Программа учебной дисциплины "Физика" (Учебный план. Вопросы к экзамену)

Программа курса

Данная программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего  профессионального образования дисциплины “Физика” для специальности 032400 - Биология. Этот стандарт содержит следующие разделы.

Физические основы механики; колебания и волны; молекулярная физика и термодинамика; электричество и магнетизм; оптика; атомная и ядерная физика; физический практикум.

С целью установления межпредметных связей с дисциплинами специализации в программу включены: элементы механики сплошных сред (механика упругих тел, гидромеханика) и медицинской и биологической физики (вопросы биомеханики, гемодинамики, термодинамики живых систем).

Данная программа предназначена для студентов химико-биологического факультета МГПУ, изучающих дисциплину “Физика” в течение 2-х семестров (семестр 1 и семестр 2) в количестве 99 часов (из них 49 часов лекций, 18 часов практических занятий и 32 часа – лабораторных работ)

Распределение учебных занятий по семестрам

Следует заметить, что для изучения всех разделов указанного выше стандарта дисциплины Физика по академической методике требуется значительно больший объем часов по сравнению с предусмотренным учебным планом данной специальности. Поэтому в данном случае не все темы учебного плана будут изучаться на лекциях, так как часть понятий известна студентам из школьного курса физики, а  изучение некоторых тем переносится на практические занятия и лабораторные работы в физической лаборатории.

1. Кинематика механического движения материальной точки

Система отсчета. Векторные и скалярные величины. Операции с векторами. Движение точки в пространстве. Скорость. Скорость как производная. Расстояние как интеграл Ускорение тангенциальное и нормальное.

Относительность движения. Свободное падение тел. Движение точки по окружности. Угловая скорость, угловое ускорение. Связь линейной и угловой скорости Классификация видов движения и их кинематические уравнения.

2. Динамика материальной точки

Силы фундаментальных взаимодействий. Закон инерции (первый закон Ньютона). Масса. Второй закон Ньютона. Принцип независимости действия сил. Третий закон Ньютона. Инерциальные системы. Вестибулярный аппарат как инерциальная система ориентации.

3. Движение в  неинерциальных системах

Неинерциальные системы.  Псевдосилы. Силы инерции. Центробежная сила. Сила Кориолиса. Влияние вращения Земли на движение тел. Закон всемирного тяготения. Вес тела. Перегрузка и невесомость. Искусственные спутники Земли.

4. Законы сохранения импульса и энергии

Замкнутые системы. Импульс. Закон сохранения импульса и его проявления. Закон движения центра масс.Энергия, работа, мощность. Кинетическая энергия. Потенциальное поле и потенциальная  энергия. Закон сохранения энергии и его проявления. Вторая космическая скорость. Абсолютно упругий и неупругий удар. Механическая работа человека.

5. Движение твердого тела

Поступательное и вращательное движение. Момент силы  относительно неподвижной точки и оси. Момент пары сил. Центр тяжести и центр инерции тела. Закон движения центра инерции. Момент инерции. Моменты инерции некоторых тел. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Кинетическая энергия тела, совершающего поступательное и вращательное движение. Закон динамики вращения твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент импульса материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси. Закон сохранения момента импульса и его проявления. Биомеханика опорно-двигательного  аппарата человека.

6. Механика упругих тел

Твердые, жидкие и газообразные тела. Растяжение однородного стержня. Внутренние силы. Нормальные и тангенциальные  напряжения. Закон Гука. Напряжения, возникающие под действием веса. Механические свойства биологических тканей. Биомеханика мышцы.

7. Гидромеханика

Строение жидкости. Поверхностное натяжение.  Понятие о давлении в жидкости. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Истечение жидкости из сосуда. Вязкость. Течение вязкой жидкости. Физические вопросы гемодинамики. Работа и мощность сердца. Физика метода определения давления крови.

8. Гармонические колебания и волны

Периодические процессы. Гармонические колебания. Собственные колебания. Энергия гармонических колебаний. Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс. Волны. Плоские синусоидальные звуковые волны. Энергия звуковой волны. Физические характеристики звука. Акустика. Характеристики слухового ощущения. Физика слуха.

9. Молекулярная физика

Тепловое движение молекул. Максвелловское распределение молекул по скоростям. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Число степеней свободы молекул. Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы. Масса и размер атома, средняя длина свободного пробега молекул газа. Уравнение состояния идеального газа. Барометрическая формула.

10. Термодинамика