Кинематическое описание движения частицы в классической

нерелятивистской механике

Механическое движение, система отсчета, материальная точка (частица). Радиус-вектор, перемещение, траектория, путь, средняя и мгновенная скорость, ускорение; формулы тангенциального, нормального и полного ускорений частицы. Прямая и обратная задачи кинематики частицы.

Классические представления о пространстве и времени. Инерциальные системы отсчета. Преобразования Галилея. Абсолютный характер длин и промежутков времени. Классическая формула сложения скоростей.

Законы Ньютона

Первый закон Ньютона. Инертность, масса, импульс, сила. Второй закон Ньютона как основное уравнение динамики нерелятивистской частицы. Прямая и обратная задачи динамики, роль начальных условий. Принцип причинности в классической механике. Третий закон Ньютона.

Инвариантность законов нерелятивистской динамики относительно преобразований Галилея; принцип относительности Галилея.

Законы сохранения в классической механике

Механическая работа и механическая энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии; примеры. Импульс и момент импульса частицы и системы частиц. Закон сохранения импульса и его следствия. Теорема об изменении момента импульса механической системы и закон его сохранения.

Связь механических законов сохранения со свойствами однородности времени, однородности и изотропности пространства.

Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле

Закон всемирного тяготения Ньютона. Гравитационная постоянная и опыты по ее измерению. Гравитационное поле, его напряженность и потенциал. Теорема Остроградского-Гаусса для поля тяготения; её применение.

Качественное исследование возможных траекторий движения частицы в центрально-симметричном гравитационном поле. Вывод формул космических скоростей.

Механические колебания

Периодические колебания, квазиупругая сила, линейный гармонический осциллятор. Уравнение движения гармонического осциллятора без трения и его решение. Простейшие колебательные системы (пружинный, математический и физический маятники), формулы для периодов их колебаний.

Уравнение движения линейного гармонического осциллятора при наличии трения и периодически изменяющейся вынуждающей силы; его решение. Анализ выражения для амплитуды, резонанс.

Постулаты и кинематические следствия специальной теории

Относительности

Опыты Майкельсона–Морли. Постулаты Эйнштейна, вытекающие из них следствия (несостоятельность гипотезы эфира и абсолютно неподвижной ИСО, относительность понятий одновременности и длины). Преобразования Лоренца.

Основные кинематические следствия преобразований Лоренца: замедление времени, сокращение длин, релятивистская формула сложения скоростей.

Основные понятия и законы релятивистской динамики

Релятивистская инвариантность законов природы. Релятивистское уравнение движения и его отличие от классического. Связь между массой и энергией.

Превращения энергии и массы в микромире. Релятивистский закон сохранения энергии.

Термодинамика и статистическая физика

Основные положения молекулярно-кинетической теории газов.

Законы идеального газа

Формулировка основных положений молекулярно-кинетической теории газов. Броуновское движение. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (без вывода). Вывод и формулировка законов идеального газа (Бойля–Мариотта, Шарля, Гей-Люссака, объединенный газовый) из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона–Менделеева).

Распределение молекул идеального газа по скоростям и энергиям

Распределение Максвелла по скоростям для молекул свободного идеального газа (без вывода). Опыты Штерна. Средняя квадратичная, средняя арифметическая и наиболее вероятная скорости. Идеальный газ во внешнем поле. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

Вывод распределения Максвелла из канонического распределения Гиббса.

Первый закон термодинамики и его применение к различным

Изопроцессам

Внутренняя энергия как функция состояния системы. Формула для внутренней энергии идеального газа. Количество теплоты и работа. Опыт Джоуля. Первый закон термодинамики для изобарического, изохорического, изотермического и адиабатического процессов.

Вывод формулы для внутренней энергии идеального газа в рамках статистического метода.

Тепловые машины. Цикл Карно

Определение замкнутого процесса. Тепловые машины. К.п.д. тепловой машины. Цикл Карно. График цикла Карно в P,V– и переменных. К.п.д. цикла Карно.

Теоремы Карно. Доказательство второй теоремы Карно.

Второй закон (начало) термодинамики. Энтропия

Определение обратимых и необратимых процессов. Второй закон термодинамики применительно к тепловым машинам. Введение понятия энтропии в рамках термодинамического метода. Неравенство Клаузиуса. Принцип возрастания энтропии. Теория тепловой смерти Вселенной и ее критика.

Определение энтропии в рамках статистического метода. Обоснование принципа возрастания энтропии с использованием микроканонического распределения Гиббса.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: