Інформація про курс

Стисло про курс

Програма вивчення навчальної дисципліни:

«Загальна Фізика» складена відповідно до освітньо-професійної програми підготовки бакалаврів спеціальності 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка.

Предметом вивчення навчальної дисципліни є найпростіші і разом із тим найбільш загальні закономірності явищ природи; будова та структура матерії та закони її руху.

 

 Міждисциплінарні зв’язки:

1.      Математика.

2.      Вимірювальна техніка.

 

Програма навчальної дисципліни складається з таких змістових модулів:

1.      Змістовий модуль 1. Механіка.

2.      Змістовий модуль 2. Молекулярна фізика та термодинаміка.

3.      Змістовий модуль 3. Електрика та магнетизм.

4.      Змістовий модуль 4. Хвильова оптика.  Елементи квантової фізики.

 

1. Мета та завдання навчальної дисципліни

1.1. Метою викладання навчальної дисципліни є:

-  формування у студентів наукового світогляду та культури фізичного мислення;

- ознайомлення з основними фізичними явищами, методами їх спостереження та дослідження;

-  вивчення основних фізичних принципів та законів;

-  створення фундаментальної бази знань для вивчення інших дисциплін за фахом.

 

1.2. Основними завданнями вивчення дисципліни є:

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати:

-  основні фізичні явища та фундаментальні закони природи;

-  основні методи фізичних досліджень;

-  числові значення та порядки основних фізичних величин, їх розмірності та позначки;

-  основні властивості газу, рідини та твердого тіла.

 вміти:

-  прояснювати явища природи та властивості тіл фізичними законами;

-  користуватись простими вимірювальними приладами;

-  проводити прості фізичні вимірювання та оцінювати їх похибки;

-  виконувати розрахунки значень фізичних величин, будувати графіки;

- аналізувати результати вимірювань та розрахунків порівнюючи теорію з експериментом.

 

1.3. Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти повинні отримати, у результаті вивчення навчальної дисципліни:

- загальні компетентності

Здатність до аналізу та синтезу на основі логічних аргументів та перевірених фактів. Набуття гнучкого мислення, відкритість до застосування фізичних знань та компетентностей в широкому діапазоні можливих місць роботи та повсякденному житті. Здатність виконувати лабораторні дослідження.

-  фахові компетентності

Здатність аналізувати фізичні явища як природного походження, так і технологічні, з точки зору фундаментальних фізичних принципів і знань, а також на основі відповідних математичних методів. Здатність робити оцінки порядку величини і знаходити відповідні рішення із чітким визначенням припущень та використанням спеціальних та граничних випадків. Здатність розуміти використовувати математичні та числові методи, які часто використовуються у фізиці. Здатність виконувати експерименти незалежно, а також описувати, аналізувати та критично оцінювати експериментальні дані.

 

На вивчення навчальної дисципліни відводиться  330  годин та  11  кредитів ЄКТС.

 

2. Інформаційний обсяг навчальної дисципліни

 

Змістовий модуль 1 Механіка

Тема 1.1 Кінематика поступального та обертального рухів.

Основні поняття кінематики: система відліку, траєкторія, шлях, переміщення. Середня та миттєва швидкість. Прискорення. Нормальне та тангенціальне прискорення. Рівномірний та рівно змінний прямолінійний рухи. Рух тіла, що кинули під кутом до горизонту. Рух матеріальної точки по колу. Кутова швидкість. Кутове прискорення. Рівноприскорений рух по колу. Ступені свободи матеріальної точки і системи матеріальних точок.

Тема 1.2 Динаміка поступального руху.

 Межі застосування класичної механіки. Основна задача динаміки. Маса. Сила. Імпульс Принципи класичної механіки. Закони Ньютона. Закон збереження імпульсу. Закон всесвітнього тяжіння. Напруженість та потенціал гравітаційного поля. Сили пружності. Закон Гука. Енергія пружної деформації. Сили тертя та опору. Неінерціальні системи відліку. Сили інерції. Відцентрова сила інерції. Сила Коріоліса.

Тема 1.3 Робота та енергія. Закони збереження.

Робота змінної сили. Потужність. Кінетична енергія тіла та її зв’язок з роботою. Потенціальна енергія матеріальної точки та тіла. Закон збереження енергії.

Тема 1.4. Динаміка обертального руху.

Момент сили відносно нерухомої осі. Момент імпульсу. Момент інерції матеріальної точки та твердого тіла. Моменти інерції тіл правильної геометричної форми. Центр мас. Теорема про рух центра мас. Теорема Штейнера. Основне рівняння динаміки обертального руху. Закон збереження моменту імпульсу. Кінетична енергія тіла, що обертається. Поняття про гіроскоп.

Тема 1.5  Механічні гармонічні коливання. Пружинний маятник. Фізичний маятник. Математичний маятник. Коливання стержня.

Змістовий модуль 2 Молекулярна фізика та термодинаміка

Тема 2.1 Молекулярно-кінетична теорія.

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. Ідеальний газ. Тиск газу. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії. Поняття про температуру. Температурні шкали. Рівняння стану ідеального газу – рівняння Клапейрона. Ізопроцеси. Закон Авогадро. Закон Дальтона. Середня квадратична швидкість руху молекул газу.

Тема 2.2 Явища переносу.

Явища переносу. Дифузія. Закон Фіка. Внутрішнє тертя (в’язкість). Закон Ньютона. Теплопровідність. Закон Фур’є. Ефективний радіус та ефективний переріз розсіювання молекул. Середня кількість зіткнень за одиницю часу. Середня довжина вільного пробігу молекул. Барометрична формула.

Тема 2.3. Статистичні розподіли.

Закон розподілу Больцмана. Фізичний зміст функції розподілу. Функція розподілу Максвелла-Больцмана. Особливості функції Максвелла-Больцмана. Найбільш ймовірна швидкість руху молекул газу.

Тема 2.4 Закони термодинаміки

Кількість теплоти. Питома та молярна теплоємності. Внутрішня енергія. Кількість ступенів руху молекул газу. Робота при зміні об’єму газу. Перший закон термодинаміки.Теплоємності ідеального газу при сталому тиску та при сталому об’ємі. Рівняння Майєра. Робота газу при ізопроцесах. Адіабатичний процес. Рівняння Пуассона. Робота при адіабатичному процесі. Політропічний процес. Види теплових процесів. Теплова машина. Другий закон термодинаміки. Цикл Карно. Теорема Карно. Поняття про ентропію. Закон зростання ентропії.

Змістовий модуль 3 Електрика та магнетизм

Тема 3.1 Електричне поле в вакуумі.

Електричне поле та електричні заряди. Закон збереження заряду. Закон Кулона. Напруженість електричного поля. Силові лінії. Принцип суперпозиції. Електричний диполь. Потік вектору напруженості електричного поля. Теорема Гауса. Застосування теореми Гауса. Робота електростатичного поля. Теорема про циркуляцію вектору напруженості електричного поля. Електричний потенціал. Зв’язок між напруженістю та потенціалом. Розрахунок потенціалу по напруженості.

Тема 3.2 Електричне поле в речовині.

Три типи речовини: діелектрики, напівпровідники, провідники. Поляризація діелектриків. Провідник в електричному полі. Електрична ємність. Конденсатори. Енергія електричного поля. Густина енергії електричного поля.

 

Тема 3.3 Закони електричного струму.

Електричний струм. Сила та густина струму. Закон збереження електричного заряду в електродинаміці. Закон Ома для ділянки кола в інтегральній та диференціальній формі. Сторонні сили. Електрорушійна сила (е.р.с.). Закон Ома для замкненого кола. Закон Джоуля-Ленца. Робота та потужність струму. Правила Кірхгофа.

Тема 3.4 Магнітне поле у вакуумі та в речовині.

Магнітне поле. Силові характеристики магнітного поля індукція та напруженість. Сила Лоренца. Сила Ампера. Закон Біо-Савара-Лапласа. Застосування закону Біо-Савара-Лапласа. Магнітний потік. Робота по переміщенню провідника із струмом в магнітному полі. Теорема Гауса для магнітного поля. Циркуляція вектора  магнітної індукції. Класифікація магнетиків. Діамагнетизм. Парамагнетизм. Закон Кюрі. Феромагнетизм. Магнітний гістерезіс. Точка Кюрі. Явище електромагнітної  індукції. Е. р. с. індукції.

Тема 3.5 Електромагнітні коливання.

Гармонічні коливання в коливальному контурі. Диференціальне рівняння гармонічних коливань в контурі, його розв’язок. Затухаючі коливання в контурі. Диференціальне рівняння затухаючих коливань в контурі, його розв’язок

Змістовий модуль 4. Хвильова оптика. Елементи квантової фізики.

Тема 4.1 Корпускулярно-хвильовий дуалізм світла.

Корпускулярно-хвильовий дуалізм світла. Шкала електромагнітних хвиль. Закони геометричної оптики. Принцип Ферма.

Тема 4.2. Явища інтерференції, дифракції, поляризації.

Явище інтерференції, когерентність. Інтерференційна картина від двох джерел. Інтерференція на тонких плівках. Просвітлення оптики. Інтерферометри. Дослід Майкельсона-Морлі. Дифракція. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Властивості зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на щілині; умова min інтенсивності. Дифракційна решітка. Умови max  інтенсивності при дифракції на решітці. Поляризація світла. Закон Малюса. Обертання площини  поляризації. Закон Брюстера. Дисперсія світла. Поглинання світла. Закон Бугера . Розсіювання світла. Закон Релєя.

Тема 4.3 Теплове випромінювання.

Теплове випромінювання. Енергетична світимість. Густина енергетичної світимості. Закон Кірхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Закони Віна. Формула Релєя-Джинса.

Тема 4.4 Квантові властивості світла.

Закон випромінювання Планка.. Фотони. Енергія  та  імпульс фотона. Тиск світла. Ефект Комптона. Фотоефект. Рівняння Ейнштейна для фотоефекта. Спектральні закономірності. Принцип Рітца. Спектр атома водню. Постулати Бора. Гіпотеза де Бройля. Хвильові властивості речовини. Співвідношення  невизначенностей Гейзенберга.

Тема 4.5 Хвильова функція.

Хвильова функція. Рівняння Шредінгера.  Статистичний зміст хвильової функції. Квантування енергії. Енергетичні рівні частинки в потенціальній ямі. Сучасна фізична картина світу.

4.    Очікувані результати навчання з дисципліни

Очікується набуття студентами необхідних знань та вмінь, а також загальних та фахових компетентностей, передбачених даною програмою.

 

5.      Засоби та критерії оцінювання успішності навчання

Для студентів денної форми навчання: усне опитування під час захисту звітів лабораторних робіт. Для студентів заочної форми навчання: захист контрольної роботи.

Кожен змістовний модуль оцінюється за 100-бальною шкалою.

Під час контролю враховуючи наступні види робіт:

-                виконані та захищені лабораторні роботи – до 25 балів;

-                захист індивідуального домашнього завдання - до 15 балів;

-                аудиторна контрольна робота – до 60 балів.

 

Шкала оцінювання: національна та ECTS

Сума балів за всі види навчальної діяльності	Оцінка ECTS	Оцінка за національною шкалою
		для екзамену, курсового проекту (роботи), практики	для заліку
90 – 100	А	відмінно	зараховано
82-89	В	добре
74-81	С
64-73	D	задовільно
60-63	Е
35-59	FX	незадовільно з можливістю повторного складання	не зараховано з можливістю повторного складання
0-34