1. Мета та завдання навчальної дисципліни
Метою викладання навчальної дисципліни "Фізика"є формування у студентів базових теоретичних знань та практичних навичок розв’язання фізичних задач, створення у студентів широкої теоретичної підготовки в галузі фізики, що дозволить майбутнім спеціалістам орієнтуватись в потоці науково-технічної інформації та забезпечити їм можливість використання фізичних законів в своєї галузі техніки.
Завдання: Формування у студентів наукового світогляду i сучасного фізичного мислення, ознайомлення студентів з методами фізичного дослідження, методами рішення конкретних задач з різних галузей фізики, формування навиків проведення фізичного експерименту. Формування уміння виділити конкретний фізичний зміст в прикладних задачах майбутньої спеціальності.
Загальні компетентності:
ЗК 1 Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.
ЗК 2 Здатність спілкуватися іноземною мовою.
ЗК 3 Здатність здійснення безпечної діяльності, прагнення до збереження навколишнього середовища.
ЗК 4 Здатність використання інформаційних і комунікаційних технологій.
ЗК 5 Здатність працювати у команді.
ЗК 6 Здатність генерувати нові ідеї (креативність).
ЗК 7 Здатність приймати обґрунтовані рішення.
ЗК 8 Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.
ЗК 9 Здатність реалізувати свої права і обов'язки як члена суспільства, усвідомлювати цінності громадянського (вільного демократичного) суспільства та необхідність його сталого розвитку, верховенство права, прав і свобод людини і громадянина і Україні.
ЗК 10 Здатність зберігати та примножувати моральні, культурні, наукові цінності і досягнення суспільства на основі розуміння історії та закономірностей розвитку предметної області, її місця у загальній системі знань про природу і суспільство та у розвитку суспільства, техніки і технологій, використовувати різні види та форми рухової активності для відпочинку та ведення здорового способу життя.
Фахові компетентності:
ФК 3 Здатність призначати оптимальні матеріали для елементів конструкцій.
ФК7 Здатність використовувати інформаційні і комунікаційні технології та спеціалізоване програмне забезпечення при навчанні та у професійній діяльності.
ФК 9 Здатність визначати структуру та основні параметри елементів механічних систем виходячи з їх призначення і умов функціонування.
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен
знати:
- основні фізичні явища;
- фундаментальні закони природи;
- правила класичної та сучасної фізики;
- методи фізичних досліджень;
- внутрішні зв'язки між окремими розділами науки;
- основні числові значення фізичних величин у природі та в техніці;
вміти:
- використовувати знання з курсу фізики при вивченні відповідних дисциплін за фахом;
- встановлювати зв'язок між явищами навколишнього світу на основі знання законів фізики та фундаментальних фізичних експериментів;
- застосувати фундаментальні закони фізики при розгляді окремих явищ, поєднуючи їх фізичну суть з аналітичними співвідношеннями;
- визначити загальні риси і суттєві відмінності змісту фізичних явищ та процесів, межі застосування фізичних законів;
- використовувати теоретичні знання для розв’язку задач різного типу, приймати обґрунтовані рішення;
- складати план практичних дій щодо виконання експерименту, користуватися вимірювальними приладами, обладнанням, обробляти результати дослідження, робити висновки щодо отриманих результатів;
- пояснювати принцип дії простих пристроїв, механізмів та вимірювальних приладів з фізичної точки зору;
- аналізувати графіки залежностей між фізичними величинами, робити висновки;
- правильно визначати та використовувати одиниці фізичних величин.
Для кращого засвоєння теоретичного матеріалу дисципліни протягом семестру заплановано виконання самостійних завдань у вигляді рефератів і індивідуальних завдань по розв’язанню задач.
Програма навчальної дисципліни
Змістовий модуль 1. Механіка
1.1 Кінематика.
Вступ. Предмет, задачі та зміст дисципліни. Історичний огляд розвитку фізики. Кінематика матеріальної точки. Рівняння руху матеріальної точки. Швидкість. Прискорення. Тангенціальне та нормальне прискорення. Рівноприскоренний прямолінійний рух. Класифікація механічного руху. Кінематика обертального руху. [1]с.5-49; [4]с.5-19.
1.2 Динаміка поступального руху.
Класифікація сил в динаміці. Маса і сила. Закони Ньютона. Закон збереження імпульсу. Енергія, робота і потужність. Кінетична енергія. Потенціальна енергія. Закон збереження енергії. Сила, як градієнт потенціальної енергії. Неінерціальні системи відліку. Сили інерції. [1]с.50-63; [4]с.20-39.
1.3 Динаміка обертального руху.
Основні поняття динаміки обертального руху. Основне рівняння динаміки обертального руху. Момент інерції тіла відносно осі. Теорема Штейнера. Закон збереження моменту імпульсу. Кінетична енергія тіла, що обертається. Робота зовнішних сил при обертанні твердого тіла. Аналогії обертального та поступального руху. [1]с.103-146; [4]с.79-92.
1.4 Механіка рідин і газів.
Рівняння нерозривності струмини. Рівняння Бернуллі. В’язкість. Ламінарна і турбулентна течія. Рух тіл у рідинах і газах. [1]с.90-99.
1.5 Теорія відносності.
Елементи спеціальної теорії відносності. Перетворення Галілея. Механічний принцип відносності. Перетворення Лоренца. Наслідки перетворень Лоренца. Поняття одночасності, відносність довжин і проміжків часу. Релятивістський закон додавання швидкостей. Елементи релятивістської динаміки. Взаємозв’язок маси і енергії.[2]с.48-53; [5]с.39-41.
Змістовий модуль 2. Молекулярна фізика і термодинаміка
2.1 Молекулярна фізика.
Молекулярно-кінетична теорія ідеального газу. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу. Розподіл Максвелла молекул ідеального газу за швидкостями. Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями вільності молекул. Явища переносу. Теплопровідність, дифузія і внутрішнє тертя. [1]с.103-146; [4]с.79-92.
2.2 Термодинаміка
Перший закон термодинаміки. Робота газу при зміні його об’єму. Теплоємність. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів. Адіабатний процес. Коловий процес. Теплові двигуни і холодильні машини. Цикл Карно і його коефіцієнт корисної дії для ідеального газу. Ентропія. Другий закон термодинаміки. [1]с.168-199; [4]с.93-104.
2.3 Реальні гази.
Рівняння Ван-дер-Ваальса. Ізотерми Ван-дер-Ваальса. Фазові переходи I і II роду. Внутрішня енергія реального газу. [2]с.48-94; [4]с.105-116.
Змістовий модуль 3. Основи електростатики і електродинаміки
3.1 Електричне поле у вакуумі.
Електричний заряд. Закон збереження заряду. Закон Кулона. Електричне поле і його характеристики. Напруженість електричного поля. Потенціал електричного поля. Зв’язок між напруженістю та потенціалом електричного поля. Потік вектора напруженості електричного поля. [2]с.95-101; [4]с.117-136.
3.2 Теорема Остроградського – Гаусса.
Теорема Остроградського – Гаусса для електростатичного поля у вакуумі. Обчислення напруженості поля різних тіл. Циркуляція вектора напруженості електростатичного поля. [2]с.101-106; [4]с125-133.
3.3 Електричне поле в діелектриках.
Поляризація діелектриків. Теорема Остроградського – Гаусса для електростатичного поля в діелектрику. Електричне зміщення.Сегнетоелектрики.[2]с.107-114; [4]с.137-143.
3.4 Провідники в електричному полі.
Розподіл електричних зарядів у провіднику. Електроємність. Конденсатори. Енергія електричного поля. [2]с.115-122; [4]с.143-151.
3.5 Постійний струм. Характеристики електричного струму. Класична електронна теорія електропровідності металів. Закон Ома. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кірхгофа. [2]с.123-132; [4]с.147-169.
3.6 Работа виходу електрону з металу. Струм в газах. Плазма.[2]с.133-143; [4]с.164-169.
Змістовий модуль 4. Електромагнетизм
4.1 Електромагнетизм.
Магнітне поле і його характеристики. Закон Біо-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Сила Лоренца. Закон повного струму магнітного поля у вакуумі. Теорема Остроградського-Гаусса для магнітного поля. Дія магнітного поля на електричний заряд. [1]с.227-244; [4]с.170-182.
4.2 Явище електромагнітної індукції.
Закон Фарадея. Обертання рамки у магнітному полі. Вихрові струми. Явище самоіндукції. Індуктивність. Явище взаємної індукціі. Трансформатор. Енергія магнітного поля. [2]с.171-179; [4]с.183-197.
4.3 Магнітні властивості речовини.
Діамагнетики. Парамагнетики. Феромагнетики. [1]с.245-250; [5]с.340-354.
4.4 Основи теорії Максвелла.
Основи теорії Максвелла для електромагнітного поля. Струм зміщення. Рівняння Максвелла для електромагнітного поля. [2]с.180-185; [4]с.198-205.
Змістовий модуль 5. Коливання і хвилі
5.1 Гармонічні коливання.
Характеристики гармонічних коливань. Гармонічний осцилятор. Пружинний, математичний та фізичний маятники. Складання гармонічний коливань. [2]с.25-32; [4]с.57-60.
5.2 Згасаючі і вимушені механічні коливання.
Згасаючі коливання та їх характеристики. Вимушені коливання. Залежність амплітуди та фази коливань від частоти вимушуючої сили. Явище резонансу. [2]с.33-373; [4]с.60-68.
5.3 Змінний струм.
Активний, ємнісний та індуктивний опір. Складання напруги у колі змінного струму. Резонанси токів та напруг. [8]с.235-239; [5]с.359-362.
5.4 Хвилі.
Поперечні та поздовжні хвилі. Рівняння біжучої хвилі. Хвильове рівняння. Стоячі хвилі. Звукові хвилі. Ефект Доплера. [2]с.38-45; [4]с.57-78.
5.5 Електромагнітні хвилі.
Властивості електромагнітних хвиль. Енергія електромагнітних хвиль. Вектор Умова-Пойтінга. Спектр електромагнітних хвиль. [2]с.187-192; [4]с.198-205.
Змістовий модуль 6. Оптика
6.1 Хвильова оптика.
Інтерференція світла. Інтерференція світла в тонких плівках. Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція світла на щілині та на дифракційній гратці. Дифракція рентгенівського випромінювання. [2]с.193-218; [4]с.219-238.
6.2 Взаємодія світла з речовиною.
Дисперсія світла. Електронна теорія дисперсії світла. Поглинання світла. Закон Бугера. Ефект Доплера для електромагнітних хвиль. Випромінювання Вавилова-Черенкова. [2]с.219-226; [5]с.387-392.
6.3 Поляризація світла. Природне і поляризоване світло. Закон Малюса. Поляризація світла при відбиванні. Закон Брюстера. Подвійне променезаломлення. Штучна оптична анізотропія. Обертання площини поляризації. [2]с.227-242; [4]с.239-247.
6.4 Теплове випромінювання.
Характеристики теплового випромінювання. Закони Кірхгофа, Стефана - Больцмана, Віна для абсолютно чорного тіла. Теорія Планка. Оптична пірометрія. [2]с.244-249; [4]с.248-259.
6.5 Квантова оптика.
Фотоелектричний ефект. Закони зовнішнього фотоефекту. Маса і імпульс фотона. Тиск світла. Досліди Лебедєва. Ефект Комптона. [2]с.250-260;- Викладач: Єршов Анатолій т. 0967099906