Механично движение: дефиниция, основни понятия. Величини, които характеризират механичното движение: интервал време, изминат път, преместване, скорост, ускорение. Видове движения.
Движение по окръжност и величини, които го характеризират: период, честота, ъгъл на завъртане, ъглова и линейна скорост, ъглово и линейно ускорение.
Първи принцип на динамиката. Сила. Маса. Втори принцип на динамиката. Трети принцип на динамиката. Видове механични сили: сила на тежестта, на нормален натиск, на реакция на опората, на сухо триене при хлъзгане и търкаляне, на опън, еластична и центростремителна сила.
Импулс на тяло и импулс на сила. Втори принцип на динамиката, написан с импулс. Момент на импулс и момент на сила спрямо точка и ос. Връзка между тях. Двойка сили.
Инерциални отправни системи. Принцип на относителност на Галилей. Система от материални точки: дефиниция, видове. Център на масите, импулс, момент на импулса и момент на силите на система.
Механична работа: елементарна, обща работа, графично представя-не. Мощност.
Работа за изменение скоростта на тяло. Кинетична енергия и теоре-ма за нейното изменение.
Работа на силата на тежестта и на еластичната сила. Консервативни и неконсервативни сили. Потенциална енергия на тяло и система от тела във външно потенциално поле. Потенциална енергия на взаимодействието. Теорема за изменението на потенциалната енергия.
Пълна механична енергия. Закон за запазване на механичната енергия
Закон за запазване на импулса и закон за запазване момента на импулса. Движение на тяло с променлива маса: движение на ракета, урав-нение на Мещерски, реактивна сила.
Движение в неинерциални системи: закон за трансформация на координатите, скоростта и ускорението. Теорема на Кориолис. Инерчни сили, втори принцип на динамиката в неинерциални системи.
Пример за неинерциална система, движеща се транслационно. Движение в ротационна система, свързана със Земята – примери. Махало на Фуко.
Кинематика на идеално твърдо тяло. Видове движения на идеално твърдо тяло. Теорема за разлагане на движението.
Динамика на идеално твърдо тяло: основни закони. Събиране на сили и резултантна сила.
Въртене на идеално твърдо тяло около постоянна ос: основно уравнение, инерчен момент на тялото спрямо оста, свободни оси на въртене, понятие за тензора на инерчните моменти, кинетична енергия и работа при въртене. Аналогия с механиката на материална точка.
Деформируемо твърдо тяло – видове деформации: еластична, плас-тична. Еластична деформация на опън (свиване). Закон на Хук, модул на Юнг и Поасон. Обемно свиване. Еластична деформация при хлъзгане – модул на деформацията. Връзка между еластичните модули. Други видове еластични деформации.
Пластични деформации – връзка между напрежението и относител-ната деформация. Хистерезис.
Флуидостатика: основни понятия: натиск, налягане, плътност, сви-ваем и несвиваем флуид. Закон на Паскал. Хидравлична преса. Хидро-статично налягане. Скачени съдове. Атмосферно налягане. Закон на Архимед. Плаваемост на телата.
Кинематика на флуиди. Описание на движението – методи на Лагранж и Ойлер. Видове движения на флуиди: стационарно и неста-ционарно, ламинарно и турбулентно. Число на Рейнолдс. Поле на скорос-тите, токова линия и токова тръба. Масов и обемен поток. Уравнение на непрекъснатост.
Динамика на идеален несвиваем флуид. Идеален и реален флуид. Потенциално движение на идеален флуид. Уравнение на Бернули. Следствия: тръба на Вентури, водоструйна помпа, всмукващо действие на флуида, изтичане на течност през тесен отвор в съд (формула на Торичели), тръба на Пито. Закон за запазване на енергията, хидравличен удар, водни турбини. Импулс и момент на импулса при течности. Реактивна сила. Сегнерово водно колело.
Динамика на реален несвиваем флуид. Сили на вътрешно триене. Закон на Нютон. Ламинарно движение на реален флуид по тръба – закони на Поазьой. Вихрово движение, микро и макроскопични вихри.
Движение (обтичане) на тяло във флуид. Челно съпротивление и подемна сила. Движение в идеален флуид – парадокс на Даламбер. Движе-ние в реален флуид. Видове челно съпротивление: поради триене при малки скорости (закон на Стокс), поради вихрово съпротивление, поради ударна вълна. Подемна сила: ъгъл на атака, ефект на Магнус, циркулация около тялото.
Механични трептения. Хармонично трептение на материална точка: кинематика и динамика. Собствени трептения на механична система. При-мери: пружинно и математическо махало.
Събиране на хармонични трептения: с еднакви честоти и направле-ния, с близки честоти и еднакви направления – биене, с еднакви честоти и перпендикулярни направления, с различни честоти и перпендикулярни на-правления – фигури на Лисажу. Теорема на Фурие.
Затихващи хармонични трептения: дефиниция, видове, диферен-циално уравнение и неговото решение. Амплитуда, период, честота, време на релаксация, логаритмичен декремент на затихване и фактор на добро-качественост на затихващото периодично трептение. Апериодични трепте-ния.
Принудени хармонични трептения: дефиниция, диференциално уравнение и неговото решение, амплитуда и фаза на принудените трептения и зависимостта им от честотата. Резонанс.
Механични вълни: дефиниция, напречна и надлъжна вълна, основни величини, честота, скорост и дължина на вълната. Видове вълни според формата на вълновите повърхности.
Уравнение на хармонична вълна: плоска, сферична. Диференциално вълново уравнение. Фазова и групова скорост. Дисперсия. Повърхнинни водни вълни.
Енергетични характеристики на вълната: пренесена енергия, плът-ност на енергията, поток на енергията, плътност на потока енергия, интен-зитет на вълната. Класически ефект на Доплер.
Събиране на трептенията – принцип на суперпозицията. Интерфе-ренция на вълни и условия за нея – кохерентност. Пример: стояща вълна.
Принцип на Хюйгенс. Отражение и пречупване на вълни. Дифрак-ция на вълни през отвори и покрай прегради.
Молекулна физика и термодинамика
Основи на молекулната физика: принципи на молекулно-кинетич-ната теория. Атоми и молекули – основни величини. Топлинно движение на молекулите. Междумолекулни сили. Строеж на газове, течности и твърди тела. Основно уравнение на молекулно-кинетичната теория за на-лягането на идеалния газ.
Разпределение на Болцман за молекулите във външно потенциално поле. Барометрична формула. Изотермна и реална атмосфера.
Разпределение на Максуел за молекулите по скорости и по кинетич-на енергия. Най-вероятна, средна и средноквадратична скорост. Разпреде-ление на Максуел-Болцман.
Междумолекулни сблъсквания. Ефективно сечение. Дължина на сре-ден свободен пробег. Явления на пренос. Коефициенти на топлопроводност, дифузия и вискозитет.
Свойства на повърхностиня слой на течностите. Кохезионно наляга-не и повърхностно напрежение. Мокрене и немокрене. Допълнително налягане под изкривена повърхност на течност – формула на Лаплас. Капилярни явления.
Термодинамика. Основни понятия: термодинамична система, термо-динамични параметри, термодинамично състояние: равновесно и неравно-весно, уравнение на състоянието, видове термодинамични процеси: равно-весен и неравновесен, обратим и необратим, цикличен, изопроцес. Темпе-ратура и видове температурни скали. Уравнение за състоянието на идеал-ния газ. Коефициент на топлинно разширение и коефициент на налягането.
Вътрешна енергия. Работа в термодинамиката. Топлообмен. Първи принцип на термодинамиката. Закон за запазване на енергията.
Приложение на първия принцип на термодинамиката при изопро-цеси с идеален газ. Моларни топлоемности. Уравнение на Майер и уравне-ние на Поасон.
Топлинни машини. Цикъл на Карно. Коефициент на полезно дей-ствие. Обратен цикъл на Карно. Реални топлинни машини.
Посока на термодинамичните процеси. Втори принцип на термоди-намиката. Приведени топлини. Ентропия. Статистически смисъл на ентро-пията и математическа формулировка на втория принцип на термодина-миката. Трети принцип на термодинамиката.
Реални газове. Уравнение на Ван дер Ваалс. Изотерми. Критична температура. Метастабилни състояния.
Фаза и фазови преходи. Изпарение и втечняване, равновесие между пара и течност. Наситени пари. Топене и кристализация. Уравнение на Клапейрон-Клаузиус. Диаграма на фазовите преходи. Тройна точка.
Електростатика. Електричен заряд, основни величини. Закон за запазване на заряда. Закон на Кулон. Принцип на суперпозицията.
Електростатично поле: дефиниция. Интензитет на полето, интензи-тет на полето на точков и произволен заряд. Сила, действаща на заряд в електростатично поле. Електрически силови линии. Поток на интензитета на полето.
Работа на електростатичната сила. Потенциална енергия на точков заряд в полето. Потенциал на електростатичното поле: дефиниция, потен-циал на полето на точков и произволен заряд, работа на електростатич-ната сила при движение на заряд в полето, напрежение. Еквипотенциални повърхнини. Връзка между интензитета и потенциала на полето.
Теорема на Гаус в интегрална и диференциална форма. Приложения. Теорема за циркулацията на интензитета на полето.
Електростатични свойства на веществото: видове заряди и вещес-тва. Диелектрик в електростатично поле: електрически дипол, полярни и неполярни молекули, поляризация на диелектрика, електрическа индук-ция. Теорема на Гаус за електрическата индукция.
Проводник в електростатично поле. Равновесно разпределение на за-рядите в проводника. Електрически капацитет. Кондензатори. Енергия на електростатичното поле.
Постоянен електрически ток: дефиниция, големина и посока на тока, електродвижещо напрежение, физически процеси във веригата на постоян-ния ток.
Закони на Ом в диференциална и интегрална форма. Работа и мощ-ност на постоянния ток. Закон на Джаул-Ленц.
Постоянни магнити, магнитно поле. Магнитно поле на постоянния ток, опит на Оерщед. Източник на магнитното поле. Магнитна индукция на полето.
Закон на Био-Савар за магнитната индукция на полето, създавано от токов елемент и проводник с ток. Примери. Магнитно поле на движещ се заряд.
Закон на Ампер за магнитната сила, действаща на токов елемент и проводник с ток в постоянно магнитно поле. Токова рамка в магнитно поле. Магнитна сила, действаща на движещ се заряд в полето.
Магнитни свойства на веществото. Диа-, пара- и феромагнетизъм.
Магнитен поток. Основни закони за постоянното магнитно поле в диференциална и интегрална форма.
Електромагнитна индукция: опити на Фарадей, индуциран ток и електродвижещо напрежение. Закон на Фарадей и правило на Ленц. Обяснение на електромагнитната индукция.
Индуктивност на проводник и соленоид. Самоиндукция: дефиниция, големина и посока на самоиндуцирания ток и напрежение. Енергия на маг-нитното поле.
Ток на отместване. Електромагнитно поле. Уравнения на Максуел за електромагнитното поле. Електромагнитни вълни: плоска вълна.
Литература:
Савельев И., Курс общей физики І, ІІ, ІІІ том,Наука, Москва, 1977 – 1987 г., всяко издание.
Иванчев Н., Маринов М., Баев И., Физика, Техника, София, 1987 г.
Трофимова Т., Курс физики,Высшая школа, Москва, 1985 г.
Максимов М., Основи на физиката І, ІІ том, Булвест 2000, София, 2003 г.
