Лекции во втором семестре – 34 часа

1. Физические основы механики – 8 часов

Предмет физики. Материя, ее виды, способы и формы существования. Физический объект, физическое явление, физический закон.

Методы физических исследований. Физика и современное естествознание. Системы отсчета. Кинематика материальной точки.

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

Момент силы. Момент импульса материальной точки и механической системы. Уравнение моментов для механической системы. Закон сохранения момента импульса механической системы и его связь с изотропностью пространства.

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

2. Колебания и волны - 6 часов

Гармонические колебания. Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления равных и близких частот. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний равных кратных частот.

Свободные незатухающие колебания. Энергия и импульс гармонического осциллятора. Фазовая траектория.

Физический маятник. Квазиупругая сила. Свободные затухающие колебания. Декремент и логарифмический декремент колебаний. Добротность колебательной системы. Вынужденные колебания. Установившиеся вынужденные колебания. Механический резонанс. Виды механических волн. Упругие волны в стержнях.

Волновое уравнение. Плоская гармоническая волна, длина волны, фазовая скорость. Сферические волны. Энергия упругой волны. Объемная плотность энергии волны. Вектор Умова – вектор плотности потока энергии. Когерентные волны. Интерференция волн. Стоячая волна.

3. Релятивистская механика – 4 часа

Преобразования Галилея. Инвариантность уравнений механики относительно преобразований Галилея. Специальная теория относительности.

Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Кинематические следствия из преобразований Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей. Интервал.

Элементы релятивистской динамики. Кинетическая энергия релятивистской частицы. Взаимосвязь массы и энергии. Связь между импульсом и энергией релятивистской частицы. Основное уравнение релятивистской динамики.

4. Молекулярная физика – 8 часов

Статистический и термодинамический методы изучения макроскопических тел. Состояние вещества, параметры состояния. Температура. Идеальный газ. Основное уравнение кинетической теории идеального газа. Распределение энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа.

Понятие о статистических распределениях. Функция распределения. Максвелловское распределение молекул по скоростям. Опыт Штерна. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Понятие о фазовом пространстве. Распределение Максвелла- Больцмана. Эффективное сечение молекулы. Среднее число соударений и средняя длина свободного пробега молекул. Теплопроводность и вязкость газов. Диффузия в газе. Понятие о физическом вакууме. Молекулярное течение разреженных газов.

5. Термодинамика – 6 часов

Равновесные термодинамические системы. Уравнения состояния. Термодинамические процессы. Эквивалентность теплоты и работы.

Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики. Теплоемкость газов. Работа идеального газа в изопроцессах. Адиабатический процесс.

Работа цикла. Коэффициент полезного действия. Тепловые и холодильные машины. Цикл Карно. Теорема Карно. Приведенное количество тепла. Неравенство Клаузиуса. Энтропия как функция состояния термодинамической системы.

Второе начало термодинамики, границы его применимости. Статистическое обоснование энтропии. Формула Больцмана. Теорема Нернста. Энтропия и информация. Природа межмолекулярных взаимодействий в газах. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томпсона.

6. Жидкости и поверхностные явления – 2 часа

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