Робоча програма дисципліни «Фізика» Модуль 1 «Механіка»

Тема 1.1. Вступ до фізики. Предмет фізики. Зв’язок фізики з іншими науками. Взаємозв’язок фізики та техніки. Комп’ютери та моделювання в фізиці. Структура та мета викладання курсу фізики. Фізичні величини та їхні вимірювання. Міжнародна система одиниць.

Вступ до механіки. Предмет механіки. Класична, релятивістська та квантова механіки. Фізичні моделі механіки. Простір та час. Системи відліку.

Тема 1.2. Елементи кінематики. Переміщення, шлях. Швидкість та прискорення. Нормальне та тангенціальне прискорення. Рівняння руху матеріальної точки. Поступальний та обертальний рухи. Рух по колу. Кутова швидкість та кутове прискорення, їхній зв’язок із лінійними величинами. Рівняння руху точки по колу.

Тема 1.3. Динаміка точки і системи матеріальних точок. Закони Ньютона. Сила. Маса. Інерціальні системи відліку. Сили інерції. Рух у неінерціальних системах відліку. Закон динаміки системи матеріальних точок. Центр мас. Імпульс. Закон збереження імпульсу. Рух тіл змінної маси.

Тема 1.4. Динаміка обертального руху. Ступені вільності руху абсолютно твердого тіла. Момент сили. Момент інерції. Закон динаміки обертального руху. Умови рівноваги твердого тіла. Центр ваги. Види рівноваги. Момент імпульсу. Закон збереження моменту імпульсу. Уявлення про гіроскопи.

Тема 1.5. Закон збереження енергії. Енергія, робота та потужність. Кінетична енергія поступального та обертального рухів. Потенціальна енергія. Енергія пружно деформованого тіла. Потенціальна енергія матеріальної точки у гравітаційному полі. Гравітаційне поле та його характеристики. Зв’язок напруженості поля з його потенціалом. Потенціальні сили та консервативні системи. Закон збереження енергії у механіці. Пружний та непружний удари тіл та частинок.

Тема 1.6. *Елементи механіки суцільних середовищ. Механічні властивості твердих тіл, рідин та газів. Види деформацій, пружність та повзучість. Закон Гука.

Ламінарна та турбулентна течії. Циркуляція. Сили в’язкого тертя. Рівняння нерозривності та Бернуллі для стаціонарної течії ідеальної рідини. Течія рідин та газів по трубах. Рух твердих тіл у рідинах та газах. Уявлення про теорію подібності.

Тема 1.7. Елементи спеціальної теорії відносності. Принцип відносності класичної механіки. Перетворення координат Галілея та їхні інваріанти. Передумови спеціальної теорії відносності. Постулати Ейнштейна. Перетворення координат Лоренца. Релятивістський закон додавання швидкостей. Відносність довжин та проміжків часу. Інтервал між подіями. Основний закон релятивістської динаміки. Релятивістський імпульс. Взаємозв’язок маси та енергії. Границі застосовності класичної механіки.

Модуль 2 «Молекулярна фізика»

Тема 2.1. Молекулярно-кінетична теорія речовини. Атомно-молекулярна будова речовини. Статистичний та термодинамічний методи дослідження. Макроскопічні стани та параметри. Рівняння стану. Рівняння стану ідеального газу. Кінетична енергія молекул, її розподіл по ступенях вільності. Абсолютна температура.

Тема 2.2. Елементи статистичної фізики. Розподіл молекул ідеального газу за їхніми швидкостями. Барометрична формула, розподіл Больцмана. Зіткнення молекул, середня довжина вільного пробігу молекул. Поведінка газів за умов низького тиску. Вакуумна техніка. Явища переносу. Способи теплопередачі. Уявлення про фізичну кінетику.

Тема 2.3. Основи термодинаміки. Теплота та робота. Внутрішня енергія системи. Перше начало термодинаміки. Термодинамічні діаграми. Ізопроцеси в газах. Адіабатичний процес. Теплоємність газів.

Оборотні та необоротні процеси. Термодинамічні цикли, робочі цикли теплових та холодильних машин. Цикл Карно. Ентропія. Друге начало термодинаміки та його статистичне розуміння. Теорема Нернста.

Тема 2.4. Реальні гази. Сили та потенціальна енергія міжмолекулярної взаємодії. Агрегатні стани речовини. Реальні гази. Рівняння Ван дер Ваальса. Метастабільні стани. Критична температура. Зрідження газів. Насичена та ненасичена пара. Вологість повітря.

Тема 2.5.* Рідини та тверді тіла. Уявлення про близький та дальній порядок. Поверхневий натяг, капілярні явища. Уявлення про адсорбцію та поверхнево активні речовини. Будова полімерів, їхні властивості.

Властивості кристалів, будова їхніх кристалічних решіток. Дефекти кристалічних решіток. Рідкі кристали. Композиційні матеріали. Уявлення про старіння та довговічність матеріалів.

Тема 2.6. Фазові переходи. Фази та фазові перетворення. Фазові діаграми, рівняння Клапейрона-Клаузіуса. Потрійна точка. Фазові переходи другого роду. *Сплави та розчини. Розчинність газів. Закони Рауля та Генрі. Осмотичний тиск.