Динамика материальной точки. Силы. Классификация сил в механике

Силы. Классификация сил в механике. Законы Ньютона. Движение материальной точки в поле тяжести вблизи поверхности Земли. Закон Гука. Движение материальной точки под действием силы упругости. Сила трения. Сила сопротивления газа и жидкости. Движение материальной точки в присутствии сил трения или сопротивления. Закон всемирного тяготения. Движение небесных тел.

Законы сохранения.

Импульс тела и импульс силы. Второй закон Ньютона в форме закона сохранения импульса для материальной точки. Система материальных точек. Центр масс. Внутренние и внешние силы. Вывод закона сохранения импульса для системы материальных точек из 2-го и 3-го законов Ньютона. Формулировка закона сохранения импульса. Следствия из закона сохранения импульса. Примеры решения задач с помощью закона сохранения импульса. Кинетическая энергия материальной точки и работа силы. Второй закон Ньютона в форме связи изменения кинетической энергии материальной точки с работой силы. Зависимость работы от пути интегрирования. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия материальной точки. Формулировка закона сохранения энергии. Потенциальная энергия в поле тяжести. Упругая потенциальная энергия. Работа силы трения. Примеры решения задач с помощью законов сохранения импульса и энергии. Потенциальность фундаментальных сил и фундаментальность закона сохранения энергии.

Твердое тело.

Определение твердого тела как совокупности материальных точек, соединенных бесконечно жесткими связями. Момент инерции. Момент силы. Момент импульса. Векторы угла, углового ускорения и угловой скорости. Вывод уравнений движения твердого тела из законов Ньютона. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия твердого тела. Примеры движения твердых тел. Физический маятник. Гироскоп. Прецессия гироскопа. Карданов подвес. Влияние сил трения на движения твердого тела.

Введение в динамику сплошных сред.

Идеальная жидкость в статике. Закон Паскаля. Закон Архимеда. Понятие о сплошной среде. Условия корректности модели сплошной среды для реальных жидкостей и газов. Ламинарное движение сплошной среды. Уравнение Бернулли. Вязкость. Формула Пуазейля. Турбулентность. Число Рейнольдса.

Тема 2. Электричество и магнетизм.

Электростатика.

Электрические заряды и электрическое поле. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Напряженность поля точечного заряда. Принцип суперпозиции. Силовые линии. Работа при перемещении заряда в поле. Потенциальность электрического поля. Электрический потенциал. Калибровка потенциала. Потенциал точечного заряда. Поток вектора через замкнутую поверхность. Теорема Гаусса. Применения теоремы Гаусса. Поле равномерно заряженной плоскости. Поле внутри и вне плоского конденсатора. Поле внутри и вне заряженной сферы. Поле равномерно заряженной нити. Поле внутри и вне равномерно заряженного цилиндра. Примеры решения задач. Распределенный заряд. Теорема Гаусса в дифференциальной форме (уравнение Пуассона).

Металлы и диэлектрики в электрическом поле.

Проводники, диэлектрики, полупроводники. Идеальные и реальные проводники. Идеальный проводник в электрическом поле. Реальный проводник (металл) в электрическом поле. Скин-слой и время релаксации. Полость внутри металла. Принципы электростатической экранировки. Плотность энергии электрического поля. Энергия плоского конденсатора. Электрическая емкость системы из двух проводников. Электротехнические конденсаторы. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов. Электрический диполь. Диполь в однородном поле. Диэлектрик как система связанных диполей. Диэлектрик в электрическом поле. Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость. Конденсатор, заполненный диэлектриком. Плотность энергии электрического поля в диэлектрике. Примеры решения задач.

Электрический ток.

Понятие электрического тока. Единицы измерения силы электрического тока. Электрический ток в металлах, жидкостях (электролитах) и в плазме. Сопротивление проводника. Электротехнические резисторы. Электрическая цепь. Закон Ома для участка цепи. Источники тока и закон Ома для полной цепи. Параллельное и последовательное соединение проводников. Бесконечные резисторные цепочки. Разветвленные цепи. Законы Киргофа. Мощность в цепи постоянного тока.

Магнитостатика.

Магнитное поле, создаваемое движущимся зарядом. Магнитная индукция. Единицы напряженности магнитного поля и магнитной индукции. Сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле. Эффекты, связанные с магнитным полем. Эффект Холла. Масс-спектрометр. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Закон Ампера. Замкнутый ток. Силы, действующие на рамку с током в магнитном поле. Магнитный поток и теорема Гаусса для магнитного поля. Магнитное поле, создаваемое проводником с током. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Циркуляция магнитного поля по замкнутому контуру. Магнитное поле в центре кольца с током. Магнитное поле прямого провода. Магнитное поле внутри соленоида. Плотность энергии магнитного поля.

Поиск по сайту: