Вопросы к экзамену по курсу Физика. Часть 1

Вопросы к экзамену по курсу Физика. Часть 1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
гр. 4Д21, 0422, 0421, 1Е21, 2К21, 1Е22
Лектор: доцент Степанова Е.Н.
Предмет физики. Теория и эксперимент в физике
Основные понятия механики, модели в механике. Система отсчета, тело отсчета.
Способы задания положения тела.
Виды движения. Равномерное прямолинейное движение. Прямолинейное
равнопеременное движение, его характеристики и их взаимосвязь
Кинематика материальной точки: Путь, перемещение, траектория. Скорость (средний
вектор скорости, мгновенная скорость). Принцип суперпозиции. Проекции вектора
скорости на оси координат.
Движение материальной точки при движении по криволинейной траектории,
тангенциальное, нормальное и полное ускорения. Кривизна, радиус кривизны.
Ускорение при произвольном движении. Различие между нормальным и
центростремительным ускорением
Прямая и обратная задача кинематики (общие формулы, показывающие связь между
кинематическими характеристиками). Поступательное и вращательное движение
твердого тела.
Кинематические характеристики вращательного движения (вектор углового
перемещения, угловая скорость, угловое ускорение, правило буравчика), связь между
угловыми и линейными характеристиками движения материальной точки.
Механика Ньютона, его законы. Понятие об инерциальных системах отсчета.
Импульс произвольной системы тел. Центр масс системы.
Основное уравнение динамики поступательного движения произвольной системы тел.
Закон сохранения импульса (количества движения).
Виды и категории сил в природе. Сила тяжести и вес тела
Упругие силы. Деформация. Закон Гука. Закон Гука для стержня (напряжение, модуль
Юнга, коэффициент Пуассона). Диаграмма растяжения
Силы трения (внешнее и внутреннее трение, сухое и жидкое трение, трение
скольжения и трение качения. Законы сухого трения). Силы инерции
(центростремительная и центробежная силы, сила Кориолиса)
Работа, энергия, мощность. Единицы измерения. Теорема об изменении кинетической
энергии. Связь между кинетической энергией и импульсом
Консервативные силы и системы. Потенциальная энергия и работа. Полная
механическая энергия. Потенциальная энергия при гравитационном взаимодействии.
Потенциальная энергия упругой деформации (диаграммы потенциальной энергии).
Связь между потенциальной энергией и силой
Закон сохранения механической энергии. Условия равновесия (устойчивого и
неустойчивого) механической системы
Механические соударения тел, центральные упругие и неупругие соударения.
Применение законов сохранения для упругих и неупругих соударений. Движение тел с
переменной массой
Динамика вращательного движения твердого тела относительно точки (понятия
момента силы, момента импульса)
Динамика вращательного движения твердого тела относительно оси (момент инерции
точки и тела)
Расчет моментов инерции некоторых простых тел. Значения моментов инерции
однородных тел правильной геометрической формы. Теорема Гюйгенса-Штейнера
Кинетическая энергия вращающегося тела. Момент импульса. Закон сохранения
момента импульса. Гироскопы
Законы сохранения и их связь с симметрией пространства и времени. Сходство и
различие линейных и угловых характеристик движения
23. Закон всемирного тяготения. Определение Кавендишем гравитационной постоянной.
Физический смысл и размерность гравитационной постоянной.
24. Поле тяготения. Понятие поля, определения различных полей. Напряженность
гравитационного поля. Принцип суперпозиции
25. Работа в поле сил тяготения. Необходимый и достаточный признак консервативности
силового поля.
26. Потенциальная энергия и потенциал поля тяготения. Связь между напряженностью и
потенциалом. Эквипотенциальные поверхности. Инертная и гравитационная массы в
ньютоновской механике.
27. Представления о системе мира с древних времен по наст. время. Законы Кеплера.
Космические скорости.
28. Релятивистская механика. Принцип относительности Галилея. Преобразования
Галилея в векторной и координатной формах. Опыт Майкельсона-Морли. Сложение
скоростей
29. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца.
30. Следствия из преобразований Лоренца: одновременность событий в СТО, Лоренцево
сокращение длины, замедление времени, релятивистское сложение скоростей.
31. Релятивистский импульс, сила, масса и энергия (полная, энергия покоя, кинетическая).
Принцип соответствия. Связь энергии и импульса. Взаимосвязь массы и энергии покоя
32. Основные понятия и определения молекулярной физики и термодинамики
(термодинамическая система, параметры состояния, уравнение состояния, равновесная
система, процесс, релаксация, время релаксации, атомная единица массы, атомный вес,
молекулярная масса, массу атома и молекулы, моль, молярная масса, число Авогадро и
число Лошмидта). Основные положения МКТ
33. Давление, закон Паскаля, единицы измерения давления. Основное уравнение МКТ
(вывод). Понятие среднеквадратичной скорости, различные формы записи основного
уравнения МКТ.
34. Температура и средняя кинетическая энергия теплового движения молекул.
универсальная газовая постоянная. Термометры. Единицы измерения температуры
(шкала Кельвина, Фаренгейта, Цельсия)
35. Понятие идеального газа. Изопроцессы. Законы идеальных газов (закон Авогадро,
закон Дальтона, объединённый газовый закон, уравнение состояния идеального газа).
36. Скорости газовых молекул. Опыт Штерна
37. Вероятность события. Понятие о распределении молекул газа по скоростям.
Физический смысл функции распределения
38. Функция распределения Максвелла. Выводы. Наиболее вероятная, среднеквадратичная
и средняя арифметическая скорости молекул газа. Формула Максвелла для
относительных скоростей. Зависимость функции распределения Максвелла от массы
молекул и температуры газа
39. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Закон распределения
Максвелла-Больцмана.
40. Явления переноса в газах (диффузия, внутренне трение, теплопроводность,
электропроводность)
41. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул в газах
42. Диффузия газов. Уравнение Фика (вывод). Коэффициент диффузии (физический
смысл)
43. Внутреннее трение. Вязкость газов. Уравнение Ньютона (вывод). Коэффициент
вязкости
44. Теплопроводность газов. Уравнение теплопроводности Фурье (вывод). Коэффициент
теплопроводности
45. Коэффициенты переноса и их зависимость от давления. Молекулярное течение.
Эффузия газов. Понятие о вакууме. Степени вакуума. Эффект Кнудсена
46. Внутренняя энергия. Работа и теплота. Первое начало термодинамики (различные
формулировки)
47. Теплоёмкость идеального газа (удельная и молярная). Теплоемкости при постоянных
объеме и давлении. Уравнение Майера. Теплоёмкости одноатомных и многоатомных
газов. Коэффициент Пуассона. Число степеней свободы. Закон о равномерном
распределении энергии по степеням свободы
48. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газов
49. Круговые обратимые и необратимые процессы. Термический коэффициент полезного
действия. Тепловые машины
50. Цикл Карно (обратимый)
51. Приведённая теплота. Энтропия. Изменение энтропии
52. Поведение энтропии в процессах изменения агрегатного состояния (фазовые переходы,
физический смысл)
53. Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах (равенство и неравенство
Клаузиуса)
54. Второе начало термодинамики (вечный двигатель второго рода). Объединенная форма
первого и второго начал термодинамики. Свободная и связанная энергии
55. Статистический смысл энтропии. Третье начало термодинамики. Следствие третьего
начала термодинамики
56. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса (вывод). Поправки Ван-дер-Ваальса
57. Силы Ван-дер-Ваальса (силы притяжения и силы отталкивания). Потенциал ЛеннардДжонса.
58. Изотермы уравнения Ван-дер-Ваальса. Критическая точка. Внутренняя энергия газа
Ван-дер-Ваальса. Значение уравнения Ван-дер-Ваальса