«УТВЕРЖДЕНЫ»
на заседании кафедры физики КурскГТУ
№ 4 от 15.12.2010 г.
Зав. кафедрой физики,
профессор В.М. Полунин
1. Экзаменационные вопросы по физике для студентов инженерно-технических специальностей 1 курс (1,2 семестры)
1.1. Физические основы механики
1. Физика как наука. Наиболее общие понятия и теории. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль измерения в физике. Предмет механики. Классическая и квантовая механика. Нерелятивистская и релятивистская механика. Кинематика и динамика. Основные физические модели: частица (материальная точка), система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда.
2. Понятия состояния в классической механике. Пространственно-временные отношения. Системы отсчета и описание движений. Кинематика поступательного движения. Элементы кинематики материальной точки: перемещение, скорость и ускорение.
3. Вращательное движение. Элементы кинематики материальной точки и тела, совершающих вращательное движение: угол поворота, угловые скорость и ускорение, их связь с линейными скоростью и ускорением.
4. Кинематика гармонических колебательных движений. Гармонические колебательные движения и их характеристики: смещение, амплитуда, период, частота, фаза, скорость и ускорение.
5. Методы сложения гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Сложение гармонических колебаний одного направления с близкими частотами. Биения.
6. Методы сложения гармонических колебаний. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
7. Основные понятия и определения динамики. Законы Ньютона. Динамика материальной точки. Современная трактовка законов Ньютона. Границы применимости.
8. Основная задача динамики. Уравнение движения. Основные виды сил: сила тяготения, тяжести, веса упругости и трения.
9. Понятие инерциальной и неинерциальной систем отсчета. Силы инерции. Сила Кориолиса. Описание движения в неинерциальных системах отсчета.
10. Динамика вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения: момент силы, момент импульса, момент инерции. Условие равновесия.
11. Момент инерции материальной точки и твёрдого тела относительно неподвижной оси вращения. Теорема Штейнера и её применение.
12. Основное уравнение динамики вращательного движения материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения.
13. Модель гармонического осциллятора. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение. Примеры гармонических осцилляторов: физический и математический маятники. Определение их периодов и частот. Понятие о связанных гармонических осцилляторах. Нормальные колебания (моды). Нелинейный осциллятор. Физические системы, содержащие нелинейность.
14. Модель гармонического осциллятора. Пружинный маятник. Признаки колебательной системы. Частица в узле кристаллической решётки как нелинейный осциллятор.
15. Свободные колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Характеристики затухающих колебаний: коэффициент затухания, декремент, логарифмический декремент затухания.
16. Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Резонанс.
17. Кинематика и динамика волновых процессов. Плоская стационарная и синусоидальная волна. Волновые процессы. Плоская монохроматическая волна. Уравнение бегущей волны. Волновой вектор, фазовая скорость, длина волны.
18. Интерференция и дифракция волн. Когерентные источники и волны. Стоячие волны. Узлы и пучности. Длина стоячей волны.
19. Упругие волны в газах, жидкостях. Эффект Доплера.
20. Упругие волны в твёрдых телах. Связь фазовой скорости с упругостью и плотностью тела. Энергетические характеристики упругих волн. Вектор Умова.
21. Работа и мощность в механике поступательного движения. Случай переменной силы. Единицы измерения. Работа и энергия. Энергия как универсальная мера различных форм движений и взаимодействий. Работа силы и её выражение через криволинейный интеграл.
22. Кинетическая и потенциальная энергия системы тел. Полная энергия. Консервативные силы. Закон сохранения энергии в механике. Потенциальная энергия тела, находящегося в поле тяготения другого тела.
23. Энергия системы, совершающей вращательное движение. Энергия системы, совершающей колебательное движение (с выводом соответствующих формул).
24. Потенциальная энергия и устойчивость системы. Внутренняя энергия. Энергия упругой деформации. Мощность.
25. Общефизический закон сохранения энергии. Закон сохранения энергии в механике и его применении.
26. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Центр инерции. Закон движения центра инерции.
27. Закон сохранения момента импульса и его применение. Вывод математического выражения для случая твёрдых тел. Уравнение моментов.
28. Закон сохранения момента импульса и его применение (гироскопический эффект).
29. Применение законов сохранения импульса и энергии к упругому и неупругому взаимодействиям. Выводы.
30. Системы отсчёта. Преобразования Галилея. Классический закон сложения скоростей. Инерциальные системы отсчёта.
31. Представления о свойствах пространства и времени в специальной теории относительности. Преобразования Лоренца для координат и времени. Инвариантность уравнений движения относительно преобразований Лоренца.
32. Следствия из преобразований Лоренца: сокращение движущихся масштабов длин, замедление движущихся часов, закон сложения скоростей.
33. Следствия из преобразований Лоренца: закон сложения скоростей в специальной теории относительности.
34. Релятивистский импульс. Уравнение движения релятивистской частицы. Принцип соответствия.
35. Работа и энергия релятивистской частицы. Полная энергия частицы. Закон взаимосвязи массы и энергии. Дефект массы. Четырехмерный вектор энергии-импульса частицы. Преобразования импульса и энергии.