Опис курсу
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.
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 180 годин та 6 кредитів ЄКТС.
2. Інформаційний обсягнавчальної 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.
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.
- Викладач: Правда Михайло