Фізичні основи класичної механіки

Механічний рух як найпростіша форма руху матерії. Ознайомлення з властивостями простору і часу, що лежать в основі класичної (ньютонівської) механіки. Елементи кінематики матеріальної точки. Швидкість і прискорення точки як похідні радіуса-вектора за часом. Нормальне і тангенціальне прискорення. Радіус кривизни траєкторії. Поступальний рух твердого тіла.

Динаміка матеріальної точки і поступального руху твердого тіла. Закон інерції і інерціальні системи відліку. Закони динаміки матеріальної точки і системи матеріальних точок. Зовнішні і внутрішні сили. Центр мас (центр інерції) механічної системи і закон його руху. Закон збереження імпульсу.

Енергія як універсальна міра різних форм руху і взаємодії. Робота змінної сили. Кінетична енергія механічної системи і її зв’язок з роботою зовнішніх і внутрішніх сил, прикладених до системи.

Поле як форма матерії, що здійснює силову взаємодію між частинками речовини. Потенціальна енергія матеріальної точки в зовнішньому силовому полі і її зв’язок із силою, що діє на матеріальну точку. Поняття про градієнт скалярної функції координат. Поле центральних сил. Потенціальна енергія системи. Закон збереження механічної енергії. Дисипація енергії. Закон збереження і перетворення енергії як прояв незнищуваності матерії і її руху. Застосування законів збереження до зіткнення пружних і непружних тіл.

Елементи кінематики обертального руху. Кутова швидкість і кутове прискорення, їхній зв’язок з лінійними швидкостями і прискореннями точок тіла, що обертається. Момент сили і момент імпульсу механічної системи. Момент сили щодо осі. Момент імпульсу тіла щодо нерухомої осі обертання. Момент інерції тіла щодо осі. Рівняння динаміки обертального руху твердого тіла щодо нерухомої осі. Кінетична енергія тіла, що обертається. Закон збереження моменту імпульсу і його зв'язок з ізотропністю простору.

Неінерціальні системи відліку. Сили інерції.

Елементи спеціальної (окремої) теорії відносності

Перетворення Галілея. Механічний принцип відносності. Постулати спеціальної теорії відносності. Перетворення Лоренца. Поняття одночасності. Відносність довжин і проміжків часу. Інтервал між подіями і його інваріантість стосовно вибору інерціальної системи відліку як прояв взаємозв’язку простору і часу. Релятивістський закон додавання швидкостей. Релятивістський імпульс. Основний закон релятивістської динаміки матеріальної точки. Релятивістський вираз для кінетичної енергії. Взаємозв’язок маси й енергії. Енергія зв’язку системи. Співвідношення між повною енергією й імпульсом частинки. Межа застосовності класичної (ньютонівської) механіки.

Основи молекулярної фізики і термодинаміки

Статистичний метод дослідження і його зв’язок з ученням діалектичного матеріалізму про співвідношення випадковості і необхідності. Термодинамічний метод дослідження. Термодинамічні параметри. Рівноважні стани і процеси, їхнє зображення на термодинамічних діаграмах Виведення рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеальних газів для тиску і його порівняння з рівнянням Клапейрона-Менделєєва. Середня кінетична енергія молекул. Молекулярно-кінетичне тлумачення термодинамічної температури. Число ступенів свободи молекули. Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями свободи молекул. Внутрішня енергія ідеального газу. Робота газу при зміні його об’єму. Кількість теплоти. Теплоємність. Перший закон термодинаміки. Застосування першого закону термодинаміки для ізопроцесів і адіабатичного процесу ідеального газу. Залежність теплоємності ідеального газу від виду процесу. Класична молекулярно-кінетична теорія теплоємностей ідеальних газів і її обмеженість.

Закон Максвелла для розподілу молекул ідеального газу за швидкостями і енергіями теплового руху. Барометрична формула. Закон Больцмана для розподілу частинок у зовнішньому потенціальному полі. Середнє число зіткнень і середня довжина вільного пробігу молекул. Час релаксації. Явища переносу в термодинамічно нерівноважних системах. Дослідні закони дифузії, теплопровідності і внутрішнього тертя. Молекулярно-кінетична теорія цих явищ.

Зворотні і незворотні процеси. Круговий процес (цикл). Теплові двигуни і холодильні машини. Цикл Карно і його ККД для ідеального газу. Другий закон термодинаміки. Незалежність ККД циклу Карно від природи робочого тіла. Ентропія. Ентропія ідеального газу. Статистичне тлумачення другого закону термодинаміки. Критика ідеалістичного тлумачення другого закону термодинаміки.

Відхилення від законів ідеальних газів. Реальні гази. Сили і потенціальна енергія міжмолекулярної взаємодії. Ефективний діаметр молекул. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Порівняння ізотерм Ван-дер-Ваальса з експериментальними. Фазові переходи I і II роду. Критичний стан. Внутрішня енергія реального газу. Особливості рідкого і твердого станів речовини.