Рабочая программа дисциплины Физика: механика и молекулярная физика Физика: электродинамика и оптика Физика: дополнительные главы (для специальности 271101 - Строительство уникальных зданий и сооружений) (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента Ельцина»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ФИЗИКА: механика и молекулярная физика

ФИЗИКА: электродинамика и оптика

ФИЗИКА: дополнительные главы (для специальности

271101 – Строительство уникальных зданий и сооружений)

Рекомендована Методическим Советом ФГАОУ ВПО УРФУ

для специальностей и направлений подготовки:

Екатеринбург 2011

АннотациЯ содержаниЯ дисциплины

Дисциплина посвящена изучению основных физических явлений, понятий и законов. Она включает в себя нерелятивистскую и релятивистскую механику, молекулярную физику и термодинамику, электростатику, магнитостатику, электромагнетизм, теорию колебаний и волн, волновую оптику – для направления 270800 и специальности 271101; квантовую оптику, физические основы квантовой механики, физику атома, ядерную физику, акустику и фотометрию - для специальности 271101; а также физический практикум, охватывающий все вышеперечисленные разделы физики. В ее рамках рассматриваются макро - и микроскопические подходы, динамический и статистический методы, прикладные и фундаментальные аспекты физических явлений и их основные практические приложения.

1. Цели и задачи курса физики

Изучение основных физических явлений; овладение фундаментальными понятиями, законами и теориями классической и квантовой физики, а также методами физического исследования; овладение приемами и методами решения конкретных задач из различных областей физики; ознакомление с современной научной аппаратурой, формирование навыков проведения физического эксперимента, умения выделить конкретное физическое содержание в прикладных задачах будущей деятельности, овладение основными компонентами информационной технологии.

2. Место дисциплины в структуре ООП

2.1 Междисцплинарные связи с обеспечивающими (предыдущими)дисциплинами

Математика

2.2 Междисцплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

смотри приложение

3. Требования к уровню освоению содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен

Знать и понимать адекватную научную картину мира на основе основных положений, законов и методов физических наук; Знать основные понятия и законы физики, применительно к возникающим техническим задачам; Знать основные принципы проведения физического эксперимента и методы измерений различных физических величин; уметь выявить физическую сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности и привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат; уметь анализировать научно-техническую информацию, связанную с физическими методами решения профессиональных задач; уметь планировать и проводить эксперимент на основе физических методов исследования, обработку, анализ и представление результатов с привлечением соответствующего математического аппарата; владеть инструментарием для решения физических задач в своей предметной области; владеть методами анализа физических явлений в технических устройствах и системах;

владеть методами физико-математического моделирования в конкретной предметной области

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

4.1. Для направления подготовки 270800 – Строительство (бакалавры)

4.2. Для специальности 271101 - Строительство уникальных зданий и сооружений

5. Содержание дисциплины

Для направления подготовки 270800 – Строительство (бакалавры); для специальности 271101 - Строительство уникальных зданий и сооружений

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий

5.1.1. Механика и Специальная теория относительности.

Механические колебания и волны

Введение

Предмет физики. Методы физического исследования: эксперимент, гипотеза, теория. Роль модельных представлений в физике. Физические величины и системы единиц физических величин. Измерение физических величин и оценка точности (достоверности) полученных результатов.

Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики.

Механика

Механическое движение. Система отсчета. Основные модели механики: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело. Инерциальные системы отсчета. Постулаты классической механики (абсолютность пространства и времени).

Кинематика материальной точки и абсолютно твердого тела

Прямолинейное и криволинейное движения. Вращательное движение. Степени свободы абсолютно твердого тела. Поступательное, вращательное и плоское движение абсолютно твердого тела. Мгновенная ось вращения.

Способы описания движения: линейные и угловые кинематические величины. Уравнения кинематической связи. Нормальное и тангенциальное (касательное) составляющие ускорения.

Динамика движения материальной точки и поступательного движения

Инертность, масса, импульс и сила в классической механике. Силы в механике: упругие силы, силы тяготения, силы трения.

Законы Ньютона. Уравнение движения. Начальные условия.

Внешние и внутренние силы. Замкнутые (изолированные) системы тел. Закон сохранения и изменения импульса материальной точки и системы материальных точек. Центр масс. Теорема о движении центра масс.

Движение материальной точки в неинерциальной системе отсчета. Силы инерции. Переносная и кориолисова силы инерции. Центробежная сила инерции.

Динамика вращательного движения

Момент импульса и момент силы. Уравнение моментов. Момент импульса и инерции материальной точки.

Момент импульса абсолютно твердого тела. Момент импульса абсолютно твердого тела относительно оси. Момент инерции абсолютно твердого тела относительно оси. Теорема Штейнера.

Основной закон динамики вращательного движения абсолютно твердого тела. Закон сохранения момента импульса абсолютно твердого тела. Условия равновесия абсолютно твердого тела.

Механическая энергия и работа

Работа постоянной и переменной силы. Работа при вращательном движении. Мощность.

Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой сил, приложенных к системе.

Консервативные и неконсервативные силы. Работа силы трения и силы тяги (работа неконсервативной силы.) Работа сил тяжести и упругости (работа консервативной силы.) Потенциальная энергия. Связь потенциальной энергии и работы консервативной силы

Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Диссипация энергии.

Соударение тел. Абсолютно упругий и неупругий центральные удары.

Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Общефизический закон сохранения энергии.

Элементы специальной теории относительности

Принцип относительности Галилея. Преобразование координат и скорости в классической механике.

Постулаты специальной теории относительности и их экспериментальное обоснование. Преобразования Лоренца. Следствия преобразований Лоренца: относительность одновременности и причинность, относительность промежутков времени и длин. Сложение скоростей.

Релятивистский импульс. Основной закон релятивистской динамики материальной точки.

Релятивистское выражение для кинетической энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы. Энергия-импульс. Преобразование силы и ускорения в релятивистской механике.

Границы применимости классической (ньютоновской) механики.

Элементы механики сплошных сред.

Общие свойства газов и жидкостей. Кинематическое описание движения жидкости. Векторные поля. Уравнение движения и равновесия жидкости. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости.

Идеально упругое тело. Упругие деформации и напряжения. Закон Гука. Пластическая деформация. Предел прочности.

Механические колебания и волны

Понятие о колебательных процессах. Гармонические колебания. Параметры гармонических колебаний.

Собственные механические колебания. Дифференциальное уравнение собственных колебаний. Квазиупругая сила. Полная энергия собственных механических колебаний и взаимное превращение кинетической и потенциальной энергий.

Свободные затухающие механические колебания. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний маятника и его решение.

Вынужденные механические колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Резонанс. Необходимое и достаточное условия резонанса.

Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

Волновые процессы. Продольные и поперечные волны. Волновые поверхности. Фронт волны. Фазовая скорость волны. Длина волны. Волновое число (волновой вектор)

Синусоидальные (гармонические) волны. Уравнение синусоидальной волны. Волновое уравнение. Энергия волны. Принцип суперпозиции волн. Интерференция и дифракция.

Стоячие волны. Условие возникновения стоячей волны. Узлы и пучности. Необходимое условие существования стоячей волны в закрытом пространстве

5.1.2.Молекулярная физика и термодинамика»

Микроскопические и макроскопические параметры. Статистический и термодинамический методы исследования систем многих частиц. Вероятность и флуктуация. Функция распределения.

Молекулярно-кинетическая теория

Постулаты молекулярно-кинетической теории. Термодинамические параметры состояния системы: объем, давление, температура. Равновесные состояния системы и процессы. Идеальный газ.

Опыт Штерна. Распределение Максвелла. Средняя, наивероятнейшая и среднеквадратическая скорости. Распределение молекул идеального газа по энергиям теплового движения Средняя кинетическая энергия. Статистический смысл температуры Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.