Лекційні заняття

При читанні курсу лекцій досягаються цілі навчальної дисципліни, що відповідають пунктам 1.1-1.6

№ пп	Тема та зміст лекції	Кількість годин за формою навчання
	денною	заочною, скор.

1. 1.1	ВСТУПНА ЛЕКЦІЯ Предмет фізики. Методи фізичного дослідження: практика, гіпотеза, експеримент, теорія. Зв’язок фізики з математикою та іншими науками. Взаємозв’язок фізики і техніки. Роль фізики в становленні інженера-енергетика. Загальна структура і завдання курсу фізики. Фізичні величини та їх одиниці вимірювання. Системи одиниць. Міжна-родна система одиниць СІ. Розділ 1. Фізичні основи механіки Кінематика Механічний рух як найпростіша форма руху матерії. Уявлення про простір і час в класичній механіці. Задачі кінематики. Моделі:матеріальної точки, абсолютно твердого тіла. Поняття: системи відліку, траєкторії, шляху, радіуса-вектора, вектора переміщення. Швидкість та прискорення як похідні радіуса-вектора по часу. Вектор кутового переміщення. Кутова швидкість та кутове прискорення. Прискорення при криволінійному русі. Нормальне та тангенціальне прискорення. Радіус кривизни траєкторії. Зв’язок між лінійними та кутовими швидкостями та прискореннями.		0,5 1,0
1.2	Динаміка матеріальної точки Завдання динаміки. Інерціальні системи відліку. Перший закон Ньютона. Поняття: сили, маси, імпульсу сили. Другий закон Ньютона. Закон збере-ження імпульсу. Третій закон Ньютона. Енергія як універсальна міра різнома-нітних форм рухів та взаємодій. Робота сили та її визначення через криволінійний інтеграл. Потужність. Потужність при поступальному русі. Кінетична енергія матеріальної точки та її зв`язок з роботою сили. Зв’язок між силою тяги та потуж-ністю, що споживається (розвивається) машинами та механізмами.		1,0
1.3	Поняття про поле. Потенціальнаенергія матеріальної точки в зовнішньому силовому полі. Зв’язок між потенціальною енергією і силою, що діє на матеріальну точку. Закон збереження механічної енер-гії. Дисипація енергії. Удар абсолютно пружних тв непружних тіл.		0,5
1.4	Динаміка системи матеріальних точок Системи матеріальних точок. Зовнішні і внутрішні сили. Замкнуті системи. Центр маси механічної системи. Імпульс механічної системи. Закон руху центра мас. Кінетична та потенціальна енергія системи. Консервативні та неконсервативні сили. Закон збереження механічної енергії та імпульсу, їх зв’язок з властивостями простору і часу. Закон збереження та перетворення енергії.		0,5
1.5	Тверде тіло як система матеріальних точок. Момент сили. Момент імпульсу матеріальної точки та системи матеріальних точок. Момент інерції тіла відносно вісі. Рівняння динамікі обертального руху твердого тіла відносно нерухомої осі. Закон збереження момента імпульсу. Кінетична енергія тіла, що обертається. Зв’язок між роботою, потужністю, обертальним моментом та швидкістю обертання.		1,0
1.6	Коливальні процеси Види коливань. Гармонічні коливання та їх характеристики. Векторні діаграми. Пружинний, фізичний та математичний маятники. Диференціальні рівняння гармонічних коливань. Перетворення енергії при коливальних процесах.. Додавання гармонічних коливань одного напрямку і однакової частоти. Биття. Додавання взаємно перпендикулярних коливань. Загасаючі коливання. Диференціальне рівняння загасаючих коливань, його розв’язок. Коефіцієнт загасання, логарифмічний декремент загасання, добротність. Аперіодичний процес. Вимушені коливання. Диференціальне рівняння вимушених коливань. Амплітуда вимушених коливань. Резонанс. Використання резонансу в техниці і методи боротьби з його шкідливими наслідками.		0,5
1.7	Пружні хвилі Види хвиль. Гармонічна плоска біжуча хвиля та її рівняння. Параметри біжучої хвилі: довжина хвилі, хвильовий вектор. Фазова швидкість. Сферичні хвилі. Хвильове рівняння. Механізм утворення пружних хвиль. Енергія хвилі, густина потоку енергії, інтенсивність хвилі.		0,5
1.8	Елементи спеціальної теорії відносності Перетворення Галілея. Механічний принцип відносності. Неінерціальні системи відліку. Сили інерції. Принцип дії сепараторів, центрифуг, регуляторів. Постулати спеціальної теорії відносності. Перетворення Лоренца. Відносність довжин та проміжків часу. Релятивістський закон додавання швидкостей. Маса та імпульс релятивістської динаміки. Основний закон релятивістської динаміки. Взаємозв`язок маси та енергії. Повна енергія, енергія спокою та кінетична енергія релятивістської частинки. Межі застосування класичної механіки.		0,2
2.1 2.2	Розділ ІІ. Основи молекулярної фізики та термодинаміки Вихідні уявлення та визначення молекулярної фізики та термодинаміки. Молекулярно-кінетична теорія газів. Статистичний та термодинамічний методи дослідження. Термодинамічні системи. Термодинамічні параметри. Рівняння стану. Рівноважні стани і процеси, їх зображення на термодинамічних діаграмах. Ізопроцеси. Ідеальний газ. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Виведення рівняння стану ідеального газу молекулярно-кінетичної теорії. Середня кінетична енергія молекул. Молекулярно-кінетичне тлумачення абсо-лютної температури. Закон розподілу мо-лекул за швидкостями (розподіл Макс-велла). Середня частота зіткнень в газі. Середня довжина вільного пробігу молекул в газі. Молекулярно-кінетична теорія явищ переносу у термодинамічно нерівноваж-них процесах. Дифузія. Теплопровідність. Внутрішнє тертя.		1,0 0,4

2.3	Закони термодинаміки Число ступенів вільності молекул. Внутрішня енергія ідеального газу. Робота газу при зміні його об`єму. Теплоємність. Перший закон термодина-міки. Застосування першого закону тер-модинаміки до ізопроцесів та адіаба-тичного процесу. Залежність теплоємності ідеального газу від виду процесу.		0,3
2.4	Класична молекулярно-кінетична теорія теплоємності ідеального газу. Уявлення про квантування енергії молекули. Формула Планка. Межі застосування закону рівномірного розподілу енергії. Оборотні та необоротні процеси. Круговий процес. Теплові та холодильні машини. Цикл Карно та його ККД для ідеального газу.		0,4
2.5	Другий закон термодинаміки. Ентропія як функція стану. Термодинамічна імовірність стану системи. Статистичне тлумачення другого закону термодинаміки.		0,3
2.6 2.7	Реальні гази і рідини Відхилення від законів ідеального газу. Реальні гази. Сили та потенціальна енергія міжмолекулярної взаємодії. Ефективний діаметр молекул. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Ізотерми реальних газів. Фазові переходи I та II роду. Критичний стан. Внутрішня енергія реального газу. Властивості рідкого стану. Енергія поверхневого шару рідини. Явище поверхневого натягу. Змочування. Капілярні явища.		0,3 0,4
3.1	Розділ ІІІ. Електростатика Електричний заряд і закон його збереження. Закон Кулона. Електричне поле. Напруженість електростатичного поля. Робота, що виконується силами електростатичного поля при переміщенні в ньому електричного заряду. Потенціал електростатичного поля. Циркуляція вектора напруженості. Напруженість як градієнт потенціалу. Еквіпотенціальні поверхні.		0,4
3.2	Принцип суперпозиції і його застосування для розрахунків полів. Диполь. Поле диполя. Потік вектора напруженості. Теорема Остроградського-Гаусса для електро-статичного поля у вакуумі та її зв`язок з законом Кулона. Застосування теореми теореми Остроградського-Гаусса для обчислення полів.		0,5
3.3	Провідники в електричному полі. Поле всередині провідника та поблизу його поверхні. Розподіл зарядів у провіднику. Напруженість поля поблизу поверхні зарядженого провідника. Нейтралізація статичної електрики. Електричне поле в речовині. Вільні і зв’язані заряди. Типи діелектриків. Електронна та орієнтаціонна поляризація. Поляризованість. Діелектрична сприйнятливість речовини. Застосвання електричних полів для очищення газів та повітря. Напруженість поля у діелектрику. Теорема Остроградського-Гаусса для електричного поля у діелектрику. Електричне зміщення. Діелектрична проникність середовища. Електроємність відокремленого провідника. Взаємна ємність двох провідників. Конденсатори. Енергія зарядженого відокремленого провідника, конденсатора та системи провідників. Енергія електростатичного поля. Об`ємна густина енергії.	32 год.	1,0
4.1	Розділ ІV. Постійний електричний струм Постійний електричний струм, його характеристики і умови існування. Класична електронна теорія провідності металів та її дослідне обгрунтування. Виведення законів Ома та Джоуля-Ленца у диференціальній формі з електронних уявлень.		0,4
4.2	Закон Відемана-Франца. Узагальне-ний закон Ома в інтегральній формі. Різниця потенціалів, ЕРС, напруга. Правила Кірхгофа. Ускладнення класичної теорії електропровідності металів. Межі застосування закону Ома.		0,4
4.3	Струм у газах. Вольт-амперна характеристика газового розряду. Плазма. Дебаєвський радіус екранування. Робота виходу електронів з металу. Термоелектронна емісія.		0,4 12 год.
5.1	Розділ V. Електромагнетизм Магнітне поле. Магнітна індукція. Елемент струму. Закон Ампера. Магнітне поле струму. Закон Біо-Савара-Лапласа та його застосування до обчислення магнітних полів. Магнітне поле прямолінійного провідника із струмом. Магнітне поле колового струму. Магнітна взаємодія провідників із струмом. Одиниця сили струму - Ампер.		0,5
5.2	Вихровий характер магнітного поля. Циркуляція вектора магнітної індукції. Закон повного струму для магнітного поля у вакуумі. Поле тороїда та соленоїда. Дія магнітного поля на рухомі заряди. Сила Лоренца.		1,0
5.3	Рух заряджених частинок в магнітному полі. Принцип дії циклічних прискорювачів заряджених частинок. Ефект Холла. МГД-генератор. Магнітний момент витка із струмом. Момент сил, що діє на рамку з струмом.		0,5
	Магнітний потік. Теорема Остроградського-Гаусса для магнітного поля. Робота по переміщенню провідника і контура зі струмом в магнітному полі.
5.4	Електромагнітна індукція Явище електромагнітної індукції (досліди Фарадея). Закон Ленца. Закон електромагнітної індукції та його виведення з закону збереження енергії і з електронних уявлень. Взаємо- та самоіндукція. Індуктивність.		0,5
	Екстраструми замикання та розмикання. Енергія системи провідників із струмом. Енергія магнітного поля. Об`ємна густина енергії магнітного поля.
5.5	Магнітне поле в речовині.Магнітні моменти атомів. Типи магнетиків. Намагніченість. Елементарна теорія діа- та парамагнетизму. Напруженість магнітного поля. Магнітна проникність середовища Магнітна сприйнятливість речовини. Закон повного струму для магнітного поля в речовині. Ферромагнетики. Крива намагнічування. Магнітний гістерезіс. Точка Кюрі. Домени.		0,5
5.6	Основи теорії Максвелла для електромагнітного поля Струм зміщення. Вихрове електричне поле. Рівняння Максвелла для електромагнітного поля в інтегральній формі (та диференціальній) формі. Використання електромагнітних полів для обробки і переробки харчових продуктів.		0,4
6.1	Розділ VІ. Електромагнітні коливання та хвилі Електромагнітні коливання. Електричний коливальний контур. Перетворення енергії при коливальних процесах.		0,5
	Додавання гармонічних коливань одного напрямку і однакової частоти. Биття. Додавання взаємно перпендикулярних коливань.
	Загасаючі коливання. Диференціальне рівняння загасаючих коливань, його розв’язок. Коефіцієнт загасання, логарифмічний декремент загасання, добротність. Аперіодичний процес. Вимушені коливання. Диференціальне рівняння вимушених коливань. Амплітуда вимушених коливань. Резонанс. Використання резонансу.
6.2	Електромагнітні хвилі. Диференціальне рівняння елетромагнітної хвилі. Випромінювання диполя. Властивості електромагнітних хвиль. Вектор Умова-Пойтінга. Інтенсивність хвилі. Шкала електромагнітних хвиль		0,4
7.1	Розділ VII. Хвильова оптика Інтерференція світла Інтерференція світла. Когерентність. Інтерференція від двох когерентних джерел. Стоячі хвилі. Оптична довжина шляху. Інтерференція в тонких плівках. Просвітлення оптики. Багатопроменева інтерференція. Інтерферометри.		0,4
7.2	Дифракція світла Дифракія світла. Принцип Гюйгенса-Френеля.Метод зон Френеля. Пояснення законів геометричної оптики. Дифракція Френеля на круглому отворі і на диску. Дифракція Фраунгофера на щілині і на дифракційній гратці. Роздільна здатність оптичних приладів. Дифракція на просторовій гратці. Формула Вульфа-Брегга. Дослідження структури криста- лів. Поняття про голографію. Дисперсія світла.		0,5
7.3	Поляризація світла Поляризація світла. Природнє і поляризоване світло. Поляризація світла при відбиванні та заломленні. Закон Брюстера. Подвійне променезаломлення. Одновісні кристали. Поляроїди та поляризаційні призми. Закон Малюса. Штучна оптична анізотропія. Явище оптичної активності. Використання оптичних приладів в харчовій промисловості.	32 год.	0,8
8.1	Розділ VIII. Квантова фізика. Квантова природа випромінювання Теплове випромінювання та люмінесценція. Спектральні та інтегральні характристики теплового випроміню-вання. Абсолютно чорне тіло. Закон Кірхгофа. Розподіл енергії в спектрі абсолютно чорного тіла. Закон Стефана-Больцмана. Закон зміщення Віна. Оптична пірометрія.		0,8
8.2	Квантова гіпотеза і формула Планка. Вивід із формули Планка законів Віна і Стефана-Больцмана. Використання електромагнітного випромінювання для обробки і контролю якості продуктів харчування. Зовнішній фотоефект і його закони.Фотони. Рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту. Багатофотонний фотоефект. Маса і імпульс фотона. Тиск світла. Досліди Лебєдєва. Квантове і хвильове пояснення тиску світла. Ефект Комптона і його теорія. Діалектична єдність корпускулярних і хвильових властивостей електромагнітного випромінювання.		0,6

8.3	Хвильові властивості частинок Гіпотеза де Бройля та її експери-ментальне підтвердження. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Принцип причинності в квантовій механіці. Хвильова функція і її фізичний зміст. Загальне рівняння Шредінгера. Стаціонарні стани. Рівняння Шредингера для стаціонарних станів. Вільна частинка.		0,5

8.4	Частинка в одномірній прямокутній потенціальній ямі. Тунельний ефект. Квантування енергії та імпульсу частинки. Принцип відносності Бора. Вплив форми потенціальної ями на квантування енергії частинки. Лінійний гармонічний осцилятор. Квантово-механічний опис атома водню. Воднеподібні атоми. Головне, орбітальне і магнітне квантові числа. Дослід Штерна і Герлаха. Спін електрона. Спінове квантове число.		0,5

8.5	Принцип нерозрізняльності тотожних мікрочастинок. Ферміони і бозони. Принцип Паулі. Заповнення електронних оболонок атомів. Таблиця Менделєєва. Рівні електронів в складних атомах. Спектри випромінювання атомів (оптичні і рентгеновські), їх пояснення. Енергетичні рівні та спектри молекул. Спектральний аналіз.		0,5

8.6	Елементи фізики твердого тіла Хвильова функція і енергія валентних		0,8
	електронів в металах. Розподіл Фермі-Дірака. Енергія Фермі. Виникнення енергетичних зон при утворенні кристалів. Енергетичні спектри діелектриків, напівпровідників, металів. Провідність металів. Надпровідність. Власна провідність напівпровідників. Квазічастинки - електрони провідності і дірки. Внутрішній фотоефект. Фоторезистори. Домішкова провідність напівпровідників. Донорні та акцепторні домішки.

8.7	Контактні явища. Контактна різниця потенціалів. Контакт електронного і діркового напівпровідників (р-n-перехід) і його вольтамперна характеристика. Напівпровідникові діоди і тріоди. Фото ЕРС. Люмінесценція твердих тіл. Поглинання світла. Спонтанне і вимушене випромінювання. Лазери та їх застосування.		0,8
9.1	Розділ IХ. Елементи фізики атомного ядра та елементарних частинок Склад і характеристики атомних ядер. Взаємодія нуклонів. Природа і властивості ядерних сил. Моделі ядер. Дефект маси, енергія зв`язку ядра.		0,5
9.2	Радіоактивність і її види. Закон радіоактивного розпаду. Походження і закономірності альфа,- бета,- і гамма-випромінювань. Взаємодія радіоактивних випромінювань з речовиною. Основні дозиметричні величини.		0,5
9.3	Типи ядерних реакцій. Закони збереження в ядерних реакціях. Реакція поділу ядра. Ланцюгова ядерна реакція. Ядерна енергетика. Реакція синтезу атомних ядер. Елементарні частинки, їх класифікація і взаємна перетворюваність. Чотири типи фундаментальних взаємодій.	16 год.	0,5 12 год.