Введение. Предмет физики

Раздел I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ

Предмет механики. Понятие состояния в классической механике. Основные задачи механики.

 

Тема 1. Элементы кинематики

1.1. Физические модели: материальная точка (частица), система материальных точек, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Пространство и время. Степени свободы и обобщенные координаты.

1.2. Кинематическое описание движения. Прямолинейное и криволинейное движение точки. Радиус кривизны траектории. Связь линейного и углового перемещений. Поступательное и вращательное движение твердых тел.

1.3. Скорость как производная по времени: радиус-вектора – для поступательного и углового перемещения - для вращательного движений. Связь линейной и угловой скоростей.

1.4. Ускорение как 2-я производная по времени радиус-вектора и углового перемещения. Нормальное и касательное (тангенциальное) ускорения. Связь линейных и угловых характеристик.

1.5. Кинематические уравнения движения.

 

Тема 2. Динамика частиц и твердого тела

2.1. Динамика поступательного движения материальной точки. Масса. Постоянство и аддитивность массы. Импульс. Сила. Принцип независимости действия сил.

2.2. Первый закон Ньютона (закон инерции). Второй закон Ньютона (основной закон динамики). Сила как производная импульса по времени. Третий закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета.

2.3. Динамика поступательного движения системы материальных точек и твердого тела. Внешние и внутренние силы. Замкнутая система материальных точек. Центр масс, теорема о его движении.

2.4. Динамика вращательного движения. Момент инерции относительно оси вращения. Теорема Штейнера. Момент импульса.

2.5. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения.

2.6. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

2.7. Кинематика и динамика жидкостей и газов. Уравнение Бернулли. Вязкость.

 

Тема 3. Законы сохранения

3.1. Закон сохранения импульса. Уравнение движения тела с переменной массой. Формула Циолковского.

3.2. Закон сохранения момента импульса. Физические основы гироскопа.

3.3. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа силы и ее выражение через криволинейный интеграл. Мощность. Кинетическая энергия. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе.

3.4. Поле как форма материи, осуществляющая взаимодействие между частицами вещества. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальное поле. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку.

3.5. Закон сохранения энергии в механике. Общефизический закон сохранения энергии. Диссипация энергии.

3.6. Соударение тел.

 

Тема 4. Элементы специальной (частной) теории относительности (СТО)

4.1. Инерциальные системы отсчета и принцип относительности. Преобразования Галилея.

4.2. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия преобразований Лоренца.

4.3. Релятивистский импульс. Уравнение движения релятивистской частицы. Взаимосвязь массы и энергии, энергии и импульса.

 

 

Тема 5. Гармонический и ангармонический осцилляторы

5.1. Гармонические колебания. Амплитуда, круговая частота, фаза гармонических колебаний.

5.2. Колебания: груз на пружине, математический и физический маятники, колебательный контур.

5.3. Гармонический осциллятор. Энергетические соотношения. Ангармонический осциллятор.

5.4. Сложение скалярных и векторных колебаний одного направления и одной частоты. Сложение колебаний близких по частоте. Биения.

5.5. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу. Спектральное разложение и его физический смысл.

5.6. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания, логарифмический декремент.

5.7. Вынужденные колебания осциллятора. Свойства вынужденных колебаний. Случай резонанса.