Механика. Представление о свойствах пространства

ФИЗИКА

II курс

Вопросы к экзамену – СОДЕРЖАНИЕ

Раздел I. Физические основы классической механики.. 5

1. Кинематика материальной точки и абсолютно твёрдого тела. 5

2. Законы динамики материальной точки и абсолютно твёрдого тела. 11

3. Силы внутренние и внешние. Замкнутая система. Закон сохранения как универсальный закон природы. Работа силы и её выражение через криволинейный интеграл. Работа сил упругости и гравитационного взаимодействия. 15

4. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Кинетическая и потенциальная энергия и их связь с работой внешних и внутренних сил. Закон сохранения механической энергии. 17

5. Момент инерции материальной точки и абсолютно твёрдого тела. Момент сил. Момент пары сил. Уравнение динамики вращательного движения материальной точки и абсолютно твёрдого тела. 19

Раздел II. Основы молекулярной физики и термодинамики.. 23

1. Внутренняя энергия системы как функция состояния. Работа, совершаемая газом. Количество теплоты. Эквивалентность теплоты и работы. Первое начало термодинамики и его применение к различным изопроцессам. Теплоёмкость газов. 23

2. Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики. 26

Раздел III. Электрическое поле в вакууме.. 28

1. Электрический заряд и его свойства. Взаимодействие зарядов. Напряжённость электростатического поля. Принцип суперпозиции. Расчёт электростатических полей. 28

2. Работа сил поля при перемещении заряда. Потенциал точечного заряда и системы точечных зарядов, заряженной сферы. Связь напряжённости и потенциала. Градиент потенциала. 31

3. Поток вектора напряжённости. Теорема Гаусса и её применение к расчёту поля. Циркуляция вектора напряжённости. Потенциальный характер электростатического поля. 33

4. Распределение зарядов в проводнике. Поля внутри проводника и у его поверхности. Электростатическая защита. 39

5. Электроёмкость проводников. Электроёмкость уединённого проводника (шара). Конденсаторы. Ёмкость конденсаторов различной геометрической конфигурации (плоский и цилиндрический конденсаторы). Соединение конденсаторов. 41

6. Диполь в электрическом поле. Энергия диполя, помещённого в электрическое поле. Свободные и связанные заряды. Вектор поляризации и его связь с поверхностной плотностью связанных зарядов. Поляризация деформационная и ориентационная. 43

7. Напряжённость поля в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость и её физический смысл. Вектор электрического смещения. 44

8. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Электрическое поле на границе двух диэлектриков. Граничные условия. 45

9. Энергия системы неподвижных электрических зарядов, заряженного проводника, электростатического поля. Объёмная плотность энергии электростатического поля. 46

Раздел IV. Постоянный электрический ток.. 48

1. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Вектор плотности тока. Уравнение непрерывности тока. 48

2. Сопротивление проводника и его зависимость от температуры. Сверхпроводимость. Разность потенциалов. Сторонние силы. ЭДС и напряжение. 49

3. Дифференциальная форма законов Ома и Джоуля-Ленца. Мощность тока, КПД источника тока. 50

Раздел V. Электропроводность различных сред.. 52

1. Классическая теория электропроводности металлов. Экспериментальные доказательства электронной природы тока в металлах (опыты Мандельштама и Папалекси, Стюарта и Толмена). Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца из электронной теории. 52

2. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия и её практическое применение. Контактная разность потенциалов. Законы Вольта. Термоэлектричество. Применение контактных и термоэлектрических явлений. 54

3. Ионизация газа. Самостоятельный и несамостоятельный разряд. 56

4. Электропроводность электролитов. Электролиз. Законы электролиза. 57

Раздел VI. Электромагнетизм... 58

1. Магнитное взаимодействие токов. Закон взаимодействия параллельных токов. Магнитный момент кругового тока. Вектор магнитной индукции. Магнитное поле тока. 58

2. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчёту поля. Магнитное поле прямолинейного проводника с током, кругового тока. 61

3. Магнитный поток. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции. 63

4. Циркуляция вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля. Поле соленоида. 64

5. Сила, действующая на заряд в магнитном поле. Сила Лоренца. Сила Ампера. Принцип действия циклических ускорителей заряженных частиц. 66

6. Сила, действующая на контур с током. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. 69

7. Законы электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Правило Ленца. Вывод закона электромагнитной индукции из закона сохранения энергии, а также на основе электронной теории. Явление самоиндукции. Индуктивность. Явление взаимной индукции. 70

8. Токи при замыкании и размыкании цепи. Токи Фуко, их применение. Энергия магнитного поля. Объёмная плотность энергии магнитного поля. 72

9. Типы магнетиков. Намагниченность. Токи намагничивания. Магнитная проницаемость. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряжённость магнитного поля. 75

Раздел VII. Колебания и волны... 77

1. Гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение. Пружинный, физический и математический маятники. 77

2. Гармонический осциллятор. Энергия гармонического осциллятора. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Добротность колебательной системы.. 79

3. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Явление резонанса. Резонансные кривые. 82

4. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний. 84

5. Волновые процессы. Механизм образования механических волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Синусоидальные волны. Уравнение плоской монохроматической волны. Длина волны, волновое число. 86

6. Волновое уравнение. Фазовая скорость распространение волн. Энергия волны. Объёмная плотность энергии. Интенсивность волны. Вектор Умова. 88

7. Звуковые волны. Характеристики звука: интенсивность, частота, акустические спектры. Громкость. Уровень громкости. Единица измерения громкости – бел. Эффект Доплера для звуковых волн. 90

Раздел I. Физические основы классической механики

1. Кинематика материальной точки и абсолютно твёрдого тела

Механика – раздел физики, изучающий механическое движение, т. е. изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени.

Система отсчёта – тело отсчёта, система координат, выбранный способ измерения времени.

При этом должны быть заданы свойства пространства:

1. однородность, т. е. все точки пространства эквивалентны;
2. изотропность, т. е. все направления пространства эквивалентны;
3. все точки пространства обладают евклидовой геометрией, т. е. точки пространства не пересекаются.

ПДСК (прямоугольная декартовая система координат)

← разложение вектора по базису

x, y, z – длины составляющих на соответствующие оси

Дата добавления: 2015-04-24