Course info

Информация о подразделении, отвечающего за СЭУМК.

Список дисциплин использующих СЭУМК "название" в учебном процессе.

Цели освоения дисциплины «Физика 1» в области обучения, воспитания и развития, соответствующие целям ООП:

Ц1 - Формирование у студентов современного представления о физической картине мира и навыков использования основных законов физики в инженерной деятельности, а также навыков владения  методами решения физических проблем, возникающих в области, связанной с профессиональной деятельностью.  

Ц2 - Формирование навыков исследовательской работы, получения и обработки экспериментальных результатов, а также умения моделирования физических процессов при решении конкретных задач, связанных с профессиональной деятельностью

Ц3 - Развитие творческих способностей студентов в целях освоения новых наукоемких технологий по своей специальности, а также навыков самостоятельного проведения теоретических и экспериментальных физико-химических исследований.

 Ц4 -  готовности   к междисциплинарной экспериментально-исследовательской деятельности для решения задач, связанных с разработкой инновационных эффективных методов внедрения и эксплуатации оборудования.

Содержание разделов дисциплины «Физика 1» согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ):  . Б2. Б3 «Математика», Б2. Б3.1 «Линейная алгебра», Б2. Б3.2 «Математический анализ 1», Б2. Б3.3 «Математический анализ 2».

Раздел 1. Механика

1. Предмет физики: Предмет физики. Методы физического исследования (опыт, гипотеза, эксперимент, теория). Важнейшие этапы истории физики. Роль физики в изучении законов природы. Взаимосвязь физики и техники, как взаимосвязь теории и практики. Роль измерения в физике. Международная система единиц (СИ). Общая структура, цели и задачи курса физики.
2. Физические основы механики.

2.1.           Кинематика Механика, ее разделы. Механическое движение, системы отсчета. Физические модели в механике (материальная точка, система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда). Кинематическое описание движения. Перемещение, скорость, ускорение при поступательном и вращательном движениях; связь между линейными и угловыми кинематическими характеристиками.

2.2.        Динамика материальной точки. Динамика как раздел механики. Масса, импульс (количество движения), сила. Понятие состояния в классической (нерелятивистской) механике. Законы Ньютона, их физическое содержание и взаимная связь. Инерциальные системы  отсчета, преобразования Галилея, закон сложения скоростей в классической механике; механический принцип относительности. Границы применимости классической механики.

2.3.        Динамика системы материальных точек и твердого тела: Система материальных точек (частиц). Внутренние и внешние силы. Замкнутая система. Второй закон динамики для системы материальных точек. Центр масс. Закон движения центра масс. Твердое тело как система материальных точек. Момент силы, момент импульса. Вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Основное уравнение движения абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Упругое тело. Напряжение и деформации (упругие и пластические). Закон Гука.

2.4.        Работа и энергия. Законы сохранения в механике: Работа постоянной и переменной силы. Мощность. Энергия как мера различных форм движения и взаимодействия. Кинетическая, потенциальная и полная механическая энергии. Закон сохранения импульса и его связь с однородностью пространства; закон сохранения момента импульса и его связь с изотропностью пространства; закон сохранения механической энергии и его связь с однородностью времени. Практическое применение законов сохранения к анализу движения упругих и неупругих тел (на примере ударов шаров). Реактивное движение. Гироскопы.

2.5.        Основы механики специальной теории относительности: Постулаты Эйнштейна. Принцип относительности в релятивистской механике. Преобразования Лоренца. Закон сложения скоростей. Интервал. Релятивистское изменение длин и промежутков времени. Основное уравнение релятивистской динамики. Закон изменения массы со скоростью и взаимосвязь массы и энергии.

2.6.           Тяготение. Неинерциальные системы отсчета и силы инерции:  Законы всемирного тяготения. Гравитационное поле, его напряженность и потенциал. Космические скорости. Неинерциальные системы отсчета. Динамика материальных тел в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции. Понятие об эквивалентности сил инерции и гравитационных сил. Качественные выводы общей теории относительности.

Раздел 2. Молекулярная физика и термодинамика

2.1.        Физические основы молекулярно-кинетической теории: Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Тепловое движение. Модель идеального газа. Понятия давления и температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Степени свободы. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия. Понятие о квантовании энергии вращения и колебания молекул.

2.2.        Физические основы термодинамики: Статистический и термодинамический методы изучения свойств макроскопических систем. Теплота, работа. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая газом в изопроцессах. Теплоемкость газов (удельная, молярная, при постоянных объеме и давлении). Теплоемкость многоатомных газов. Адиабатический процесс, уравнение адиабаты. Политропический процесс. Интенсивные и экстенсивные параметры. Обратимые и необратимые тепловые процессы, круговые процессы. Понятия энтропии, микро- и макросостояний системы. Термодинамическая вероятность состояния. Формула Больцмана. Изменение энтропии при обратимых и необратимых процессах. Второе начало термодинамики и его статистический смысл. Термодинамические постулаты и условия равновесия. Третье начало термодинамики (теорема Нернста). Идеальная тепловая машина. Цикл Карно, теоремы Карно. Применение законов термодинамики при конструировании двигателей.

2.3.        Статистические распределения: Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределение Максвелла молекул по скоростям. Скорости теплового движения молекул. Опыт Штерна. Распределение Больцмана частиц в потенциальном поле. Барометрическая формула. Опыт Перрена.

2.4.        Элементы физической кинетики: Понятие о физической кинетике. Время релаксации. Эффективное сечение рассеяния. Броуновское движение. Средняя длина свободного пробега молекул и число столкновений. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, вязкость (внутреннее трение), их уравнения и коэффициенты. Явления переноса в твердых телах и жидкостях.

2.5.        Фазовые равновесия и фазовые превращения: Реальные газы. Силы межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его изотермы. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов. Фазы и фазовые переходы (превращения). Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые диаграммы. Тройная точка.

2.6.        Элементы неравновесной термодинамики: Энтропия как количественная мера хаотичности. Переход от порядка к беспорядку в состоянии теплового равновесия. Ближний и дальний порядок. Жидкие кристаллы. Открытые диссипативные системы. Появление самоорганизации в открытых системах. Идеи синергетики. Биоритмы. Динамический хаос. Самоорганизация в живой и неживой природе.

Кинематика

Динамика

Законы сохранения

Динамика вращательного движения

Молекулярная физика

Основы термодинамики и статистической физики

Кинематика. Динамика. Материальная точка. Твердое тело. Скорость. Ускорение. Импульс, момент импульса, энергия, работа, сила. Уравнения движения. Законы сохранения. Элементы специальной теории  относительности. Молекулярная физика.  Термодинамика.

Борисенко Сергей Иванович, доцент кафедры ТиЭФ ФТИ,

sib@tpu.ru

Кравченко Надежда Степановна, доцент кафедры ТиЭФ ФТИ,

kravchenkons@tpu.ru

Лисичко Елена Владимировна, доцент кафедры ТиЭФ ФТИ,

elenalis@tpu.ru 

Моржикова Юлия Борисовна, доцент кафедры ТиЭФ ФТИ,

morzhikova@tpu.ru

Постникова Екатерина Ивановна, доцент кафедры ТиЭФ ФТИ,

ekatpost@tpu.ru

Copyright ©2014. Tomsk Polytechnic University, 
All rights reserved.