Физика Шпаргалка

1. Три способа задания движения материальной точки. Векторы скорости и ускорения материальной точки и их проекции на оси декартовой системы координат. Касательное и нормальное ускорения. 

2. Меры действия на материальный объект (сила, момент силы, работа и мощность).

3. Меры движения материальной точки (импульс, момент импульса, кинетическая энергия). 

4. Кинематика поступательного и вращательного движения твердого тела. Скорости и ускорения.

5. Формулы связи линейных и угловых кинематических величин в скалярном и векторном виде.

6. Законы изменения импульса, момента импульса и кинематической энергии точки. 

7. Законы изменения мер движения системы материальных точек и условия их сохранения. Закон сохранения проекции момента импульса. Скамья Жуковского. 

8. Теорема о движении центра масс. Основное управление динамика вращательного движения твердого тела. Осевые моменты инерции твердого тела и их механический смысл. Теорема Штейнера.

9. Гироскоп. Прецессия гироскопа в поле сил тяжести.

10. Кинетическая энергия твердого тела в поступательном и вращательном движении. Закон изменения кинетической энергии в дифференциальной и интегральной формах записи. 

11. Потенциальная энергия (определение) и примеры ее расчета для консервативных сил.

12. Механические колебания. Уравнение движения одномерного осциллятора, его кинетическая, потенциальная и полная энергия. Дифференциальное уравнение осциллятора.

13. Сложение двух взаимно-перпендикулярных колебаний с одинаковыми частотами.

14. Сложение колебаний одинаковых направлений (с одинаковыми частотами – векторная диаграмма, с близкими частотами – биение). 

15. Затухающие колебания (составление и решение дифференциального уравнения движения).

16. Вынужденные колебания (составление и решение дифференциального уравнения движения). Векторная диаграмма. Резонанс.

17. Механика текучих сред. Методы Лангранжа и Эйлера. Уравнения неразрывности и Бернулли.

18. Механические волны в сплошных средах. Виды волн. Уравнение волны и волновое уравнение. 

19. Дисперсия волн. Пакет из двух волн. Формула Релея для групповой скорости. Локализованный волновой пакет.

20. Энергия упругой гармонической волны. Связь скорости волны с модулями упругих деформаций. Плотность энергии упругой волны. Поток энергии волны. Вектор Умова. Интенсивность волны. 

21. Постулаты Эйштейна в СТО и их следствия. Преобразования Лоренца (прямое и обратное).

22. Эффекты замедления хода времени. Эффект сохранения длины. Преобразования для проекций скоростей в СТО. Интервал между двумя событиями. 

23. Основное уравнение релятивистской динамики (аналог 2-го закона Ньютона). Преобразования массы и силы (при переходе от собственной системы к другой инерциальной системе).

24. Энергия и кинетическая энергия свободной частицы. Связь энергии и импульса в СТО.

25. Введение в квантовую механику. Соотношения между волновыми и корпускулярными характеристиками света. Связь между импульсом и длиной волны фотона. Масса покоя фотона.

26. Волновые свойства микрочастиц. Гипотеза Луи ле Бройля. Волновая функция свободной квантовой частицы как носитель информации о ее квантовом состоянии.

27. Гипотеза М. Борна для плотности вероятности распределения микрочастиц. Соотношения неопределенностей Гейзенберга. Принцип тождественности. Спин микрочастиц. 

28. Уравнение Шредингера для волновой функции (нестационарное уравнение). Вывод стационарного уравнения Шредингера для частицы в потенциальном поле.

29. Решение уравнения Шредингера для микрочастицы в прямоугольной потенциальной яме. Спектр энергии и графики плотности вероятности для частицы в прямоугольной потенциальной яме.

30. Уравнение Шредингера для гармонического квантового осциллятора. Спектр энергии. Понятие о туннельном эффекте. Коэффициент прозрачности для прямоугольного барьера. 

1. Теплота и работа как функции термодинамических процессов. Теплоемкости тела и вещества. Первое начало термодинамики и его применение для анализа изопроцессов.

2. Выводы уравнения для проекций адиабатического процесса (на примере идеального газа).

3. Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Энтропия как функция состояния.

4. Третье начало термодинамики. Свободная энергия, химический потенциал и потенциал Гиббса (для закрытых и открытых термодинамических систем).

5. Эргодическая гипотеза. Опыт Штерна. Скорости хаотического (теплового) движения атомов и молекул. Основное уравнение МКТГ. Молекулярно-кинетический смысл температуры.

6. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии. Классическая теория теплоемкости идеального газа. Адиабатическая постоянная и ее связь со степенями свободы атомов и молекул.

7. Сопоставление классической теории теплоемкости с экспериментом для водорода. Спектры энергии для колебательных и вращательных движений двухатомной молекулы.

8. Понятие о микро- и макросостояниях термодинамической системы. Статистический вес для классических и квантовых частиц (бозонов и фермионов). Статистический смысл энтропии системы.

9. Понятие о функциях распределения классических частиц. Функция Максвелла и ее использование для расчета.

10. Функция распределения Больцмана и барометрическая формула. Функции распределения Ферми Дирака и Бозе-Эйнштейна.

11. Изотермы реального вещества и фазовые переходы первого и второго рода. Фазовые диаграммы простых молекулярных систем. Уравнения равновесия фаз и формула Клапейрона-Клазиуса.

12. Критическая и тройная точки молекулярных систем. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы вал-дерваальсовского газа. Правило Максвелла. 

13. Определение параметров критической точки с помощью уравнения Ван-дер-Ваальса.

14. Внутренняя энергия, теплоемкость и энтропия реального газа (газа Ван-дер-Ваальса).

15. Эффект Джоуля-Томсона. Энтальпия и ее использование при анализе опыта Джоуля-Томсона.

16. Структура и механические свойства твердых тел. Типы кристаллических решеток. Дефекты. Решеточная теплоемкость для классической модели и понятие о моделях Эйнштейна и Дебая.

17. Поверхностные явления на границе жидкость – газ (смачивающие и несмачивающие жидкости, капилярность, краевой угол). Формула Лапласа для добавочного давления.

18. Явления переноса. Общие понятия и терминология. Законы трех явлений переноса.

1. Поле точечного заряда. Принцип суперпозиции. Поле электрического диполя.

2. Вывод теоремы Гаусса для поля точечного заряда в вакууме. Теорема о циркуляции вектора Е.

3. Вывод интегральной теоремы Гаусса для системы точечных и распределенных зарядов. Расчет характеристик поля равномерно заряженных тел (плоскости, нити, оболочки).

4. Действие электрического поля на диполь, помещенный в это поле (однородное и неоднородное). Потенциальная энергия диполя во внешнем электрическом поле.

5. Явление поляризации диэлектриков. Типы (виды) диэлектриков и механизмы их поляризации.

6. Интегральная теорема Гаусса для вектора электрического смещения (в веществе). Расчет поля равномерно заряженного (по объему) шара с диэлектрической проницаемостью.

7. Вывод уравнения для электростатистического поля в дифференциальной форме (в веществе) с помощью теоремы Остроградского-Гаусса и теоремы Стокса.

8. Электроемкость уединенного проводника, конденсатора и батарей конденсаторов.

9. Энергия заряженного конденсатора и электрического поля. Плотность энергии поля.

10. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме.

11. Правила Кирхгофа для разветвленных электрических цепей и их использование.

12. Теория Друде-Лоренца. Закон Ома и закон Видемана-Фринца. Недостатки и достоинства классической теории проводимости.