Элементы механики сплошных сред

Общие свойства газов и жидкостей. Кинематическое описание движения жидкости. Уравнения движения и равновесия жидкости. Идеальная жидкость. Стационарное течение идеальной жидкости.

Уравнение Бернулли. Вязкая жидкость. Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости. Законы гидродинамического подобия. Гидродинамическая неустойчивость. Понятие о турбулентности.

Идеально упругое тело. Упругие деформации и напряжения.

Закон Гука. Пластические деформации. Предел прочности.

 

ФИЗИКА КОЛЕБАНИЙ И ВОЛН

 

Общие представления о колебательных и волновых процессах. Единый подход к описанию колебаний и волн различной физической природы.

 

Кинематика гармонических колебаний

 

Характеристики гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Комплексная форма представления гармонических колебаний.

Фазовая плоскость. Сложение скалярных и векторных колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу.

 

Гармонический осциллятор

 

Движение системы вблизи устойчивого положения равновесия. Модель гармонического осциллятора. Примеры гармонических осцилляторов: физический маятник, математический маятник, пружинный маятник и т. д. Уравнения динамики свободных незатухающих колебаний. Энергетические соотношения для гармонического осциллятора. Фазовая плоскость осциллятора.

Затухающие колебания. Коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность.

Вынужденные колебания осциллятора под действием периодической силы. Резонанс. Процесс установления колебаний и его связь с добротностью.

Осциллятор как спектральный прибор. Параметрические колебания.

Понятие о связанных гармонических осцилляторах. Нормальные колебания (моды).

 

Ангармонические колебания

 

Нелинейный осциллятор. Физические системы, содержащие нелинейность. Автоколебания. Обратная связь. Условие самовозбуждения колебаний. Роль нелинейности. Фазовая плоскость генератора. Предельные циклы. Аттракторы. Понятие о релаксационных колебаниях.

 

Волновые процессы

Типы волн. Фазовая скорость, длина волны, волновое число. Одномерное волновое уравнение. Интерференция волн. Стоячие волны.

Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Энергетические характеристики упругих волн. Вектор Умова. Поведение звука на границе раздела двух сред. Эффект Доплера. Понятие об ударных волнах.

 

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

 

Статистические и термодинамические методы исследования

 

Методы описания систем с большим числом частиц. Макроскопические параметры. Уравнение состояния. Тепловое хаотическое движение молекул. Идеальный газ. Уравнение состояния и внутренняя энергия идеального газа. Давление газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Молекулярно-кинетический смысл температуры.

 

Кинетическая теория газов

 

Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Функция распределения молекул по скоростям. Распределение Максвелла, его экспериментальная проверка. Распределение Гиббса; статистики Ферми – Дирака и Бозе – Эйнштейна.

 

Законы термодинамики

 

Тепловые процессы. Первое начало термодинамики. Теплоемкость многоатомных газов; ограниченность классической теории теплоемкостей. Второе начало термодинамики; статистический смысл энтропии. Цикл Карно, его КПД. Термодинамические функции и условия равновесия. Третье начало термодинамики (теорема Нернста), его следствия.

 

Явления переноса

 

Время релаксации, эффективное сечение рассеяния, длина свободного пробега. Общее уравнение переноса. Теплопроводность, вязкость, диффузия.

 

Реальные газы и пары

 

Фазы и фазовые превращения. Силы межмолекулярного взаимодействия.

Уравнения состояния реального газа. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние вещества. Метастабильные состояния. Эффект Джоуля –Томсона. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Условия равновесия фаз. Фазовые диаграммы. Фазовые переходы первого и второго рода.