Колонка. Коллоквиум 1 2021 (У). Законы Ньютона. Понятия массы и импульса тела. Принцип суперпозиции сил. Импульс силы
 Скачать 17.68 Kb.
|
|
ТЕМЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ НА КОЛЛОКВИУМЕ № 1 (Осень 2021 г.) Для групп 1А11, 1А12, 1А13, 1А14, 1А15, 1Д11, 1Д12, 8Е11, 8Е12, 8Т11, 8Т12 (1-ый курс, Физика 1.1 (У)) Лектор: к.ф.-м.н., доцент Святкин Л.А. Предмет физики. Роль теории и эксперимента в физике. Три модели в механике. Система отсчета. Кинематические уравнения движения материальной точки в векторном и скалярном виде. Радиус-вектор, путь, перемещение, скорость, нормальное и тангенциальное ускорения (вывод формулы для тангенциального ускорения). Принцип независимости движения. Законы Ньютона. Понятия массы и импульса тела. Принцип суперпозиции сил. Импульс силы. Понятие центра масс системы материальных точек. Основное уравнение динамики поступательного движения произвольной системы тел (теорема о движении центра масс). Закон сохранения импульса. Замкнутая система тел. Движение тел с переменной массой. Уравнения Мещерского и Циолковского (c выводом). Четыре типа взаимодействий и их характеристики. Фундаментальные силы. Сила тяжести и вес тела. Силы трения. Зависимость силы трения от величины приложенной внешней силы. Движение по наклонной плоскости. Упругие силы. Упругая и пластическая деформации. Диаграмма растяжения (самостоятельно). Закон Гука. Одностороннее растяжение (сжатие) стержня. Модуль Юнга. Деформация сдвига. Понятия относительного сдвига и модуль сдвига. Кинетическая энергия материальной точки (с выводом). Элементарная и полная работа. Мощность. Консервативные и диссипативные силы. Работа по замкнутому контуру. Потенциальная энергия и ее связь с силой. Условие равновесия механической системы. Закон сохранения механической энергии. Диссипативная система. Применение законов сохранения для описания удара точечных частиц. Абсолютно упругий и неупругий удары: привести уравнения для скоростей частиц после удара. Кинематика вращательного движения твердого тела. Псевдовектор угла поворота. Угловая скорость, ее модуль и направление. Угловое ускорение, его модуль и направление при ускоренном и замедленном движении. Связь линейной и угловой скорости, тангенциального и углового ускорения. Момент силы и момент импульса для частицы и системы частиц (твердого тела) относительно точки и оси. Основной закон динамики вращательного движения твердого тела вокруг точки и оси. Момент инерции. Теорема Штейнера с доказательством. Вывод формул для расчета момента инерции однородных тел простой формы: шар, сфера, диск, обруч, тонкий стержень. Гироскоп и его применение. Свойства гироскопа с тремя степенями свободы. Элементарная теория прецессии гироскопа. Нутации гироскопа. Кинетическая энергия твердого тела. Работа при вращательном движении. Закон сохранения момента импульса. Связь законов сохранения с симметрией пространства и времени. Законы сохранения как принципы запрета. Теория тяготения Ньютона. Опыт Кавендиша. Законы Кеплера. Напряженность и потенциал гравитационного поля (понятия эквипотенциальных поверхностей и силовых линий поля). Работа в поле тяготения. Первая, вторая и третья космические скорости (с выводом формул). Зависимость напряженности гравитационного поля однородного шара/сферы от расстояния. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции (с выводом формул). Понятия центростремительной и центробежной сил. Сила Кориолиса. Принцип относительности Галилея. Преобразования координат по Галилею. Закон сложения скоростей в механике Галилея. Инвариантность скорости света (суть и результаты опыта Майкельсона-Морли). Принцип относительности Эйнштейна. Постулаты Эйнштейна. Преобразование координат Лоренца. Четырехмерное пространство и пространственно-временной интервал. Одновременность событий в СТО. Сокращение длины и замедление времени в механике Эйнштейна (с выводом). Сложение скоростей в релятивистской механике (с выводом из преобразований координат Лоренца). Релятивистское выражение для кинетической энергии, импульса, массы. Связь полной энергии с импульсом частицы. Взаимосвязь массы и энергии покоя. Виды и признаки колебаний. Гармонические колебания и их параметры. Графики смещения, скорости и ускорения частицы, колеблющейся по гармоническому закону. Получение уравнения свободных колебаний для пружинного, математического и физического маятника (по выбору преподавателя). Свободные затухающие колебания: уравнение и его решение. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные механические колебания: уравнение и его решение. Условие резонанса: привести резонансные кривые. |