Раздел “Механика”
(для всех групп 1-го
семестра факультетов ”Б”, ”К”)
ЛЕКЦИИ
1-я
неделя. Вводная
лекция.
2-я
неделя. Кинематика.
Система отсчета. Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Путь. Перемещение.
Скорость. Компоненты скорости по координатным осям.
Вычисление пройденного пути.
Ускорение. Компоненты ускорения по координатным осям.
Тангенциальное и нормальное ускорения.
Твердое тело. Число степеней свободы твердого тела.
Поступательное движение твердого тела. Вращение вокруг неподвижной оси. Угловая
скорость. Угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными скоростями и
ускорениями. Плоское движение твердого тела. Произвольное движение твердого
тела.
3-я
неделя. Динамика
материальной точки. Границы применимости ньютоновской механики.
Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразования
Галилея. Первый закон Ньютона. Масса и импульс тела.
Второй
закон Ньютона как уравнение движения. Начальные условия. Единицы и размерности
физических величин.
Третий закон Ньютона. Конечность скорости распространения
взаимодействия.
4-я
неделя. Виды
взаимодействия. Фундаментальные силы. Закон всемирного
тяготения. Закон Кулона. Сила Лоренца. Силы трения. Сухое и жидкое трения.
Трение покоя. Сила тяжести и вес. Упругие силы.
5-я
неделя. Законы
сохранения. Силы внутренние и внешние. Замкнутая система. Интегралы
движения. Сохраняющиеся величины. Связь законов сохранения со свойствами
пространства и времени.
Кинетическая энергия. Работа. Мощность. Консервативные и
неконсервативные силы. Работа силы тяжести, силы упругости. Работа центральной
силы.
Потенциальная
энергия частицы во внешнем поле сил. Полная механическая энергия частицы.
6-я
неделя. Связь между
потенциальной энергией и силой. Условия равновесия механической системы
с одной степенью свободы. Потенциальная яма и потенциальный барьер. Финитное и
инфинитное движения.
Кинетическая энергия системы частиц. Потенциальная
энергия системы частиц во внешнем потенциальном поле. Потенциальная энергия
взаимодействия частиц (случай центральных сил).
7-я
неделя. Полная
механическая энергия системы частиц. Приращение кинетической энергии,
полной механической энергии системы взаимодействующих частиц, находящихся во
внешнем поле. Закон сохранения энергии.
Импульс системы частиц. Закон сохранения импульса. Центр
масс. Система центра масс. Лабораторная система отсчета.
8-я
неделя. Соударение
двух тел. Абсолютно неупругий удар. Абсолютно упругий центральный удар
шаров.
Момент импульса относительно точки и относительно оси. Плечо
импульса. Момент силы. Плечо силы. Пара сил. Уравнение для производной момента
импульса по времени.
Момент импульса системы материальных точек. Закон
сохранения момента импульса. Движение в центральном поле сил (качественно).
Космические скорости.
9-я
неделя. Неинерциальные
системы отсчета. Силы инерции. Центробежная сила инерции. Зависимость
ускорения свободного падения от широты местности. Сила Кориолиса.
Принцип эквивалентности. Масса инертная и масса
гравитационная.
10-я
неделя. Механика
твердого тела. Движение центра масс твердого тела. Момент импульса
твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.
Момент инерции. Теорема Штейнера. Уравнение динамики для
тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Условия равновесия твердого тела.
11-я
неделя. Кинетическая
энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Работа,
совершаемая внешними силами при вращении твердого тела. Сопоставление формул
механики вращательного движения с аналогичными формулами механики
поступательного движения.
Динамика плоского движения тела. Угловое ускорение
твердого тела при плоском движении. Кинетическая энергия твердого тела при
плоском движении.
Законы динамики твердого тела.
12-я
неделя. Гироскопы.
Гироскопический эффект. Прецессия гироскопа.
Механика несжимаемой жидкости. Линии и трубки тока.
Неразрывность струи. Уравнение Бернулли. Истечение жидкости из отверстия. Силы
внутреннего трения.
Ламинарное и турбулентное течения. Движение тел в
жидкостях и газах.
13-я
неделя. Основы
специальной теории относительности и релятивистская механика.
Фундаментальные опыты, лежащие в основе теории относительности. Принцип
относительности Эйнштейна. Принцип постоянства
скорости света.
Относительность понятия одновременности. Четырехмерное
пространство-время.
Мировая точка. Мировая линия. Интервал. Преобразования
Лоренца.
14-я
неделя. Длина тела в разных системах отсчета. Промежуток
времени между событиями. Собственное время. Инвариантность интервала.
Времениподобные и пространственноподобные интервалы. Преобразование скоростей.
15-я
неделя. Релятивистские выражения для энергии и импульса
частицы.
Преобразование
импульса и энергии. Энергия покоя. Взаимосвязь массы и энергии.
Частицы с нулевой массой. Понятие о 4-х векторах в специальной теории
относительности.
16-я
неделя. Релятивистское
уравнение динамики частицы (второй закон Ньютона). Представление об
общей теории относительности. Экспериментальные подтверждения общей теории
относительности: красное, гравитационное смещения частоты спектральных линий,
прецессия перигелия Меркурия, искривление светового луча в гравитационном поле Солнца.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
|
1. |
53 С12 |
Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1.- М.:
Наука, 1998 |
|
2. |
53 С12 |
Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1.- М.:
Астрель - АСТ, 2004 |
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
|
1. |
530.1 К45 |
Киттель Ч. и др. Механика. - М.: Наука, 1971,
1975, 1983 |
|
2. |
531 И83 |
Иродов И.Е. Основные законы механики. - М.:
Высшая школа, 1985. |
|
3. |
532 Ф33 |
Федоров В.Ф. Элементы гидродинамики. - М.: МИФИ,
1994, 2005 |
УПРАЖНЕНИЯ
1-е занятие. Вводная беседа о физическом
практикуме
МИФИ 1-го
семестра.
Методика
решения физических задач
2-3-е занятия. Кинематика материальной точки.
4-е занятие. Кинематика вращательного движения.
5-е занятие. Динамика материальной точки.
6-е занятие. Работа. Мощность.
7-е занятие. Закон сохранения энергии.
8-е занятие. 1-я контрольная работа:
1. кинематика
материальной точки; кинематика
вращательного движения;
2. динамика материальной точки;
3. работа, мощность, энергия.
9-е занятие. Импульса. Закон сохранения импульса.
10-е занятие. Момент импульса. Закон сохранения
момента импульса.
11-е занятие. Неинерциальные системы отсчета.
12-е занятие. Момент импульса твердого тела.
13-е занятие. Момент инерции. Кинетическая энергия
твердого
тела.
14-е занятие. Законы динамики твердого тела.
15-е занятие. 2-я контрольная работа.
1.
импульс, закон сохранения импульса;
2.
момент импульса, закон сохранения момента импульса;
3.
динамика твердого тела.
16-е занятие. Специальная теория относительности.
ЛИТЕРАТУРА К УПРАЖНЕНИЯМ
ОСНОВНАЯ
|
1. |
53 С12 |
Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по
общей физике. - М.: Астрель - АСТ,
2001. |
|
2. |
53 И83 |
Иродов И.Е. Задачи по общей физике. - М.: Наука, 1998, 2003, 2004 |
|
3. |
517 M54 |
Методические рекомендации к использованию понятий производной и интеграла
в курсе общей физике. Составитель Бабаджан Е.И., М.: МИФИ, 2005, 16 с. |
|
4. |
53 С23 |
Сборник качественных вопросов и задач по общей физике. Бабаджан Е.И.,
Гервидс В.И., Дубовик В.М., Нерсесов Э.А. М.: Наука, 1990, Физматлит, 2005 |
ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ
(в лабораториях «Механика» А-312, А-316).
Каждый студент обязан выполнить по индивидуальному графику 7
лабораторных работ.
ЛИТЕРАТУРА К ФИЗИЧЕСКОМУ ПРАКТИКУМУ
ОСНОВНАЯ
|
1. |
53 Л12 |
Лабораторный практикум “Измерительные приборы”
/Под редакцией Нерсесова Э.А./ - М.: МИФИ, 1998, 2004 |
|
2. |
531 Л12 |
Лабораторный практикум “Механика” /Под редакцией
Нерсесова Э.А./ - М.: МИФИ, 1998, 2004 |
|
3. |
531 Л12 |
Лабораторный практикум “Механика твердого тела”
/Под редакцией Попова В.Д./ - М.: МИФИ, 2002. |
|
4 |
53 C24 |
Светозаров В.В. Элементарная обработка
результатов измерений. Учебное пособие. – М.: МИФИ, 2005, 52 с. |