Примерный план лекций «Механика» 28 часов (14 лекций) 1

Примерный план лекций «Механика» 28 часов (14 лекций)
1. Физика. Введение
1.1. Предмет и задача физики. Методы физики (экспериментальная и теоретическая физика). Физика в
системе естественных наук (физика и другие естественные науки). Физические модели.
1.2. Измерение, единицы и размерности физических величин. Системы единиц измерения.
2. Механика. Введение
2.1. Предмет и задача механики.
2.2. Классическая механика (макроскопические тела, медленное движение)
2.3. Релятивистская и квантовая механика
2.4. Материальная точка. Материальное тело. Абсолютно твердое тело.
2.5. Пространство. Система координат. Декартова система координат. Время. Система отсчета.
2.6. Полярная, цилиндрическая и сферическая системы координат.
3. Кинематика материальной точки
3.1. Траектория движения. Разложение движения на поступательное и вращательное.
3.2. Определение вектора. Единичный вектор. Операции над векторами. Разложение вектора на
составляющие в декартовой системе координат.
3.3. Векторный способ описания движения. Радиус-вектор. Вектор перемещения. Вектор средней скорости.
Вектор скорости. Вектор ускорения. Зависимость радиус-вектора от времени при равноускоренном
движении. Прямая и обратная задачи кинематики.
3.4. Координатный способ описания движения. Выражение радиус-вектора, вектора скорости и вектора
ускорения через зависимость координат материальной точки от времени. Модуль вектора скорости.
3.5. Баллистическое движение.
3.6. Описание движения с помощью параметров траектории. Пройденный путь. Тангенциальное и
нормальное направления. Вектор и модуль скорости. Вектор ускорения через его нормальную и
тангенциальную составляющие. Модуль вектора ускорения.
3.7. Движение по окружности. Вращательное движение. Вектор угловой скорости. Вектор углового
ускорения. Связь периода вращения с угловой скоростью для равномерного вращения. Связь между
линейными и угловыми величинами, описывающими движение.
4. Динамика материальной точки
4.1. Свободное движение. Первый закон Ньютона. Инерциальная система отсчета.
4.2. Масса. Импульс материальной точки. Закон сохранения импульса.
4.3. Понятие силы. Второй закон Ньютона. Принцип суперпозиции. Третий закон Ньютона.
4.4. Силы в механике. Упругая сила. Закон Гука. Сила трения. Трение сухое и вязкое. Трение скольжения и
покоя. Сила сопротивления.
4.5. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес. Первая космическая скорость. Невесомость.
4.6. Движение тела по наклонной плоскости.
4.7. Сложение скоростей. Инварианты преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея.
4.8. Импульс силы. Закон сохранения импульса системы материальных точек. Сохранение проекции
импульса на определенное направление. Движение центра масс системы материальных точек.
4.9. Движение тел переменной массы. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.
4.10. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Поступательная сила инерции. Пример: подвес с
грузом на тележке, движущейся с ускорением.
4.11. Центробежная сила и сила Кориолиса (без вывода). Силы, действующие на тела в системе координат
связанной с поверхностью земли. Маятник Фуко. Пример: подвес с грузом на вращающейся платформе.
5. Энергия.
5.1. Работа. Кинетическая энергия. Связь работы силы по перемещению материальной точки с изменением
ее кинетической энергии. Мощность.
5.2. Консервативные (потенциальные) силы. Диссипативные силы. Потенциальная энергия. Потенциальная
энергия тела в однородном поле тяжести. Потенциальная энергия гравитационного притяжения.
5.3. Потенциальная энергия упругой силы. Закон сохранения полной механической энергии. Внутренняя
энергия. Преобразование энергии. Закон сохранения энергии.
5.4. Потенциальная энергия гравитационного притяжения. Вторая космическая скорость.
5.5. Потенциальная энергия и сила поля.
6. Момент импульса и момент силы.
6.1. Момент импульса материальной точки и момент силы относительно точки и относительно оси.
Уравнение моментов.
6.2. Момент импульса системы материальных точек и момент силы, действующий на систему.
6.3. Закон сохранения момента импульса системы материальных точек.
7. Динамика вращательного движения.
7.1. Уравнение движения тела, вращающегося относительно оси. Момент инерции. Формула Штейнера.
Вычисление момента инерции диска. Кинетическая энергия вращающегося тела.
7.2. Гироскоп. Прецессия гироскопа. Гироскопический маятник.
8. Столкновения. Законы сохранения при столкновениях.
8.1. Центральный неупругий удар шаров. Преобразование энергии.
8.2. Центральный упругий удар шаров.
9. Основы механики жидкостей и газов.
9.1. Общие свойства жидкостей и газов (Отличие и сходство агрегатных состояний вещества).
9.2. Гидростатика и аэростатика. Давление в жидкостях и газах. Закон Паскаля. Закон Архимеда. Плавание
тел. Барометрическая формула.
9.3. Гидродинамика. Кинематическое описание жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной
жидкости. Закон Бернулли.
9.4. Вязкость. Силы внутреннего трения. Ламинарное и турбулентное движение. Число Рейнольдса.
Сопротивление движению в жидкостях и газах.
10. Основы механики абсолютно упругого тела.
10.1. Закон Гука. Удлинение (сжатие). Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона.
10.2. Сдвиг. Всестороннее сжатие. Энергия упругих деформаций.
11. Гармонические колебания.
11.1. Введение. Определение колебаний. Собственные и вынужденные колебания. Примеры колебательных
движений различной физической природы.
11.2. Собственные колебания. Идеальный гармонический осциллятор. Уравнение идеального осциллятора и
его решение. Амплитуда, частота и фаза колебания. Нахождение периода колебаний пружинного и
математического маятника. Энергия собственных колебаний. Сложение гармонических колебаний с
близкими частотами (биения).
11.3. Собственные затухающие колебания. Время затухания. Декремент затухания. Добротность.
11.4. Вынужденные колебания. Явление резонанса. Амплитудо-частотная и фазо-частотная зависимость.
Добротность. Поглощение энергии при вынужденных колебаниях.
11.5. Автоколебания и параметрически возбуждаемые колебания.
12. Волны в сплошной среде.
12.1. Типы волн, длина волны, волновой фронт, волновая поверхность. Уравнение плоской волны, волновое
число, фазовая скорость.
12.2. Интерференция волн. Стоячие волны.
12.3. Акустический эффект Доплера.