Программа по курсу: Теоретическая физика

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский физико-технический институт

(государственный университет)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

  10 июня  2016 г.

П Р О Г Р А М М А

по курсу:  ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

по направлению 010900

факультет  ВСЕ ФАКУЛЬТЕТЫ

кафедра  теоретической физики

курс  V

семестр  9

лекции  –  34 час  Экзамен –  9 семестр

практические (семинарские) 

занятия  –  34  час  Зачет – нет

лабораторные занятия  нет  Самостоятельная работа

  – 2 часа в неделю

ВСЕГО ЧАСОВ – 68

Программу составил  д. ф.-м. н., проф. 

Программа обсуждена на заседании

кафедры теоретической физики

15 апреля  2016 года

Заведующий  кафедрой 

КАЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ ГИДРОДИНАМИКИ

Течение идеальной жидкости Обтекание тел жидкостью. Гравитационные волны на поверхности жидкости. Сила сопротивления при потенциальном обтекании. Внутренние волны в воде. Условие отсутствия конвекции.
Течение вязкого газа и вязкой жидкости Течение через трубки и поры. Движение тел в жидкости. Ламинарный след. Поглощение энергии в вязкой жидкости. Течение по трубе. Вязкость суспензий. Затухание гравитационных волн.
Турбулентность Развитая турбулентность. Турбулентный след. Релаксация турбулентного течения. Модель Фейгенбаума. Ренормализационные группы. Устойчивость течения по трубе. Странный аттрактор. Теорема Жуковского.
Пограничный слой Ламинарный пограничный слой. Устойчивость течения в ламинарном пограничном слое. Логарифмический профиль скоростей. Турбулентный пограничный слой. Турбулентное течение в трубах. Кризис сопротивления. Подъемная сила тонкого крыла.
Теплопередача в жидкости и газе Распространение теплоты в среде. Нелинейная теплопроводность. Теплопередача при обтекании тел жидкости. Нагревание тел при обтекании их жидкостью. Теплопередача в ламинарном пограничном слое. Теплопередача в турбулентном пограничном слое.
Конвекция и диффузия Свободная конвекция нагретой жидкости. Конвективная неустойчивость неподвижной жидкости. Восходящие потоки нагретого газа. Коэффициенты диффузии и термодиффузии. Диффузия взвешенных частиц в жидкости.
Поверхностные явления Движение жидкости по капиллярам. Формула Лапласа. Капиллярные волны. Влияние адсорбированных пленок на движение жидкости.
Звуковые волны Скорость звуковой волны. Энергия и импульс звуковых волн. Распространение звуковых колебаний. Излучение звука колеблющимся телом. Излучение звука пульсирующим телом. Рассеяние звука на препятствиях. Рассеяние звука на малых частицах. Движение тел под действием звука. Звуковые волны при колебаниях температуры излучателя. Распространение звука в трубках.

8.10. Поглощение звука.

8.11. Акустическое течение.

8.12. Геометрическая акустика.

8.13. Собственные колебания.

Ударные волны Стационарный поток сжимаемого газа. Ударная адиабата. Слабые ударные волны. Распространение ударной волны по трубе. Ширина ударных волн. Солитонная структура фронта ударной волны. Неустойчивость ударных волн. Слабые разрывы. Косая ударная волна.
Одномерное течение газа Истечение газа через сопло. Вязкое течение сжимаемого газа по трубе. Одномерное автомодельное движение. Характеристики. Инварианты Римана. Сильный взрыв в атмосфере. Теория мелкой воды.
Плоское течение газа Потенциальное течение сжимаемого газа. Сверхзвуковое обтекание угла. Стационарные простые волны. Переход через звуковую скорость. Обтекание со звуковой скоростью. Дозвуковое обтекание тонкого крыла. Сверхзвуковое обтекание крыла.
Гидродинамика горения Медленное горение. Детонация. Распространение волны детонации. Соотношение между различными режимами горения. Конденсационные скачки.

Литература

, Лифшиц . Изд. 6-е. – М.: Наука, 2006. Крайнов методы в физической кинетике и гидрогазодинамике. – М.: Высшая Школа, 1989. Черный динамика. – М.: Наука, 1988. Юдаев . – М.: Высшая Школа, 1981. Лойцянский жидкости и газа. – М.: Наука, 1987. Седов подобия и размерности в механике. – М.: Наука, 1987. Левич -химическая гидродинамика. – М.: Физматгиз, 1959. Абрикосов теории металлов. – М.: Физматлит, 2009. Крайнов по избранным проблемам механики сплошных сред. – Долгопрудный: Издательский Дом Интеллект, 2014. , Смирнов теория излучения атомных частиц,  – Долгопрудный: Издательский Дом Интеллект, 2015.

З А Д А Н И Е

Почему оружейная пуля, которую выстрелили в воде, пролетает в ней довольно много - около одного метра, а если из воздуха по воде – то всего несколько сантиметров?
Начиная с какого угла при выстреле оружейной пули из воздуха по воде возникает рикошет?
Определить форму и размеры стеклянного сосуда в виде тела вращения, используемого в качестве песочных часов, которые бы работали несколько часов.
Раствор Белоусова-Жаботинского в простейшем виде содержит ионы церия Се4+ и Се3+, бромноватую (БК) кислоту HBrO3 и броммалоновую (БМК) кислоту C3H3O4Br. Окраска создается большим количеством ионов Се4+ (желто-коричневого цвета). Идут две химические реакции: окисление бесцветного Се3+:  Се3++БК→ Се4+ и реакция восстановления: Се4++БМК→ Се3+. Сформулировать логистическое уравнение для числа ионов Се4+ как функции времени и показать, как раствор периодически меняет свой цвет с коричневого на бесцветный и наоборот. 
Почему понижается температура воздуха с высотой? Каков градиент падения температуры?
На какой высоте атмосферы пары воды превращаются в лед?
Какова минимальная глубина бассейна, чтобы вода в нем приобрела синий цвет, как в море?
Начиная с какой высоты атмосферы, солнечный свет рассеивается атомами, а не флуктуациями плотности воздуха?
Состав метро движется со скоростью 60 км/час. Какова скорость ударной волны перед составом?
Какова температура кипения воды на высоте 4 км?
Почему скорость взрослого горнолыжника гораздо больше, чем у ребенка, на одном и том же склоне?
Какая доля солнечного света поглощается в атмосфере Земли летом в середине дня при отсутствии облаков?
За какое время стандартный кусочек сахара полностью растворится в стакане холодной и горячей воды в отсутствие перемешивания?
Как зависит время опрокидывания волны у берега в зависимости от крутизны дна?
Оценить, как меняется температура замерзания раствора этилового спирта в воде в зависимости от его концентрации?
В условиях предыдущей задачи определить, при какой концентрации происходит разделение спирта и воды.
Объяснить, почему вода не расширяется, а сжимается при нагревании от нуля до четырех градусов Цельсия?
Как скорость и высота волн на море зависит от скорости ветра?
Капля воды падает из крана на кухне в стакан с водой. Показать, что направленная вверх скорость воздуха в образовавшейся воронке сначала превышает скорость звука.
Оценить минимальный размер дождевой капли, которая разрушается силой собственной тяжести.

Срок сдачи  1-го задания (задачи 1–10):  16.10–21.10. 2017 г.

Срок сдачи  2-го задания (задачи 11–20):  11.12–16.12. 2017 г.

Подписано в печать 10.06.17.

Формат  60×84 1/16. Бумага офсетная.  Печ. офсетная.

Усл. печ. л. 0,5.  Уч.-изд. л. 0,4. Тираж 100 экз. Заказ № 23

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский физико-технический институт

(государственный университет)»

Отдел оперативной полиграфии

141700, Моск. обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., 9