Экзаменационная программа по курсу «ФИЗИКА И ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ»
2013-2014 уч. г.
Физика – фундаментальная отрасль естествознания. Предмет и задачи физики. Связь физики с математикой. Экспериментальная и теоретическая физика. Физические величины, их измерение и оценка погрешностей. Системы единиц физических величин. Краткая история физических идей, концепций и открытий. Физика и научно-технический прогресс. Модели в механике. Система отсчета. Траектория, длина пути, вектор перемещения. Основные кинематические характеристики движения: скорость и ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорение. Кинематика вращательного движения: угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением. Масса. Сила. Законы Ньютона. Границы применимости законов Ньютона. Сила трения. Сила упругости. Гравитационная сила. Закон всемирного тяготения. Импульс. Внутренние и внешние силы. Однородность пространства. Закон сохранения импульса. Центр масс. Закон движения центра масс. Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращательного движения. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Деформации твердого тела. Энергия. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. Теорема о кинетической энергии. Потенциальные поля. Потенциальная энергия. Связь силы и потенциальной энергии. Закон сохранения механической энергии. Удар абсолютно упругих и неупругих тел. Давление жидкости и газа. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Вязкость. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей. Формула Стокса. Формула Пуазейля. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Интервал между событиями. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Энергия в релятивистской механике. Термодинамический и статистический методы анализа состояний макросистем. Термодинамическая система. Термодинамические параметры. Температура. Термодинамическая температурная шкала Термодинамический процесс. Термодинамическое равновесие. Идеальный газ. Опытные законы идеальных газов. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Основное уравнение МКТ идеальных газов. Опытное обоснование МКТ. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Опыт Штерна. Опыт Ламмерта. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Теплопроводность. Закон Фурье. Диффузия. Закон Фика. Вязкость. Закон Ньютона. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Работа газа при изменении его объема. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнение Майера. Адиабатический процесс. Обратимые и необратимые процессы. Цикл. Второе начало термодинамики. Энтропия. Термодинамическая вероятность. Статистический смысл энтропии. Приведенное количество теплоты. Второе начало термодинамики. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Открытые диссипативные системы. Самоорганизация в открытых системах, роль нелинейности. Флуктуации. Бифуркации и катастрофы. Идеи синергетики. Примеры самоорганизации в живой и неживой природе. Динамический хаос. Свойства электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Графическое изображение электрического поля. Принцип суперпозиции. Связь напряженности и потенциала. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей. Вычисление разности потенциалов по напряженности поля. Электрическое поле диполя. Диполь во внешнем электрическом поле. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Ориентационный и деформационный механизмы поляризации. Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость вещества. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Индуцированные заряды. Электростатическая индукция. Электростатическая защита. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля.