Занятие 8. Равновесные статистические распределения.

ЛЕКЦИИ

МОДУЛЬ 1: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Лекция 1.Предмет физики. Материя, её виды, способы и формы существования. Физический объект, физическое явление, физический закон.Методы физических исследований. Физика и современное естествознание. Системы отсчета. Кинематика материальной точки.

ОЛ-2.  Введение, § 1.1 – 1.5

ДЛ-10 § 1-4, 7-9

Лекция 2.Силы. Инерциальная система отсчета. Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Механическая система и её центр масс. Уравнение изменения импульса механической системы. Закон сохранения импульса и однородность пространства.

ОЛ-2 § 2.1-2.6, 2.8 –2.11, § 3.1, 3.10

ДЛ-10 § 18, 19, 21, 23

Лекция 3.Момент силы. Момент импульса материальной точки и механической системы. Уравнение моментов для механической системы.Момент инерции твердого тела. Уравнение динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса механической системы и его связь с изотропностью пространства.

ОЛ-2 § 3.12, § 5.1 –5.4

ДЛ-10 § 21, 24, 31, 32

Лекция 4. Работа и кинетическая энергия. Консервативные силы. Работа в потенциальном поле. Потенциальные энергии тяготения и упругих деформаций. Связь между потенциальной энергией и силой. Закон сохранения энергии в механикеи его связь с однородностью времени.

ОЛ-2 § 3.2 –3.8, § 5.6 –5.8

ДЛ-10 § 25, 33

Лекции 5-6.Гармонические колебания. Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления равных и близких частот. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний равных и кратных частот. Свободные незатухающие колебания.Физический маятник. Квазиупругая сила. Энергия и импульс гармонического осциллятора. Фазовая траектория. Свободные затухающие колебания. Декремент и логарифмический декремент колебаний.Добротность колебательной системы. Вынужденные колебания. Установившиеся вынужденные колебания. Механический резонанс.

ОЛ-2 § 8.1, 8.4 – 8.9, 8.11.

ОЛ-10 § 50, 51-53.

Лекция 7.Волны. Виды механических волн. Упругие волны в стержнях. Волновое уравнение. Плоская гармоническая волна, длина волны, фазовая скорость. Сферические волны.Энергия упругой волны. Объёмная плотность энергии волны. Вектор Умова–вектор плотности потока энергии. Когерентные волны. Интерференция волн. Стоячая волна.

ОЛ-4 § 1.1 – 1.7

ДЛ-15 § 1.1 – 1.5

МОДУЛЬ 2: ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ.ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Лекция 8-9.Релятивистская механика. Преобразования Галилея. Инвариантность уравнений классической механики относительно преобразований Галилея. Специальная теория относительности. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Кинематические следствия из преобразований Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей. Интервал. Элементы релятивистской динамики.Кинетическая энергия релятивистской частицы.Взаимосвязь массы и энергии. Связь между импульсом и энергией релятивистской частицы. Основное уравнение релятивистской динамики.

ОЛ-2 § 6.1 – 6.8.

ДЛ-10 § 10-14, 17, 20.

Лекция 10.Термодинамика. Статистический и термодинамический методы описания макроскопических тел. Термодинамическая система. Термодинамические состояния и термодинамические процессы. Внутренняя энергия и температура термодинамической системы. Теплота и работа. Адиабатически изолированная система. Первое начало термодинамики.

ОЛ-1 Введение, § 1.1-1.5

ОЛ-3 § 1.1 – 1.7

Лекция 11. Уравнения состояния термодинамических систем. Уравнение Клапейрона – Менделеева. Идеально-газовый термометр. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Равномерное распределение энергии по степеням свободы молекул. Эффективный диаметр и средняя длина свободного пробега молекул газа. Экспериментальные подтверждения молекулярно-кинетической теории.

ОЛ-1 § 2.1-2.3

ОЛ-3 § 1.8, § 2.2 – 2.5, § 7,2

Лекция 12. Теплоемкость идеального газа при изопроцессах. Адиабатический процесс, уравнение Пуассона. Политропический процесс. Теплоемкость и работа в политропических процессах. Газ Ван-дер-Ваальса и его внутренняя энергия.

ОЛ-1 § 2.4-2.7

ОЛ-3 § 1.9 –1.13

ДЛ-14 § 1.7

Лекция 13. Тепловые и холодильные машины. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Теорема Карно. Термодинамическая шкала температур. Неравенство Клаузиуса. Термодинамическая энтропия. Закон возрастания энтропии. Третье начало термодинамики.

ОЛ-1 § 3.1, 3.2, 3.4-3.10, 4.1-4.5

ОЛ-3 § 2.11, § 3.1 –3.6

Лекция 14.Основноеуравнениеи основное неравенство термодинамики. Условие устойчивости состояния термодинамической системы. Принцип ЛеШателье–Брауна. Введение в термодинамику необратимых процессов.

ОЛ-1 § 4.1 – 4.5

ОЛ-3 § 3.6

Лекция 15.Статистическое описание равновесных состояний. Функция распределения. Распределения Больцмана.Барометрическая формула. Принцип детального равновесия. Распределение Максвелла. Экспериментальная проверка распределения Максвелла. Фазовое пространство. Распределение Максвелла-Больцмана. Равновесные флуктуации. Статистическое обоснование второго начала термодинамики. Формула Больцмана для энтропии.

ОЛ-1 § 5.1-5.9

ОЛ-3 § 1.14, § 2.1, 2.6 – 2.8, 2.10

ДЛ-14 § 2.1 – 2.4

Лекция 16. Термодинамические потоки. Уравнение переноса. Явления переноса в газах: диффузия,вязкость и теплопроводность. Эффузия в разреженном газе. Физический вакуум. Броуновское движение.

ОЛ-1 § 6.1– 6.5

ОЛ-3 § 7.1, 7.3 – 7.7

ДЛ-14 § 6.2 – 6.3

Лекция 17.Агрегатные состояния вещества. Условия равновесия фаз. Явления на границе раздела газа, жидкости и твердого тела. Капиллярные явления. Фазовые переходы. Диаграммы состояния.

ОЛ-1 § 7.1– 7.7

ОЛ-3 § 5.1 – 5.5, 6.1 – 6.5

Часть указанного в плане теоретического материала лектор по согласованию с методической комиссией кафедры даёт студентам для самостоятельного изучения.

2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

МОДУЛЬ 1: ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ.КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Занятие 1. Кинематика.

Решение задач, связанных с нахождением законов движения материальной точки и тела, а также их основных кинематических характеристик.

Ауд.: ОЛ-6 № 1.15, 1.25, 1.41, 1.45, 1.52 или ОЛ-7 № 1.15, 1.26, 1.41, 1.45, 1.52.

Дома: ОЛ-6 № 1.20, 1.47 или ОЛ-7 № 1.20, 1.46; ОЛ-8 № 1.26, 1.54.

Занятие 2. Закон сохранения импульса.

Решение задач, связанных с нахождением внешних сил и с составлением основного уравнения динамики поступательного движения тела. Нахождение характеристик движения механической системы с применением закона сохранения импульса.

Ауд.: ОЛ-6 № 1.88, 1.108, 1.125, 1.144 или ОЛ-7 № 1.85, 1.103, 1.120, 1.138.

Дома: ОЛ-6 № 1.87, 1.117 или ОЛ-7 № 1.84, 1.112; ОЛ-8 № 2.34, 2.39.

Занятие 3. Закон сохранения момента импульса.

Составление основного уравнения динамики вращательного движения тела и определение его характеристик с применением закона сохранения момента импульса.

Ауд. ОЛ-6 № 1.228, 1.292, 1.310(а), 1.324 (а) или ОЛ-7 № 1.207, 1.266, 1.282(а), 1.292(а).

Дома: ОЛ-6 № 1.229, 1.287 (а) или ОЛ-7 №1.208, 1.263 (а); ОЛ-8 № 3.25, 3.29.

Занятие 4. Закон сохранения энергии в механике.

Расчет кинетической и потенциальных энергий тела и механической системы. Работа консервативных и неконсервативных сил. Применения закона сохранения энергии для расчета характеристик движения тела.

Ауд.: ОЛ-6 № 1.158, 1.180, 1.194, 1.211, 1.310(б) или ОЛ-7 № 1.148, 1.164, 1.176, 1.191, 1.282(б), 1.292(б).

Дома: ОЛ-6 № 1.149, 1.169 или ОЛ-7 № 1.142, 1.157; ОЛ-8 № 2.76, 2.87.

Занятие 5. Колебания и волны.

Освоение методов расчета основных характеристик гармонических осцилляторов и механических волн в упругих средах. Составление уравнений колебаний и волн.

Ауд.: ОЛ-6 № 3.27, 3.64, 3.85, 3.186 или ОЛ-7 № 4.25, 4.57, 4.79, 4.177.

Дома: ОЛ-6 № 3.12, 3.180 или ОЛ-7 № 4.12, 4.176; ОЛ-8 № 6.45, 7.4.

МОДУЛЬ 2: ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ. ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Занятие 6. Теория относительности.

Расчетный практикум по кинематическим следствиям из преобразований Лоренца и элементам релятивистской динамики.

Ауд.: ОЛ-6 № 1.398, 1.415, 1.428, 1.443 или ОЛ-7 № 1.365, 1.382, 1.395, 1.409.

Дома: ОЛ-6 № 1.396, 1.417 или ОЛ-7 № 1.363, 1.384; ОЛ-8 № 5.9, 5.30.

Занятие 7. Термодинамика.

Использование термодинамического метода для определения параметров термодинамических систем в изопроцессах и в расчетах тепловых машин.

Ауд.: ОЛ-6 № 6.3, 6.30, 6.47, 6.154 или ОЛ-7 № 2.3, 2.30, 2.47, 2.138.

Дома: ОЛ-6 № 6.32, 6.137; или ОЛ-7 № 2.32, 2.122; ОЛ-8 № 11.6, 11.61.

Занятие 8. Равновесные статистические распределения.

Решение задач по кинетики идеального газа, классическому распределению Максвелла, распределению Больцмана и явлениям переноса.

Ауд.: ОЛ-6 № 6.84, 6.96, 6.124, 6.208 или ОЛ-7 № 2.81, 2.95, 2.119, 2.252.

Дома: ОЛ-6 № 6.68, 6.192 или ОЛ-7 № 2.68, 2.236; Л-8 № 10.16, 10.60.

На втором, третьем, четвертом и пятом занятиях провести разбор задач из ДЗ, соответствующих теме занятия.

3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Один раз в две недели студенты выполняют в лабораториях кафедры физики двухчасовые лабораторные работы.