 |
|
I. Учебная программа
Дисциплина «Физика»
список литературы
Основная Литература
1.Детлаф А.А., Яворский Б.М.Курс физики.М.:Высш шк.2007.
2.Бондарев Б.В., Калашников Н.П., Спирин Г.Г. Курс общей физики.М.:Высшая шк.2003.
3. Трофимова Т.И., Фирсов А.В. Курс физики с примерами решения задач.М.:Высш. шк.2010
3. Трофимова Т.И. Курс физики.М.:Высш. шк.2004.
1. Савельев И.В. Курс физики, т.т. 1-5. М.: Наука, 2005.
2. Яворский Б.М., Пинский А.А. Основы физики, т.т. 1-2. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.т. 1-5. М.: Высшая школа, 1983-1990.
4. Гершензон Е.М. и др. Курс общей физики. т.т. 1-2. Механика. М.: Академия, 2000.
5. Иродов И.Е. Механика. Основные законы. М.: Лаборатория базовых знаний, 1999.
6. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. М.: Лаборатория базовых знаний, 1999.
7. Трофимова Т.И. Краткий курс физики. М.: Высшая школа, 2000.
8. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: Бином, 2005.
Дополнительная
1. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. т.т. 1-9. М.: Мир, 2009.
2. Китель И., Найт У., Рудерман М. Берклеевский курс физики. Механика. М.: Наука, 1983.
3. Парселл Э. Берклеевский курс физики. Электричество и магнетизм. М.: Наука, 1983.
4. Вихман Э. Берклеевский курс физики. Квантовая физика. М.: Наука, 1977.
5. Рейф Ф. Берклеевский курс физики. Статистическая физика. М.: Наука, 1989.
6. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М.: Наука, 1979.
7. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1985.
8. Матвеев А.Н. Курс физики. т.т. 1-4. М.: Высшая школа, 2000-2005.
9. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М.: Наука, 1979.
Учебные пособия
1.Иванов В.Е., Селищев Г.В., Широких Т.В. задачи по физическим основам механики. Смоленск:филиал ГОУВПО»МЭИ(ТУ) в г. Смоленске. 2008. -36с.
2. Иванов В.Е., Селищев Г.В., Широких Т.В. Сборник задач по физическим основам молекулярно-кинетической теории и термодинамике. Смоленск:филиал ГОУВПО»МЭИ(ТУ) в г. Смоленске. 2008. -24с.
3.Широких Т.В., Иванов В.Е., Селищев Г.В., Найденов В.А. Сборник тестовых заданий по физике. Смоленск:филиал ГОУВПО»МЭИ(ТУ) в г. Смоленске. 2009. -88с.
4. Физика. Сборник заданий к практическим занятиям./Под ред. Богатырева А.Ф. Смоленск, 2002.
5. Астахов А.В. Курс физики.т.1- 3.М. : Наука.1980.
6. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. М., Высш.шк. 1988
7. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. М., Высш.шк. 2002.
2 семестр
Число часов самостоятельной работы студентов – 23.
I. Учебная программа
2 семестр
1.Предмет и структура физики. Метод физического исследования. Физическая картина мира.
2.Физические основы механики. Пространство, время, движение. Кинематика материальной точки. Система отсчета. Перемещение, скорость, ускорение. Принцип инерции. Преобразования Галилея. Принцип относительности в механике.
3.Динамика материальной точки. Импульс. Закон сохранения импульса. Масса. Сила. Понятие состояния в классической механике. Уравнения движения. Законы Ньютона. Взаимодействия и силы.
4. Динамика системы частиц. Импульс. Соударения. Законы сохранения и принципы симметрии. Центр инерции. Поступательное и внутреннее движение системы взаимодействующих частиц.
5.Работа, кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике. Диссипация энергии.
6.Момент импульса. Момент силы. Закон сохранения момента импульса. Уравнение моментов. Кинематика и динамика абсолютно твердого тела.
7.Вращение твердого тела относительно неподвижной оси. Момент инерции. Плоское движение. Силы инерции. Принцип эквивалентности.
8.Механика жидкостей и газов. Гидростатика.
9.Состояние сплошной среды и способы его описания. Стационарное течение. Ламинарный и турбулентный режимы течения. Движение тел в жидкостях и газах.
10. Уравнение неразрывности. Движение идеальной жидкости.
11.Уравнение Эйлера, Навье – Стокса, безразмерная форма, критерии подобия
1. Два метода изучения мира. Физика как наука и ее роль в образовании. Методы физического исследования. Роль физики в развитии техники. Место физики в естествознании.
2. Фундаментальные взаимодействия.
3. Естественно - научная картина мира. Пространство, время. Движение. Инерциальные и не-инерциальные системы отсчета. Понятие состояния частицы в классической механике.
7. Физические основы механики. Динамика материальной точки. Состояния.Стационарное состояние. Уравнение движения. Закон сохранения импульса.
8. Основное уравнение нерелятивистской динамики.
9. Кинематика и динамикатвердого тела. Момент импульса частицы. Момент силы. Уравнение моментов. Момент импульсасистемы.
10. Закон сохранения момента импульса. Вращение абсолютно твердого тела относительно неподвижной оси вращения. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращения твердого тела,
11. Элементы механики сплошных сред. Кинематика идинамика жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.
12. Работа иэнергия. Кинетическая энергия в классической нерелятивистской физике. Кинетическая энергия при поступательном и вращательном движении твердого тела.
13. Потенциальные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике. Соотношение между массой и энергией. Законы сохранения и симметрия пространства и времени.
4. Принцип относительности Галилея и в релятивистской механике. Преобразование координат Галилея и Лоренца. Следствия преобразований. Одновременность событий. Относительность одновременности ипричинность.
5. Длина ипромежутки времени в разных системах отсчета. Четырехмерный мир. Интервал между событиями и его виды.
6. Закон сложения скоростей в релятивистской механике. Инвариантность уравнений движения относительно преобразований Лоренца. Полная энергия частицы.
17. Физика колебаний. Кинематика гармонических колебаний. Гармонический и ангармонический осциллятор.
18. Свободные, затухающие и вынужденные колебания, их дифференциальные уравнения и их решения.
19. Физический и математический маятники. Энергия при гармоническихколебаниях.
20. Сложение гармонических колебаний. Биения. Волновойпроцесс. Уравнение плоской бегущей волны.
21. Волновое уравнение. Перенос энергии в волновом процессе.
22. Интерференция волн. Волны вограниченной среде. Стоячие волны.
23. О непрерывном идискретном вокружающем мире. Фундаментальные взаимодействия и их влияния на структурную иерархию природы.
14. Молекулярная физика и термодинамика. Элементы молекулярно-кинетической теории. Функции распределения. Динамические и статистические закономерности. Начало термодинамики,
15. Термодинамические функции состояния. Классическая иквантовая статистики. Кинетические явления.
16. Порядок и беспорядок вприроде. Энтропия. Закон возрастания энтропии. Энтропия и информация.
24. Обзор.
Лекция №1
Введение
Предметом изучения физики является окружающий мир, природа, свойства вещества, предметы, пространство, формы существования материи.
Физика – наука об основополагающих закономерностях, процессах и явлениях в природе.
Критерий истины – опыт, основной метод физики.
Подходы к изучению физики-экспериментальный и теоретический:
1) опыт;
2) гипотеза
3) математическая или физическая модель;
4) математическая формализация.
5) анализ модели.(метод решения, изучение влияния параметров модели)
Пункты 3) и 4) – теория, свойства предмета изучаются на примере модели, основанной на опыте. Затем следует анализ влияния того или иного явления. Вначале –гипотеза, основанная на опыте по изучению исследуемого явления или взятая из аналогий, затем построение модели, математическое описание(формализация), выбор метода решения задачи, решение и анализ результатов, где интерпретация может служить новой гипотезой.
Один из вопросов физики - теория возникновения Вселенной. Задача физики – узнать, как образовалась Вселенная, т.е. построить теорию всего.
На сегодня известно, что существует 4 вида взаимодействий:
1) электромагнитное (заряженные частицы);
2) слабое (в реакциях распада частиц и хим. реакциях);
3) сильное (ядерные силы);
4) гравитационное.
По силовому воздействию
1 – ядерные взаимодействия 1
2 – электромагнитные взаимодействия 0,1
3 – слабые ядерные взаимодействия 10-13
4 – гравитационные взаимодействия 10-44
При участии всех видов взаимодействий образовалась Вселенная.
Начало века - квантовая теория.
Объединенные электрослабые взаимодействия были теоретически обоснованы открыты в 60-х годах.
В 1921 году Эйнштейном создана теория относительности. Он показал, что время и пространство – равноправны (4-х мерное пр-во).
1921 г. - была предложена теория 5-мерного мира, (австриец Калуца) придумал пятую цилиндрическую координату, замкнутую на себя, но не имеющую физического смысла(в то время). Это позволило ему объединить гравитацию и электромагнитные взаимодействия. Эйнштейн выразил сомнение по поводу этой теории, хотя потом посвятил несколько работ именно этому направлению.
Ныне развивается многомерная теория суперструн – уже 13-мерная.
Мы живем в 3-мерном пространстве. И движемся в одном направлении по четвертой координате-времени.
t – мировая линия(время).
Трехмерность и евклидовость пространства.
Характеристики трехмерности –длина, ширина, высота.
Для определения положения точки А в пространстве относительно другой точки В необходимо задать три пространственных интервала.
На расстояниях, доступных исследованию евклидовость выполняется(из астрономических наблюдений, т.е кривизна отсутствует)
Наш мир состоит из элементарных частиц.
Элементарная частица – если нельзя делить на более мелкие. Но наука открывает все новые горизонты и то, что было элементарным становится структурным соединением. Адрон- был элементарным, а теперь структура из кварков.
Явление конфайнмента – для кварковой модели элементарных частиц.
Струна натягивается – сила взаимодействия частиц между собой возрастает
Так частицы притягиваются. Это одна из моделей.
Теория суперструн –как теория всего. (так называемое «великое объединение» - объединение всех видов взаимодействий в одну теорию. Одна из гипотез - Вселенная образовалась в результате великого взрыва, когда взаимодействия частиц были велики, а расстояния между частицами предельно малы).
бесконечное деление элементарных частиц.
Распределение заряда в протоне Распределение заряда в нейтроне
Один из разделов физики – квантовая теория поля
Гравитационное взаимодействие существенно, когда массы взаимодействующих тел велики или предельно малы расстояния(сингулярность).
Понятия движения, времени, пространства – характеристики физики; пространство и время – абстрактные понятия. Если есть часы, то мы получаем временную ось.
Физика – наука, базирующаяся на постулатах.
Элементарная частица-точка с энергией и массой
Спин-собственный магнитный момент частицы, не имеющей размеров.
А, может быть, размеры есть, но измерить их проблема.