція електро-статичного поля. Потенціал, його зв’язок з напруженістю. Обчислення електростатичних полів. Електричний диполь.
Літ. основна: [2, стор.3-56], [5, стор. 9-36].
Додаткова літ.: [7-9].
Тема 10. Електричне поле у діелектриках
Зв’язані та вільні заряди. Теорема Остроградського-Гаусса для електростатичного поля в діелектриках.Вектор електричної індукції. Типи діелектриків. Поляризація діелектриків. Умови на границі діелектриків.П’єзоефект. Електрострикція. Сегнетоелектрики і електрети.
Літ. основна: [2, стор.64-101], [5, стор. 37-57].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 11. Провідники в електростатичному полі. Енергія електричного поля
Електростатичне поле всередині провідника і на його поверхні. Електростатичний захист. Електрична ємність провідників. Конденсатори. Енергія взаємодії електричних зарядів. Енергія та густина енергії електростатичного поля.
Літ. основна: [2, стор.56-64, 101-105], [5, стор. 58-70].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 12. Електричний струм. Основи класичної електронної теорії
Провідники та ізолятори.Постійний електричний струм. Сила та густина струму. Рівняння неперервності. Умови існування струму.Робота струму. Закони Ома та Джоуля-Ленца.Класична теорія електропровідності. Сторонні сили. Термоелектричні явища. Ефект Пельт’є. Закон Ома для ділянки кола з ЕРС. Правила Кірхгофа.
Літ. основна: [2, стор.105-197] [5, стор. 71-107].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 13. Електричний струм у вакуумі, у газах та у електролітах
Термоелектронна емісія. Електронні вакуумні прилади. Електропровідність газів. Основні типи і характеристики газових розрядів. Катодні та анодні промені. Іонізація і рекомбінація в електролітах. Закони електролізу.Технічні застосування електролізу.
Літ. основна: [2, стор.198-262] [5, стор. 108-142].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 14. Магнітне поле у вакуумі
Взаємодія струмів.Поняття магнітного поля. Індукція магнітного поля. Магнітний момент. Магнітне поле рухомого заряду. Закон Біо-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиції магнітних полів. Магнітне поле прямолінійного провідника зі струмом, кругового струму, соленоїда. Вихровий характер магнітного поля.
Літ. основна: [2, стор.262-280] [5, стор. 143-162].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 15. Рух заряджених частинок у магнітному та електричному полях
Сила Лоренца і сила Ампера. Узагальнююча сила Лоренца. Сила взаємодії паралельних струмів. Рух заряджених частинок в однорідних і неоднорідних магнітних полях. Магнітні лінзи. Ефект Холла. Мас-спектрометрія і мас-спектрографія.
Літ. основна: [2, стор.284-305] [5, стор. 163-169].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 16. Провідники і контури зі струмом у магнітному полі
Контур зі струмом в однорідному магнітному полі. Потенціальна енергія контура зі струмом. Контур зі струмом у неоднорідному магнітному полі. Магнітний потік. Теорема Остроградського-Гаусса для вектора магнітної індукції у вакуумі. Циркуляція вектора індукції магнітного поля. Закон повного струму. Дивергенція і ротор магнітного поля. Застосування теореми про циркуляцію вектора магнітної індукції до розрахунку магнітних полів. Робота при переміщенні провідника зі струмом у магнітному полі.
. Літ. основна: [2, стор.281-284, 305-307] [5, стор. 170-176].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 17. Магнітне поле у речовині
Намагнічування речовини. Теорема про циркуляцію для магнітного поля в речовині. Типи магнетиків. Магнітний гістерезис. Молекулярні струми. Намагніченість. Граничні умови.
Літ. основна: [2, стор.307-343] [5, стор. 9-36]..
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 18. Електромагнітна індукція
Явище електромагнітної індукції. Електрорушійна сила індукції. Основний закон електромагнітної індукції. Правило Ленца. Електродвигуни. Стуми Фуко.Явище самоіндукції. Індуктивність контуру. Потокозчеплення. Струми при вмиканні та вимиканні кола. Явище взаємної індукції. Взаємна індуктивність контурів. Енергія магнітного поля. Густина енергії.
Літ. основна: [2, стор.344-360] [5, стор. 201-220].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 19. Механічні коливання
Поняття коливальних процесів. Єдиний підхід до коливань різної фізичної природи.Гармонічні коливання та їх характеристики.Додавання гармонічних коливань.Комплексна форма представлення коливань. Векторні діаграми.Диференціальне рівняння гармонічних коливань. Гармонічний осцилятор. Маятники. Затухаючі коливання. Коефіцієнт затухання, логарифмічний декремент. Добротність.Фазова площина осцилятора. Ізохронність. Поняття про зв’язані осцилятори. Дія періодичних поштовхів на гармонічний осцилятор. Резонанс.
Літ. основна: [1, стор.209-243], [4, стор. 258-283].
Додаткова літ.: [18, 21, 24].
Тема 21. Електромагнітні коливання
Електричний коливальний контур. Вимушені коливання осцилятора під дією сінусоїдальної сили. Амплітуда і фаза при вимушених коливаннях. Резонансні криві. Процес встановлення коливань. Вимушені коливання в електричних колах. Осцилятор як спектральний прилад. Фізичний зміст спектрального розкладення. Спектр амплітудно-модульованого коливання. Параметричний резонанс. Ангармонічні коливання. Детектування і перетворення електричних коливань. Автоколивання. Обернений з’язок. Генерація незатухаючих електричних коливань. Змінний струм.
Літ. основна: [2, стор.361-400], [5, стор. 221-235].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 20. Закономірності хвильових процесів
Хвилі. Плоска сінусоїдальна хвиля. Фазова швидкість, довжина хвилі, хвильове число. Ефект Доплера. Скалярні і векторні хвилі. Поляризація. Шнтерференція сінусоїдальних хвиль. Стоячі хвилі. Хвильове рівняння. Поздовжні хвилі в твердому тілі. Енергетичні співвідношення. Вектор Умова. Пружні хвилі в газах і рідинах. Поведінка звуку на межі двох середовищ. Ударні хвилі.
Літ. основна: [1, стор.244-289], [4, стор. 284-309]
Додаткова літ.: [18, 21, 24].
Тема 22. Елементи теорії електромагнітних хвиль
Вихрове електричне поле. Струм зміщення. Система рівнянь Максвелла в диференціальній та інтегральній формах. Плоскі електромагнітні хвилі. Хвильове рівняння електромагнітних хвиль. Властивості електромагнітних хвиль. Енергія електромагнітних хвиль. Вектор Пойтінга. Випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. Шкала електромагнітних хвиль.
Літ. основна: [2, стор.401-440], [5, стор. 236-260].
Додаткова літ.: [19, 22, 25].
Тема 23. Основні закони геометричної оптики
Оптика як розділ фізики. Основні поняття геометричної оптики. Аксіома Ферма. Закон прямолінійності розповсюдження світла. Закони відбивання променів. Закони заломлення променів. Оптичні прилади. Похибки реальних оптичних систем. Світловий потік. Фото-метричні величини та одиниці.
Літ. основна: [3, стор.3-75], [5, стор. 261-273].
Додаткова літ.: [20, 23, 26].