Физика

Курс лекций: "Физика" (сдо-геосервер)

Программа предназначена для студентов географического факультета (специальность «Геология»). В ней предусмотрено изложение основ курса общей физики. Курс читается в течение одного семестра. Выводы многих физических закономерностей предусмотрено давать в упрощенном виде, так как математическая подготовка студентов данной специальности ограничивается кратким курсом высшей математики; в ряде случаев обоснование сложных закономерностей ограничивается качественно-теоретическим обоснованием. Вместе с тем, курс представляет собой систематическое и последовательное изложение основ физики.

         В программу включены также вопросы описания физической аппаратуры и методов измерения.

Объем учебной работы: лекций – 36 час., КСР – 10 час., лаб. – 20 час.

Отчетность: экзамен.

 

Для студентов специальностей «География» и «Геоэкология» содержится курс "ОСНОВЫ ГЕОФИЗИКИ" 

Общее количество часов — 30 часов

количество лекционных часов – 20,

количество часов семинара – 10.

 

Программа для геологов:

↑ Программа лекционного курса

         Кинематика точки. Предмет и задачи механики. Прямая и обратная задачи механики. Относительность движения. Системы отсчета. Системы координат. Скалярные и векторные величины. Элементы векторной алгебры. Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Виды и характеристики механических движений. Перемещение, путь. Скорости и  ускорения материальной точки. Длина пути. Тангенциальное и нормальное ускорения. Cвязь угловых и линейных характеристик движения материальной точки.

         Динамика материальной точки и системы точек. Понятие о видах взаимодействия и силах. Виды сил. Масса. Законы Ньютона. Импульс силы. Движение центра масс системы. Закон изменения и сохранения количества движения.

Силы при криволинейном движении материальной точки.

         Силы в классической механике. Гравитационные силы. Силы тяготения. Закон всемирного тяготения. Движение планет и искусственных спутников Земли. Зависимость ускорения свободного падения от высоты и географической широты. Гравиметрический метод разведки ископаемых. Приливы.

Упругие силы. Виды упругих деформаций Закон Гука для деформаций растяжения, сдвига и кручения. Диаграмма растяжения.

Силы трения. Закон Кулона.

         Работа и энергия. Работа силы, энергия и мощность. Работа некоторых сил. Кинетическая и потенциальная энергии.  Потенциальная энергия упруго деформированного тела и   потенциальная энергия тяготения. Закон сохранения и превращения энергии в механике.

↑ Движение твердого тела: Понятие о видах движения твердого тела (поступательном, вращательном и плоском). Момент силы. Момент инерции. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Уравнение моментов. Теорема о переносе осей. Закон сохранения момента количества движений. Центробежные силы инерции. Сила Кориолиса и ее роль на Земле.

         Механика жидкостей и газов. Сжимаемость жидкостей и газов. Понятие об абсолютно несжимаемой жидкости. Стационарный поток. Поле скоростей, линии и трубки тока. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли,  его  частные случаи и применения. Выветривание поверхности Земли.

Гармонические колебания. Гармонические колебания. Характеристики колебательного движения. Уравнение свободных гармонических колебаний.  Математический и пружинный маятники. Физический маятник. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс.

         Упругие волны. Виды волн (поперечные и продольные). Характеристики волновых процессов: длина волны, скорость распространения. Формула бегущей волны. Отражение волн. Интерференция волн.

Звуковые волны. Распространение звука в твердых, жидких и газообразных средах. Ультразвук и инфразвук. Локация.

         Состояние вещества. Равновесные процессы. Основные положения молекулярно кинетической теории. Параметры, определяющие состояние вещества (температура, давление, объем). Равновесное и неравновесное состояния. Идеальный газ. Равновесные изопроцессы для идеального газа.

         Молекулярно кинетическая теория. Распределение молекул газа по скоростям. Распределение Больцмана и барометрическая формула.

Явления переноса в газах (диффузия, теплопроводность, вязкость).

         Первое и второе начала термодинамики. Работа, теплота и внутренняя энергия вещества. Число степеней свободы молекул. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Первое начало термодинамики для изопроцессов.

Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы. Цикл Карно. Теоремы Карно. Второе начало термодинамики. Реальные газы.

Силы взаимодействия между молекулами. Уравнение состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Переход из газообразного состояния в жидкое. Насыщенные пары и их свойства. Критическое состояние вещества.

         Электростатическое поле. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Линии напряженности. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение.  Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Разность потенциалов и потенциал. Эквипотенциальные поверхности. Теорема о циркуляции вектора напряженности.

         Проводники в электростатическом поле. Постоянный электрический ток. Явление электростатической индукции. Электрическое поле заряженных проводников. Электростатическая защита. Электроемкость. Конденсаторы. Соединения конденсаторов. Энергия электростатического поля.

Характеристики постоянного тока. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи. Зависимость удельного сопротивления от температуры. Сверхпроводимость. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.

         Магнитное поле. Электромагнитная индукция. Взаимодействие двух элементов тока (Закон Ампера). Индукция магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Теорема о магнитной циркуляции. Действие магнитного поля на проводник с током. Действие электрического и магнитного полей на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитное поле Земли.

Закон электромагнитной индукции Фарадея. Вихревое электрическое поле. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

Получение синусоидального переменного тока. Закон Ома для цепей переменного тока с омическим сопротивлением, емкостью, индуктивностью. Мощность переменного тока.

         Основы фотометрии. Интерференция света. Корпускулярная и волновая теория света. Световой поток. Интенсивность. Сила света и освещенность.

Когерентные источники оптических излучений. Оптическая разность хода. Интерференция света от двух когерентных источников и способы ее получения. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины.

         Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция на круглом отверстии и круглом экране. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке.

         Поляризация света. Тепловое излучение. Взаимодействие света с веществом. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поляризационные приспособления. Вращение плоскости поляризации. Определение концентрации активных веществ.

Равновесное излучение. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения. Формула Планка.

Дисперсия. Поглощение света веществом. Закон Бугера. Люминесценция. Внешний фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна.

         Строение атома. Модели атома. Постулаты Бора и объяснение спектральных закономерностей. Гипотеза де Бройля. Квантовые числа. Принцип действия лазера.

         Строение ядра. Ионизирующие излучения. Состав ядер. Изотопы. Энергия связи частиц в ядре. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Радиоактивные методы датировки.

Виды ионизирующих излучений. Методы их наблюдения. Биологическое действие ионизирующих излучений.