Модуль 1

Физические основы механики

Лекция №1. Введение

Вводная. Предмет физики. Физический объект, физическое явление, физический закон. Физика и современное естествознание. Системы отсчёта. Кине-матика материальной точки. Угловые скорость и уско-рение твёрдого тела. Классический закон сложения скоростей и ускорений при поступательном движении подвижной системы отсчета.

  • ОЛ-1: Введение. §1.1 - 1.5
  • ОЛ-5: Введение. § 1.1 - 1.3
  • ДЛ-12: § 1 - 4, 7 - 9
  • ДЛ-14: § 1 - 4

Лекция №2. "Закон сохранения импульса"

Силы. Инерциальная система отсчета. Динамика материальной точки. Механическая система и ее центр масс. Уравнение изменения импульса механической системы. Закон сохранения импульса.

  • ОЛ-2: § 2.1 - 2.6, 2.8 - 2.11, 3.1, 3.10
  • ОЛ-5: § 2.1 - 2.5, 3.1 - 3.4
  • ДЛ-12: § 18, 19, 21, 23
  • ДЛ-14: § 9 — 13, 18, 19

Лекция №3. "Закон сохранения момента импульса" 

Момент силы. Моменты импульса материальной точки и механической системы. Уравнение моментов механи-ческой системы. Закон сохранения момента импульса механической системы.

  • ОЛ-2: § 3.12, 5.1 - 5.4
  • ОЛ-5: § 5.1 - 5.4
  • ДЛ-12: § 21, 24, 31, 32
  • ДЛ-14: § 30, 32, 33 - 36

Лекция №4. "Закон сохранения энергии в механике"

Работа и кинетическая энергия. Консервативные силы. Работа в потенциальном поле. Потенциальные энергии тяготения и упругих деформаций. Связь между потенциальной энергией и силой. Закон сохранения энергии.

  • ОЛ-2: § 3.2 - 3.8, 5.6 - 5.8
  • ОЛ-5: § 4.1 - 4.6
  • ДЛ-12: § 25, 33
  • ДЛ-14: § 22 - 29

Лекция №5 - 6. "Колебания"

Гармонические колебания. Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления равных и близких частот. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний равных и кратных частот. Свободные незатухающие колебания. Энергия и импульс гармонического осциллятора. Фазовая траектория. Физический маятник. Квазиупругая сила. Свободные затухающие колебания. Декремент и логарифмический декремент колебаний. Вынужденные колебания. Установившиеся вынужденные колебания. Механический резонанс

  • ОЛ-2: § 8.1, 8.4 - 8.9, 8.11
  • ОЛ-5: § 6.1 - 6.4
  • ДЛ-12: § 50 - 54
  • ДЛ-14: § 39 - 41, 81, 82, 85

Лекция №7. "Механические волны" 

Виды механических волн. Упругие волны в стержнях. Волновое уравнение. Плоская гармоническая волна, длина волны, фазовая скорость. Сферические волны. Объёмная плотность энергии волны. Вектор Умова-вектор плотности потока энергии. Когерентные волны. Интерференция волн. Стоячая волна.

  • ОЛ-4: § 1.1 - 1.7
  • ОЛ-6: § 1.1 - 1.5
  • ДЛ-14: § 81, 82, 85
  • МП-7, МП-8

Лекция №8 - 9. "Элементы релятивистской механики"

Преобразования Галилея. Инвариантность уравнений механики относительно преобразований Галилея. Спе-циальная теория относительности. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Кинематические следствия из преобразований Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей. Интервал событий. Элементы релятивистской динамики. Взаимосвязь массы и энергии. Связь между импульсом и энергией релятиви-стской частицы. Основное уравнение релятивистской динамики.

  • ОЛ-2: § 6.1 - 6.8
  • ОЛ-5: § 7.1 - 7.5, 8.1 - 8.4
  • ДЛ-12: § 10 - 17, 20

Модуль 2

Молекулярная физика и термодинамика

Лекция №10.

Статистический и термодинамический методы описания макроскопических тел. Термодинамическая система. Термодинамические состояния, обратимые и необратимые термодинамические процессы. Внутренняя энергия и температура термодинамической системы. Теплота и работа. Адиабатически изолированная система. Первое начало термодинамики.

  • ОЛ-1: Введение. § 1.1 - 1.5
  • ОЛ-3: § 1.1 - 1.7
  • ДЛ-13: § 1, 14, 16
  • ДЛ-15: § 13, 41, 29

Лекция 11.

Уравнения состояния термодинамических систем. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Идеально-газовый термометр. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Равномерное распределение энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа. Эффективный диаметр и средняя длина свободного пробега молекул газа. Экспериментальные подтверждения молекулярно-кинетической теории.

  • ОЛ-1: § 2.1 - 2.3
  • ОЛ-3: § 1.8, 2.2 - 2.5, 7.2
  • ОЛ-3: § 1.8, 2.2 - 2.5, 7.2
  • ДЛ-13: § 8, 10, 11
  • ДЛ-15: § 7, 8, 14, 86, 87

Лекция 12.

Теплоемкость идеального газа при изопроцессах. Адиабатический процесс, уравнение Пуассона. Политропический процесс. Теплоемкость и работа в политропических процессах. Газ Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса.

  • ОЛ-1: §2.4 - 2.7
  • ОЛ-3: § 1.9 - 1.13
  • ОЛ-7: § 1.3, 1.4, 1.7
  • ДЛ-13: § 10, 17, 18, 32
  • ДЛ-15: § 18, 21, 98, 103

Лекция 13.

Тепловые и холодильные машины. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Теорема Карно. Термодинамическая шкала температур. Неравенство Клаузиуса. Термодинамическая энтропия. Закон возрастания энтропии. Третье начало термодинамики.

  • ОЛ-1: § 3.1, 3.2, 3.4 - 3.10
  • ОЛ-3: § 2.11, 3.1 - 3.5
  • ОЛ-7: § 3.1 - 3.5
  • ДЛ-13: § 19 - 22
  • ДЛ-15: § 27 - 31, 37,40,41

Лекция 14.

Основное неравенство и основное уравнение термодинамики. Понятие о термодинамических потенциалах. Эффект Джоуля-Томпсона. Принцип Ле-Шателье-Брауна. Введение в термодинамику необратимых процессов.

  • ОЛ-1: § 4.1 - 4.5
  • ОЛ-3: § 3.6
  • ОЛ-7: § 3.5, 3.6.
  • ДЛ-13: § 23, 33, 57
  • ДЛ-15: § 29, 45, 46

Лекция 15.

Статистическое описание равновесных состояний. Функция распределения. Барометрическая формула. Распределения Больцмана. Принцип детального равновесия. Распределение Максвелла. Экспериментальная проверка распределения Максвелла. Фазовое пространство. Распределение Максвелла-Больцмана. Равновесные флуктуации. Статистическое обоснование второго начала термодинамики. Формула Больцмана для статистической энтропии.

  • ОЛ-1: § 5.1 - 5.9
  • ОЛ-3: § 1.14, 2.1, 2.6 - 2.8, 2.10
  • ОЛ-7: § 2.1 - 2.4
  • ДЛ-13: § 8 - 10
  • ДЛ-15: § 72, 76, 77

Лекция 16.

Термодинамические потоки. Явления переноса в газах: диффузия, теплопроводность и вязкость. Эффузия в разреженном газе. Физический вакуум. Броуновское движение. Производство энтропии в необратимых процессах.

  • Л-1: параграфы №№ 91, 120-127
  • Л-11: параграфы №№ 97, 98, 100, 102, 104

Лекция 17.

Основные представления о строении жидкостей. Поверхностное натяжение. Формула Лапласа. Смачивание жидкостями поверхностей твердых тел. Капиллярные явления.

  • ОЛ-1: § 6.1 - 6.5
  • ОЛ-3: § 7.1, 7.3 - 7.7
  • ОЛ-7: § 5.1 - 5.4
  • ДЛ-13: § 34, 35, 41
  • ДЛ-15: § 111, 112, 116, 120

Лекция 18. Обзорная лекция.

Примечание: часть указанного в плане теоретического материала лектор по согласованию с методической комиссией кафедры дает студентам для самостоятельного изучения.

 

 

Литература к курсу для студентов 2-го семестра

Основная литература (ОЛ)

  1. Глаголев К.В., Морозов А.Н.. Физическая термодинамика. – М. : Изд-во МГТУ, 2004.
  2. Савельев И.В. Курс общей физики. Механика.- М. : Наука. Физматлит, 2004, 1998.
  3. Савельев И.В. Курс общей физики. Молекулярная физика и термодинамика. - М. : Наука. Физматлит, 2004, 1998
  4. Савельев И.В. Курс общей физики. Волны. Оптика - М. : Наука. Физматлит, 2004, 1998.
  5. Иродов И.Е. Механика. Основные законы. - М.-С.-П.:Физматлит, 2006, 2000
  6. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. - М.-С.-П.:Физматлит, 2006, 1999.
  7. Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. . М.-С.-П.:Физматлит, 2006, 2001.
  8. Иродов И.Е. Задачи по общей физике.- М.: Бином, 1998,2001.
  9. Иродов И.Е. Задачи по общей физике.- М.: Наука, 1988.
  10. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике.- М.: Высшая школа, 2003, 1988.
  11. Гладков Н.А., Романов А.С. Методические указания к домашнему заданию по курсу общей физики по теме «Законы сохранения. Колебания. Волны», 2012 г.

Дополнительная литература (ДЛ)

  1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М.: Высшая школа, 1986.
  2. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. - М.: Высшая школа, 1981.
  3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том II. Термодинамика и молекулярная физика. - М.: Наука, 1975.
  4. Сивухин Д.В. Курс общей физики. Том I. Механика. - М.: Наука, 1979.
  5. Методические указания к решению задач по курсу общей физики. Раздел "Механика" под редакцией Яковлева М.А. - М.: МВТУ, 1983. 

Методические пособия, изданные в МГТУ (МП)

  1. Еркович О.С., Морозов А.Н. Методические указания к решению задач по курсу общей физики. Статистическая физика.-М.: Изд-во МГТУ, 2007.-26с.
  2. Еркович О.С., Морозов А.Н. Решение задач по курсу общей физики. Процессы переноса.- М. Изд-во МГТУ, 2009.-24с.
  3. Голубев В.Г., Яковлев М.А. Олимпиадные задачи по физике. Разделы: Механика, термодинамика. .-М.:Изд-во МГТУ, 2006.-44с
  4. Веретимус Д.К., Веретимус Н.К., Креопалов Д.В. Механические колебания.- .-М.:Изд-во МГТУ, 2008.-24с
  5. Веретимус Д.К., Веретимус Н.К., Креопалов Д.В. Механические волны..-М.:Изд-во МГТУ, 2009.-29с