«МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА БАКАЛАВРОВ ПО ОЧНО-ЗАОЧНОЙ (ВЕЧЕРНЕЙ) И ЗАОЧНОЙ ФОРМАМ ОБУЧЕНИЯ Москва 2009 СОДЕРЖАНИЕ Разработка учебного плана бакалавриата..2 Подготовка бакалавров по ...»

Нахождение ФСР и общего решения (2 ч., тема 3).

коэффициентами. Нахождение частного решения методом вариации, произвольных постоянных и методом подбора. Задача Коши (2 ч., тема 3).

Решение систем дифференциальных уравнений методом исключения. Линейные системы с постоянными коэффициентами. Решение линейных однородных систем путем сведения к задаче отыскания собственных значений и собственных векторов матрицы системы (2 ч., тема 4).

Нахождение частного решения неоднородной системы методом вариации произвольных постоянных методом подбора. Задача Коши (2 ч., тема 4).

Расчетная работа включает в себя решение следующих задач:

Определить тип дифференциального уравнения и решить его.

Решить линейное уравнение методом вариации произвольных постоянных.

Решить линейное уравнение методом неопределенных коэффициентов.

Решить неоднородную систему дифференциальных уравнений.

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Бугров Я. С., Никольский С. М. Дифференциальные уравнения. Ряды. Функции комплексного переменного. – М.: Наука, 1981.

Пантелеев А. В, Якимова А. С., Босов А. В. Обыкновенные дифференциальные уравнения в примерах и задачах. «Высшая школа», 2001.

Задачи и упражнения по математическому анализу для ВТУЗов под ред.

Демидовича Б.П.. – М.: Наука, 1974.

Краснов М.Л., Кисилев А.И., Макаренко Г.И. Сб. задач по обыкновенным дифференциальным уравнениям. – М: ВШ, 1978.

Филиппов А.Ф. Сб. задач по дифференциальным уравнениям. – М: Наука, 1973.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

дисциплины Теория вероятностей и математическая статистика Дисциплина «Теория вероятностей и математическая статистика» изучается в 3-м семестре.

Целью курса является изучение студентами теории вероятностей и математической статистики, как фундаментальной основы последующих осуществлений прогноза в области случайных явлений, влияние на ход этих явлений и их контроль.

Дисциплина строится на основе фундаментальных знаний, полученных в курсах высшей математики (математического анализа, линейной алгебры и аналитической геометрии).

Знания, умения и навыки, полученные при изучении данной дисциплины, используются в дальнейшем обучении при освоении дисциплин специализации, в учебноисследовательской и научно-исследовательской работе студента, написании дипломной работы и в дальнейшей инженерной и инженерно-исследовательской практике.

Тема 1. Элементы комбинаторного анализа (2 ч.).

Основные правила комбинаторики. Сочетания, размещения, перестановки. основные комбинаторные формулы. Бином Ньютона. Простейшие свойства биномиальных коэффициентов.

Тема 2. Классическая схема теории вероятностей (2 ч.).

Примеры случайных событий. Классическое определение вероятности. Перестановки, сочетания и размещения в классической схеме. Противоположное событие и его вероятность.

Операции над случайными событиями. Формулы сложения и умножения вероятностей.

Условные вероятности. Геометрические вероятности. Статистический подход к определению вероятности.

Тема 3. Аксиоматика теории вероятностей (2 ч.).

Множества и операции над ними. Алгебра случайных событий. Вероятность случайного события. Вероятностное пространство. Дискретное вероятностное пространство.

Геометрические вероятности в аксиоматике теории вероятностей.

Тема 4. Формулы сложения и умножения вероятностей (2 ч.).

Формулы сложения и умножения. Условные вероятности. Оценка снизу для вероятности произведения. Независимые случайные события. Совместное использование формул умножения и сложения.

Тема 5. Формулы полной вероятности ; Формула Байеса (2 ч.).

Формулы полной вероятности. Формула Байеса. Примеры специального выбора гипотез.

Тема 6. Схема Бернулли (2 ч.).

Основные соглашения. Формула Бернулли. Наиболее вероятное число успехов.

Полиномиальная формула.

Тема 7. Cлучайная величина и ее функция распределения (2 ч.).

Понятие случайной величины. Закон распределения случайной величины.

Многоугольник распределения. Функция распределения и ее свойства. Плотность распределения и ее свойства. Основные законы распределения случайных величин. Числовые характеристики случайных величин, их роль и назначение. Математическое ожидание, мода, медиана. Моменты. Дисперсия. Среднее квадратическое отклонение.

Тема 8. Функции случайных величин (2 ч.).

Закон равномерной плотности. Закон Пуассона. Нормальный закон распределения.

Нормальный закон и его параметры. Моменты нормального распределения. Нормальная функция распределения. Вероятное (срединное) отклонение. Определение законов распределения случайных величин на основе опытных данных.

Тема 9. Основы математической статистики (2 ч.).

Основные задачи математической статистики. Простая статистическая совокупность.

Статистический ряд. Гистограмма. Числовые характеристики статистического распределения.

Выборочный метод. Статистическое распределение выборки. Эмпирическая функция распределения. Полигон и гистограмма. Статистические оценки параметров распределения.

Точечные оценки. Метод моментов. Метод наибольшего правдоподобия.

1. Комбинаторные задачи (2 ч., тема 1, 2).

Два основных принципа комбинаторики. Решения задач с помощью формул размещения, сочетания и перестановки.

2. Основные понятия (4 ч., тема 3, 4).

Непосредственный подсчт вероятностей. Теорема сложения и умножения вероятностей. Формула полной вероятности.

3. Повторение испытаний (4 ч., тема 5).

Формула Бейеса. Формула Бернулли.

4. Дискретные и непрерывные случайные величины (2 ч., тема 7).

Законы распределения. Функция распределения. Плотность распределения.

Математическое ожидание случайной величины. Дисперсия случайной величины. Среднее квадратическое отклонение.

5. Закон распределения вероятностей дискретной случайной величины (2 ч., тема 8).

Биномиальное распределение. Распределение Пуассона. Равномерное распределение.

Нормальное распределение.

6. Элементы математической статистики (4 ч., тема 9).

Выборочный метод. Статистическое распределение выборки. Эмпирическая функция распределения. Полигон и гистограмма.

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.- М.: ACADEMA, 2003.-572 с.

2. Гнеденко Б.В., Хинчин А.Я. Элементарное введение в теорию вероятностей.-М.: УРСС, 3. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Задачи и упражнения по теории вероятностей.М.:ACADEMA, 2003. - 440 с.

4. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. – М.: Высшая школа, 1979.- 399 с.

5. Фадеева Л.Н. Теория вероятностей и математическая статистика. Задачи и упражнения.М.: Эксмо, 2006.-336 с.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

дисциплины Физика Раздел 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Курс «Физика» относится к числу фундаментальных научных дисциплин Ее целями являются:

дать общее представление о современной физике и методах исследования физических ознакомить с основными физическими понятиями и законами физики;

научить применению этих законов при решении задач из различных разделов физики.

МЕХАНИКА

Тема 1. (4 ч.). Кинематика. Пространство. Время. Движение. Кинематика прямолинейного движения. Кинематика движения материальной точки. Движение материальной точки по окружности. Кинематика движения твердого тела.

Тема 2. (4 ч.). Динамика прямолинейного движения. Принцип инерции Галилея.

Инерциальные системы отсчета. Сила. Масса. Законы Ньютона. Динамика прямолинейного движения. Сила трения.

Тема 3. (4 ч.). Динамика материальной точки. Второй закон Ньютона. Импульс.

Момент импульса. Работа. Кинетическая энергия. Движение частицы в вязкой среде.

Потенциальное силовое поле. Полная механическая энергия. Движение частицы в постоянном и однородном силовом поле. Центральная сила.

Тема 4. (4 ч.). Динамика системы материальных точек. Импульс. Центр инерции.

Момент импульса. Потенциальная энергия взаимодействия частиц. Закон сохранения энергии.

Соударения частиц.

Тема 5. (4 ч.). Динамика твердого тела. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Уравнения движения твердого тела. Динамика плоского движения твердого тела. Кинетическая энергия твердого тела. Задача о катящемся цилиндре.

Тема 6. (4 ч.). Гравитация. Небесная механика. Закон всемирного тяготения. Движение тел в солнечной системе. Движение в поле центральной силы. Орбиты планет и спутников.

Законы Кеплера.

Тема 7. (4 ч.). Колебания. Гармонические колебания. Пружинный маятник.

Физический и математический маятники. Крутильные колебания. Затухающие колебания.

Вынужденные колебания. Сложение колебаний. Векторные диаграммы.

Тема 8. (4 ч.). Специальная теория относительности. Принцип относительности.

Пространство-время Минковского. Преобразования Лоренца. Интервал. Относительность времени. Преобразование скоростей. Релятивистская динамика. Уравнения движения материальной точки. Релятивистские импульс и энергия. Ускорение частицы в постоянном силовом поле. Столкновения релятивистских частиц.

ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

Тема 9. (6 ч.). Феноменологическая термодинамика. Макроскопические системы.

Состояния. Процессы. Функции состояния. Аксиомы термодинамики. Первое начало термодинамики. Изопроцессы. Адиабатический процесс. Энтропия. Второе начало термодинамики. Теплоемкость. Циклические процессы. Цикл Карно.

Тема 10. (6 ч.). Кинетическая теория равновесного идеального газа. Концентрация.

Функция распределения. Средние скорости. Давление газа. Основное уравнение кинетической теории газа. Распределение Максвелла-Больцмана. Интеграл Пуассона. Средние скорости распределения Максвелла. Функция Максвелла.

Тема 11. (10 ч.). Термодинамика идеального газа. Молярная масса. Число Авогадро.

Уравнение состояния идеального газа. Средняя энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа. Изохорический процесс. Средняя энергия колебаний многоатомной молекулы.

Изобарический процесс. Изотермический процесс. Адиабатический процесс. Энтропия идеального газа. Барометрическая формула.

Тема 12. (4ч.). Явления переноса в газах. Неравновесное состояние газа. Средняя длина свободного пробега молекулы. Диффузия газов. Вязкость газов. Теплопроводность газов.

Тема 13. (4 ч.). Реальные газы. Межмолекулярное взаимодействие. Уравнение Вандер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса.

Тема 14. (6 ч.). Агрегатные состояния вещества. Равновесие фаз и фазовые переходы.

Фазы вещества. Равновесие между фазами. Изотермы реального газа. Испарение и конденсация.

Давление газа над жидкостью. Фазовые диаграммы.

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Тема 15. (4 ч.). Постоянное электрическое поле в вакууме. Закон сохранения заряда.

Закон Кулона и принцип суперпозиции сил. Напряженность электрического поля. Потенциал.

Работа при перемещении заряда в электростатическом поле. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности. Плотность заряда. Энергия системы неподвижных зарядов.

Электрический диполь. Электрическое поле системы зарядов на больших расстояниях. Поток вектора. Теорема Гаусса. Электрическое поле бесконечной однородно заряженной плоскости.

Электрического поле сферически симметрично распределенного заряда. Основные уравнения электростатики в дифференциальной и интегральной формах. Энергия электрического поля.

Тема 16. (2 ч.). Постоянное электрическое поле в диэлектриках. Полярные и неполярные молекулы. Диполь во внешнем электрическом поле. Поляризация диэлектриков.

Электрическая индукция. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Уравнения электростатики для диэлектриков. Условия на границе раздела двух диэлектриков.

Тема 17. (2 ч.). Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов в проводниках. Электрическая емкость изолированного проводника. Емкость шара. Плоский конденсатор. Цилиндрический конденсатор. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля. Сила, действующая между пластинами плоского конденсатора.

Соединения конденсаторов.

Тема 18. (2 ч.). Электрический ток. Плотность тока. Сила тока. Уравнение непрерывности. Сторонние силы. Закон Ома. Проводимость. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа.

Тема 19. (2 ч.). Действие магнитного поля на заряды и токи. Магнитная индукция.

Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Контур с током в магнитном поле.

Тема 20. (2 ч.). Постоянное магнитное поле в вакууме. Магнитное поле равномерно движущегося заряда. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле кругового тока. Уравнения магнетостатики в дифференциальной и интегральной формах. Поле прямого тока.

Взаимодействие токов.

Тема 21. (2 ч.). Постоянное магнитное поле в веществе. Электрические токи в атомах и молекулах. Намагниченность вещества. Напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Уравнения для постоянного магнитного поля в веществе. Магнитное поле соленоида. Условия на границе раздела двух магнетиков.

Тема 22. (2 ч.). Электромагнитная индукция. Закон Фарадея и правило Ленца.

Электродвижущая сила индукции. Уравнение Максвелла. Самоиндукция. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля. Взаимная индукция.

Тема 23. (2 ч.). Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Гармонические колебания. Затухающие электромагнитные колебания. Критическое сопротивление контура.

Добротность. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс напряжения на конденсаторе. Резонанс силы тока в контуре.

Тема 24. (2 ч.). Электромагнитное поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла.

Плотность и поток энергии электромагнитного поля.

Тема 25. (2 ч.). Электромагнитные волны. Волновое уравнение и его решение.

Монохроматические волны. Стоячие волны. Плоские электромагнитные волны. Поляризация волны. Плотность и поток энергии. Интенсивность волны. Отражение электромагнитной волны от границы раздела двух сред.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Тема 26. (2 ч.). Интерференция света. Когерентность. Интерференция от двух точечных источников. Интерференция двух плоских волн. Геометрическая и оптическая длина пути. Интерференция в тонких пленках.

Тема 27. (2 ч.). Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция света от круглого отверстия и диска. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка.

Тема 28. (4 ч.). Поляризация света. Естественный и поляризованный свет.

Поляризация света при отражении и преломлении света на границе раздела двух сред. Закон Брюстера. Распространение света в кристаллах. Двойное лучепреломление. Поляризаторы.

Закон Малюса.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Тема 29. (4 ч.). Квантовая оптика. Фотоны. Энергия и импульс фотона. Тепловое излучение. Закон Кирхгофа. Равновесное тепловое излучение в полости. Формула РэлеяДжинса. Функция Планка. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Давление света.

Термодинамика теплового излучения. Фотоэффект. Эффект Комптона. Тормозное рентгеновское излучение. Корпускулярно-волновой дуализм.

Тема 30. (2 ч.). Теория Бора. Планетарная модель атома и опыты Резерфорда. Спектр атома водорода. Постулаты Бора. Теория водородоподобного иона. Опыт Франка и Герца.

Тема 31. (4 ч.). Основы квантовой механики. Гипотеза де Бройля. Волновая функция и ее статистическая интерпретация. Операторы. Соотношение неопределенностей. Собственные функции и собственные значения оператора. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния.

Тема 32. (4 ч.). Простые задачи квантовой механики. Падение частицы на потенциальный барьер. Частица в прямоугольной потенциальной яме. Гармонический осциллятор. Частица в прямоугольном ящике.

Тема 33. (6 ч.). Строение атома. Атом водорода в квантовой механике. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Распределение электронов по состояниям в атоме. Объяснение периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Рентгеновские спектры атомов.

Тема 34. (2 ч.). Молекулы. Молекула водорода. Химическая связь. Энергия молекулы.

Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света.

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

Тема 35. (2 ч.). Тепловые свойства твердых тел. Гармоническая модель кристалла.

Фононы. Теория теплоемкости твердых тел. Тепловое расширение твердых тел.

Тема 36. (4 ч.). Электрические свойства твердых тел. Электроны в кристаллах.

Энергетические спектры электронов. Функция Ферми-Дирака. Металлы. Изоляторы.

Полупроводники. Электронный газ в металле. Плотность состояний. Энергия Ферми.

Теплоемкость электронного газа. Распределение электронов по состояниям в чистых и примесных полупроводниках, р-n переход. Эффект Холла. Электропроводность металлов и полупроводников.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Тема 37. (4 ч.). Состав и характеристики атомного ядра. Энергия связи. Капельная модель ядра. Радиоактивность. Закон радиактивного распада. Альфа-распад. Бета-распад.

Ядерные реакции. Законы сохранения для ядерных реакций. Деления ядер. Термоядерный синтез. Элементарные частицы.

1. Решение задач по основам механики. Кинематика прямолинейного движения.

Кинематика движения материальной точки. Движение материальной точки по окружности (2 ч., тема 1).

2. Динамика материальной точки. Второй закон Ньютона. Импульс. Момент импульса.

Работа. Кинетическая энергия. Потенциальное силовое поле. Полная механическая энергия (2 ч., тема 3).

3. Колебания. Гармонические колебания. Пружинный маятник. Физический и математический маятники. Крутильные колебания. Затухающие колебания.

Вынужденные колебания. Сложение колебаний. Векторные диаграммы (2 ч., тема 7).

4. Специальная теория относительности. Принцип относительности. Относительность времени. Преобразование скоростей. Релятивистская динамика. Уравнения движения материальной точки. Релятивистские импульс и энергия. Ускорение частицы в постоянном силовом поле. Столкновения релятивистских частиц (2 ч., тема 8).

1. Первое начало термодинамики. Изопроцессы. Адиабатический процесс. Энтропия.

Второе начало термодинамики. Теплоемкость (2 ч., тема 9).

2. Кинетическая теория равновесного идеального газа. Концентрация. Функция распределения. Средние скорости. Давление газа. Основное уравнение кинетической теории газа. Распределение Максвелла-Больцмана (2 ч., тема 10).

1. Термодинамика идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа. Изохорический процесс. Изобарический процесс.

Изотермический процесс. Адиабатический процесс (2 ч., тема 11).

2. Закон Кулона и принцип суперпозиции сил. Напряженность электрического поля.

Потенциал. Работа при перемещении заряда в электростатическом поле. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности (2 ч., тема 15).

3. Электрический диполь. Электрическое поле системы зарядов на больших расстояниях.

Поток вектора. Теорема Гаусса. Электрическое поле бесконечной однородно заряженной плоскости. Электрическое поле сферически симметрично распределенного заряда (2 ч., 4. Электрический ток. Плотность тока. Сила тока. Уравнение непрерывности. Сторонние силы. Закон Ома. Проводимость. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа (2 ч., тема 18).

1. Действие магнитного поля на заряды и токи. Магнитная индукция. Сила Лоренца.

Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Контур с током в магнитном поле (2 ч., тема 2. Интерференция света. Когерентность. Интерференция от двух точечных источников.

Интерференция двух плоских волн. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля (2 ч.,

МЕХАНИКА

нижеприведенного перечня по выбору преподавателя или своему усмотрению.

Лабораторная работа № 1. Определение плотности твердых тел правильной геометрической формы и расчет погрешностей. Тема 1.

Лабораторная работа № 2. Определение коэффициента сопротивления жидкой среды.

Тема 2.

Лабораторная работа № 3. Изучение неупругого удара шаров. Тема 4.

Лабораторная работа № 4. Экспериментальное определение момента инерции вращающейся системы. Тема 5.

Лабораторная работа № 5. Изучение динамики вращательного движения. Тема 5.

Лабораторная работа № 6. Определение момента инерции тела и скорости полета пули.

Тема 5.

Лабораторная работа № 7. Измерение ускорения свободного падения с помощью математического и оборотного маятников. Тема 7.

Лабораторная работа № 8. Определение момента инерции махового колеса методом колебаний. Тема 5.

Лабораторная работа № 9. Определение момента инерции твердых тел с помощью крутильных колебаний. Тема 5.

Лабораторная работа № 10. Определение момента инерции тела при помощи трифилярного подвеса. Тема 5.

Лабораторная работа № 11. Исследование свободных колебаний пружинного маятника.

Тема 7.

Лабораторная работа № 12. Исследование крутильных колебаний. Тема 7.

Лабораторная работа № 13. Определение скорости звука в воздухе методом интерференции. Тема 7.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

нижеприведенного перечня по выбору преподавателя или своему усмотрению.

Лабораторная работа № 14. Определение универсальной газовой постоянной. Тема 11.

Лабораторная работа № 15. Измерение удельной теплоемкости воздуха при постоянном давлении. Тема 11.

Лабораторная работа № 16. Определение отношения теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме методом Клемана-Дезорма. Тема 11.

Лабораторная работа № 17. Определение отношения теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме методом интерференции. Тема 11.

Лабораторная работа № 18. Определение отношения теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и постоянном объеме резонансным методом. Тема 11.

Лабораторная работа № 19. Исследование теплоемкости твердых тел. Тема 14.

Лабораторная работа № 20. Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом. Тема 12.

Лабораторная работа № 21. Исследование явления внутреннего трения при различных режимах течения газа. Тема 12.

Лабораторная работа № 22. Определение коэффициента вязкости при течении воздуха в канале. Тема 12.

Лабораторная работа № 23. Определение коэффициента внутреннего трения и длины свободного пробега молекул. Тема 12.

Лабораторная работа № 24. Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса. Тема 12.

Лабораторная работа № 25. Определение коэффициента теплопроводности воздуха методом нагретой нити. Тема 12.

Лабораторная работа № 26. Изучение зависимости коэффициента теплопроводности воздуха от температуры методом нагретой нити. Тема 12.

Лабораторная работа № 27. Определение коэффициента теплопроводности сыпучих тел методом плоского слоя. Тема 12.

Лабораторная работа № 28. Определение коэффициента взаимной диффузии воздуха и водяного пара. Тема 12.

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Каждый студент выполняет 4 четырех часовые лабораторные работы из нижеприведенного перечня по выбору преподавателя или своему усмотрению.

Лабораторная работа № 29. Изучение электронного осциллографа. Тема 19.

Лабораторная работа № 30. Изучение электростатического поля. Тема 15.

Лабораторная работа № 31. Определение отношения заряда электрона к его массе методом магнетрона. Тема 19.

Лабораторная работа № 32. Изучение магнитного поля соленоида при помощи датчика Холла. Тема 20.

Лабораторная работа № 33. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Тема 20.

Лабораторная работа № 34. Изучение явления взаимной индукции. Тема 22.

Лабораторная работа № 35. Изучение явления электромагнитной индукции. Тема 22.

Лабораторная работа № 36. Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре. Тема 23.

Лабораторная работа № 37. Изучение вынужденных колебаний в колебательном контуре. Тема 23.

Лабораторная работа № 38. Изучение релаксационных колебаний. Тема 23.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Лабораторная работа № 39. Определение показателя преломления стекла интерференционным методом. Тема 26.

Лабораторная работа № 40. Определение длины волны пропускания светофильтра при помощи бипризмы Френеля. Тема 26.

Лабораторная работа № 41. Определение радиуса кривизны линзы при помощи колец Ньютона. Тема 26.

Лабораторная работа № 42. Изучение дифракции Фраунгофера на щели. Тема 27.

Лабораторная работа № 43. Изучение дифракционной решетки и определение длин волн спектра ртути. Тема 27.

Лабораторная работа № 44. Изучение дифракционной решетки и определение длины световой волны. Тема 27.

Лабораторная работа № 45. Измерение скорости распространения ультразвуковых волн дифракционным методом. Тема 27.

Лабораторная работа № 46. Изучение явления отражения и преломления частично поляризованного света. Тема 28.

Лабораторная работа № 47. Исследование явления поляризации света при помощи поляроида и черного зеркала. Тема 28.

Лабораторная работа № 48. Исследование поляризованного света при помощи стопы Столетова. Тема 28.

КВАНТОВАЯ ФИЗИКА

Каждый студент выполняет 4 четырех часовые лабораторные из нижеприведенного перечня по выбору преподавателя или своему усмотрению.

Лабораторная работа № 49. Исследование энергетической светимости абсолютно черного тела. Тема 29.

Лабораторная работа № 50. Изучение законов внешнего фотоэффекта. Тема 29.

Лабораторная работа № 51. Определение постоянной Планка. Тема 30.

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА

Лабораторная работа № 52. Исследование полупроводникового диода. Тема 36.

Лабораторная работа № 53. Исследование кристаллического триода, включенного по схеме с общей базой. Тема 36.

Лабораторная работа № 54. Исследование кристаллического триода, включенного по схеме с общим эмиттером. Тема 36.

Лабораторная работа № 55. Исследование электропроводности полупроводников. Тема 36.

Лабораторная работа № 56. Исследование внутреннего фотоэффекта. Тема 29.

Лабораторная работа № 57. Исследование вентильного фотоэффекта. Тема 29.

Лабораторная работа № 58. Применение эффекта Холла. Тема 36.

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

Лабораторная работа № 59. Изучение углового распределения интенсивности космического излучения. Тема 37.

Лабораторная работа № 60. Изучение поглощения космического излучения в свинце.

Тема 37.

1. Молекулярная физика.

2. Термодинамика и статистическая физика.

1. Квантовая физика.

2. Физика твердого тела. Ядерная физика.

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1. И.В.Савельев. Курс общей физики. М.: Наука, т. 1-3, 1978.

2. Бондарев Б.В., Спирин Г.Г. Курс общей физики. - М.:Высш.шк., 2005.

3. Бондарев Б.В., Н.П.Калашников, Спирин Г.Г. Курс общей физики. - М.:Высш.шк., кн.1БабецкийВ.И., Третьякова О.Н. Прикладная физика. Механика. Электромагнетизм. – М.:

Высш.шк., 2005.

5. Бабецкий В.И., Третьякова О.Н. Математика в курсе физики. Учебное пособие для студентов технических вузов – М.: Изд-во МАИ, 2004.

6. Бабецкий В.И., Третьякова О.Н. Механика в примерах и задачах. – М.: Изд-во МАИ, 7. Анисимов В.М., Третьякова О.Н. Практический курс физики. Механика/ Под ред. Г.Г.

Спирина. 3-е изд., испр.- М.:Авиаиздат, 2005.

8. Лаушкина Л.А., Солохина Г.Э., Черкасова М.В. Практический курс физики.

Молекулярная физика и термодинамика/ Под. ред. Г.Г. Спирина. - М.:Авиаиздат, 2004.

9. Хохлачева Г.А., Юркевич К.Б., Рудакова Л.И., Соколова Е.Ю. Практический курс физики. Электричество. Волновая оптика/ Под. ред. Г.Г. Спирина.- М.: Авиаиздат, ч.1,2, 10. Анисимов В.М., Третьякова О.Н. Практический курс физики. Основы квантовой физики/ Под ред. Г.Г. Спирина.- М.: Авиаиздат, 2005. –164.

11. Анисимов В.М., Солохина Г.Э. Лабораторные работы по физике (первый уровень): часть 1 Механика. Молекулярная физика и термодинамика/ Под. ред. проф. Г.Г. Спирина. – М.: Изд-во МАИ, 2003.

12. Анисимов В.М., Солохина Г.Э. Лабораторные работы по физике (первый уровень): часть 2 Электричество. Оптика. Атомная физика. Физика твердого тела/ Под. ред. проф. Г.Г.

Спирина. – М.: Изд-во МАИ, 2003.

3.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

1. Обменная сеть Ассоциации кафедр физики технических вузов России.

2. Учебный сайт для системы дистанционного обучения.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

дисциплины Химия Раздел 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Химия как фундаментальная наука, наряду с физикой, математикой и другими предметами закладывает основы естественно научного мировоззрения современного инженера.

Общие законы химии необходимо знать образованному специалисту, решающему задачи, связанные с перспективными направлениями в науке и технике. В процессе обучения студентов химии решаются несколько задач.

Во-первых, химия является фундаментом материаловедческой и технической подготовки студентов.

Во-вторых, отдельные разделы курса химии - такие как, химия металлов, коррозия, электрохимия, поверхностные явления и другие, не рассматриваются ни в каких других курсах, и в тоже время имеют самостоятельное значение для подготовки инженеров данной специальности.

В-третьих, ряд разделов данной программы служат обеспечением некоторых специальных курсов, например, нанохимии и наноматериалов, наноматериалов и нанотехнологий в производстве легких и прочных материалов и сверхтонких покрытий.

В процессе обучения необходимо соблюдение единства лекционного курса и химического практикума, который должен не только закреплять теоретические знания, но и включать в себя основные химические и физико-химические методы, применяемые в инженерной практике и развивать исследовательские навыки.

Раздел 1. Общая и неорганическая химия.

Тема 1 (2 ч.). Введение.

Общая и неорганическая химия как раздел естествознания. Роль и значение общей и неорганической химии в развитии техники. Основные понятия и законы химии. Химический эквивалент. Закон эквивалентов.

Тема 2 (6 ч.). Строение вещества.

Строение атома. Основные сведения о строение атома. Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Типы электронных орбиталей. Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Правило Гунда. Периодическая система Д.И. Менделеева и электронные структуры атомов.

Основные виды химической связи. Энергия и длина связи. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Направленность и насыщаемость ковалентной связи. Пространственная структура молекул с ковалентной связью. Метод молекулярных орбиталей. Электронные структуры некоторых молекул по методу МО. Полярность и поляризуемость ковалентной связи.

Комплексные соединения, природа химической связи в комплексных соединениях.

Ионная связь. Ненаправленность и ненасыщаемость ионной связи. Ионные кристаллы.

Металлическая связь, строение металлов. Межмолекулярные силы. Твердые вещества понятие о зонной теории вещества.

Тема 3 (4 ч.). Растворы.

Растворимость и влияние на нее параметров состояния. Концентрация растворов.

Классификация растворов. Идеальные растворы. Растворы неэлектролитов. Давление пара над раствором. Закон Рауля. Эбулиоскопия, криоскопия.

Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Степень и константа электролитической диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Ионная сила раствора. Теория кислот и оснований в свете теории электролитической диссоциации. Ионное произведение воды. РН растворов. Произведение растворимости. Гидролиз солей. Константа и степень гидролиза. Буферные растворы, их свойства и значение в технических и биологических процессах. Диффузия ионов в растворах. Электропроводность растворов электролитов.

Тема 4 (4 ч.). Химия металлов.

Физические и химические свойства металлов. Получение металлов. Получение, физические и химические свойства s-металлов и их соединений; применение их в технике.

Получение, физические и химические свойства некоторых р-металлов и их соединений, их применение в технике. Комплексные соединения металлов.Получение, физические и химические свойства некоторых D-металлов их применение в технике. Особенности свойств металлов в ультрадисперсном состоянии. Понятие о металлических наночастицах.

Тема 5 (4 ч.). Химия неметаллов.

Свойства и распространение неметаллов. Водород его свойства. Химия воды. Диаграмма состояния воды. Очистка воды.

Некоторые элементы 1У-А и У-А групп периодической системы Д.И.Менделеева, их свойства и свойства их соединений Свойства элементов У1-А и У11-А групп периодической системы; свойства их соединений и применение в промышленности.

Раздел 2. Физическая и коллоидная химия.

Тема 6 (1 ч). Введение.

Физическая химия как раздел естествознания. Понятие о материи и веществе. Роль и значение физической химии в развитии техники и влияние техники на развитие физической химии.

Тема 7 (8 ч.). Основы химической термодинамики. Направленность химических процессов.

Первый закон термодинамики. Теплота, работа, понятие о внутренней энергии.

Тепловые эффекты химических реакций и фазовых превращений. Закон Гесса. Расчет теплового баланса конкретных процессов и сопоставление теплот сгорания различных видов топлив. Расчет теплопроизводительности топлив. Энергетические характеристики твердых и жидких реактивных топлив.

Второй закон термодинамики. Термодинамическая вероятность состояния. Энтропия.

Изменение энтропии чистого вещества и химической реакции. Направление и предел протекания химической реакции в изолированных системах. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца химической реакции. Химическое равновесие и его основные термодинамические условия. Закон действия масс. Константа равновесия. Уравнение изотермы и изобары реакции.

Состояние химического равновесия в реальных системах. Смещение химического равновесия.

Принцип Ле-Шателье.

Равновесные соотношения при фазовых переходах. Реакции образования металлических соединений: дальтониды, интерметаллиды и электронные соединения. Термодинамика открытых систем.

Тема 8 (6 ч.). Химическая кинетика.

Скорость химической реакции. Факторы, определяющие скорость процесса. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции. Закон действующих масс. Константа скорости реакции, ее физический смысл. Молекулярность и порядок реакции Основные кинетические уравнения для скорости реакции 1, 2 и 3 порядка. Определение порядка и константы скорости реакции. Кинетика сложных реакций. Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса, теория активного комплекса, энергия активации. Катализ. Теория гомогенного и гетерогенного катализа, ферментативный катализ.

Особенности кинетики процессов горения твердых и жидких топлив.

Тема 9 (3 ч.). Основы электрохимии.

Понятие об электрохимической системе. Механизм возникновения электродных потенциалов, понятие стандартного электродного потенциала, зависимость электродного потенциала от различных факторов. Типы электродов. Гальванические элементы. Реакции на аноде и на катоде, Э.Д.С гальванического элемента. Термодинамика гальванического элемента.

Поляризация гальванического элемента. Окислительно-восстановительные и концентрационные цепи. Х.И.Э.Э., их классификация и значение в технике.

Электроосаждение металлов. Электролиз расплавов и растворов. Порядок разрядки ионов. Законы Фарадея. Применение электролиза. Получение защитных гальванических покрытий.

Тема 10 (2 ч.). Коррозия и защита от коррозии.

Классификация и виды коррозии. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия и ее особенности в различных средах. Коррозия с водородной и кислородной деполяризацией.

Атмосферная коррозия, межкристаллитная коррозия, коррозия под действием блуждающих токов. Коррозия под напряжением. Измерение скорости коррозии. Способы защиты от коррозии: легирование, нанесение защитных покрытий, электрозащита, ингибирование Коррозионная стойкость материалов применяемых в авиации и космонавтике.

Тема 11 (1 ч.). Предмет коллоидной химии и ее значение.

Коллоидная химия - наука дисперсных системах, поверхностных явлениях, и коллоидном состоянии вещества.

Тема 12 (2 ч.). Адсорбция.

Поверхностная энергия, поверхностное натяжение, положительная и отрицательная адсорбция, поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Адсорбция и поверхностное натяжение. Адсорбция на поверхности твердых тел; изотерма адсорбции, уравнение Лэнгмюра. Адсорбция электролитов из растворов твердыми адсорбентами.

Обменная адсорбция. Хроматографический адсорбционный анализ.

Тема 13 (4 ч.). Коллоидные системы и их свойства.

Двойной электрический слой, термодинамический и электро-кинетический потенциалы.

Строение коллоидной частицы. Влияние РН среды на величину дзета-потенциала.

Электрофорез и электроосмос. Ионный обмен в коллоидных системах, ионный обмен и реакция среды, амфолиты и обмен ионов в них. Изоэлектрическое состояние системы Тема 14 (1 ч.). Методы получения и очистки коллоидных систем.

Общие условия получения коллоидных систем: дисперсионный метод, конденсационный метод: восстановление, гидролиз, окисление, двойной обмен. Очистка коллоидных растворов.

Диализ, электродиализ.

Тема 15 (4 ч.). Устойчивость и коагуляция коллоидных систем Общие положения об устойчивости дисперсных систем и основные теории устойчивости коллоидных растворов. Медленная и быстрая коагуляция. Старение коллоидов. Коагуляция коллоидов электролитами. Порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди. Коагуляция смесью электролитов. Взаимная коагуляция. Защитное действие в коллоидных системах, сенсибилизация, пептизация. Биологическое значение коагуляции. Флотация ее сущность и значение.

Тема 16 (2 ч.). Микрогетерогенные системы.

Эмульсии и их биологическое значение. Гидрофобные и гидрофильные эмульгаторы.

Пены, суспензии, порошки; их применение.

Раздел 3. Органическая химия.

Тема 17 (2 ч.). Основы теории химического строения органических соединений.

Первые теоретические воззрения в органической химии. Теория А.М. Бутлерова и е значение для развития органической химии. Квантово-химические представления в органической химии. Три валентные состояния атома углерода. Ковалентная связь и е разновидности:

-(сигма)- и - (пи)-связи. Геометрическая конфигурация молекул при различном типе гибридизации орбиталей центрального атома. Ионная и водородная связи в молекулах органических соединений.

Тема 18 (2 ч.). Классификация органических соединений.

Классификация по структуре углеродного скелета. Основные классы органических соединений.

Тема 19 (2 ч.). Номенклатура органических соединений.

Различные способы наименований органических соединений. Правила составления названий органических соединений различных классов по заместительной номенклатуре ИЮПАК.

Тема 20 (2 ч.). Изомерия органических соединений.

Виды изомерии: структурная, межклассовая изомерия, стереоизомерия. конфомационная изомерия, динамическая изомерия (таутомерия). Оптическая (зеркальная) изомерия. Понятие оптической активности молекул. Хиральность.

Тема 21 (2 ч.). Взаимное влияние атомов в молекуле.

Электронные эффекты: в молекулах органических соединений: индуктивный и мезомерный. Сопряжение и ароматичность. Сопряженные открытые и циклические структуры.

Ароматические гетероциклы. Электронодоноры и электроноакцепторы Тема 22 (2 ч.). Классификация органических реакций.

Рреакции замещения (S), присоединения (А), отщепления (элиминирования Е), изомеризации и перегруппировки. Окислительно-восстановительные реакции. Радикальные (гомолитические) и ионные (гетеролитические) реакции. Активные частицы Электрофилы, нуклеофилы, карбокатионы и карбоанионы, критерии их устойчивости.

Тема 23 (4 ч.). Радикальные и ионные реакции.

Условия возникновения радикалов в реакционной среде. Цепной механизм радикальных реакций. Радикальное замещение (SR) у алканов. аренов. Радикальное присоединение (АR).

Ионные реакции. Условия возникновения ионов в реакционной среде Нуклеофильные реакции. Нулеофильное замещение (SN). Реакции (SN1) и(SN2). Нуклеофильное отщепление (EN). Нуклеофильное присоединение (AN). Нуклеофильные перегруппировки в двутретичных спиртах –пинаконах.

Электрофильные реакции. Электрофильное замещение (SE) в ароматических соединениях. Механизм реакций SE, катализаторы этих реакций. Электрофильное присоединение (АЕ). Электрофильные перегруппировки.

Реакции образования полимеров. Радикальное полиприсоединение (полимеризация).

Катионная, анионная и координационная полимеризация. Катализаторы Циглера-Натта.

Реакции поликонденсации.

Тема 24 (2 ч.). Кислотно-основные свойства органических соединений.

Теории кислот и оснований. Теория электролитической диссоциации, теория Бренстеда, теория Льюиса. Органические кислоты и основания Кислотные свойства апротонных (не содержащих водорода) веществ – BCl3, AlCl3,SO3, SnCl4 и др. Органические основания:

ониевые основания R-A:, -основания.

Тема 25 (2 ч.). Важнейшие реакции основных классов органических соединений.

Генетическая связь между классами органических и неорганических соединений.

Реакции углеводородов: алканов, циклоалканов, алкенов, диенов, алкинов, аренов.

Реакции монофункциональных производных углеводородов: галогенопроизводных, спиртов и фенолов, альдегидов и кетонов, карбоновых кислот и их производных, аминов.

Возможности взаимопревращений органических веществ различных классов и условия этих превращений. Получение органических веществ из неорганических.

Тема 27 (2 ч.). Гетерофункциональные органические соединения и биологически активные вещества. Высокомолекулярные вещества (ВМС).

Углеводы, аминокислоты и белки, липиды и жиры, нуклеиновые кислоты. Ферменты как биологические катализаторы белковой природы. Витамины и гормоны.

Определение и основные понятия в химии ВМС. Классификация и номенклатура.

Полимеры регулярного и нерегулярного строения. Стереорегулярные полимеры. Зависимость физических свойств полимеров от их строения. Химические реакции (превращения) ВМС.

Синтетические ВМС и полимерные материалы на их основе.

Раздел 4. Аналитическая химия.

Тема 29 (2 ч.). Введение.

Предмет аналитической химии, е структура и место в системе наук, связь с практикой.

Качественный и количественный анализ неорганических и органических веществ.

Способы выполнения аналитических реакций. Дробный и систематический ход анализа.

Классификация катионов и анионов. Групповой реагент.

Химические, физические и физико-химические методы анализа. Обработка результатов анализа и вычисления в количественном анализе.

Тема 30 (6 ч.). Теоретические основы аналитической химии.

Закон действия масс в форме скорости реакции и константы равновесия. Сильные и слабые электролиты, степень диссоциации. Константы диссоциации слабых электролитов.

Смещение ионных равновесий действием одноименных ионов. Диссоциация воды, водородный показатель (рН). Буферные системы. Произведение растворимости. Влияние одноименных ионов на растворимость, солевой эффект. Образование осадков, влияние различных факторов на полноту осаждения. Растворение осадков. Превращение одних труднорастворимых соединений в другие. Коллоидные системы, использование коллоидообразования в химическом анализе. Соосаждение. Гидролиз солей, степень гидролиза. Амфотерность. Двойные и комплексные соли, их строение и устойчивость, значение комплексных соединений в химическом анализе. Окислительно-восстановительные реакции, составление уравнений этих реакций методом ионно-электронного баланса. Окислительно-восстановительные потенциалы.

Направление протекания окислительно-восстановительных процессов. Влияние концентрации ионов и реакции среды на значения окислительно-восстановительных потенциалов. Тиосоли.

Тема 31 (4 ч.). Классификация катионов.

I аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов I аналитической группы, характерные реакции катионов I группы и ход анализа смеси катионов I аналитической группы.

II аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов II группы, характерные реакции катионов II группы. Действие группового реагента. Ход анализа смеси катионов II группы.

III аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов III группы, характерные реакции катионов. Действие группового реагента и условия его применения. Ход анализа смеси катионов III группы.

IV аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов IV группы, характерные реакции и ход анализа смеси катионов IV группы. Действия группового и подгруппового реагентов IV группы.

V аналитическая группа катионов. Общая характеристика катионов V группы.

Характерные реакции и ход анализа смеси катионов V группы. Действие группового реагента V группы.

Качественный анализ смеси катионов всех пяти аналитических групп катионов. Графсхема хода анализа.

Тема 32 (2 ч.). Классификация анионов.

I аналитическая группа анионов. Групповой реагент. Характерные реакции анионов I группы.

II аналитическая группа анионов. Групповой реагент. Характерные реакции анионов II группы.

III аналитическая группа анионов. Характерные реакции анионов III группы.

Дробный метод анализа смеси анионов трех аналитических групп анионов.

Качественный анализ исследуемого вещества. Предварительные испытания. Ход анализа вещества и определение его качественного состава.

Тема 33 (2 ч.). Классификация методов количественного анализа.

Понятие о количественном анализе. Методы количественного анализа. Вычисления в количественном анализе.

Тема 34 (2 ч.). Гравиметрический (весовой) метод анализа.

Сущность весового метода анализа и его применение. Аналитические и технические химические весы и правила взвешивания на них. Правила работы в лаборатории количественного анализа. Лабораторная посуда для проведения гравиметрического анализа.

Операции в весовом анализе: подготовка вещества к анализу, взятие навески, растворение навески, фильтрование, высушивание и прокаливание осадка. Вычисления в весовом анализе.

Тема 35 (2 ч.). Титриметрический (объемный) метод анализа.

Сущность титриметрического метода анализа и классификация его методов. Титрование, титрованные растворы и измерительная посуда, е назначение. Способы выражения концентраций в титриметрическом анализе. Приготовление стандартных растворов различными способами. Вычисления в титриметрическом анализе.

Тема 36 (2 ч.). Метод кислотно-основного титрования.

Сущность метода кислотно-основного титрования. Индикаторы и принцип их выбора.

Интервал перехода окраски индикатора. Кривые титрования.

Тема 37 (2 ч.). Метод окислительно-восстановительного титрования (редоксиметрия).

Сущность методов окисления-восстановления и их значение в проведении химикотехнологического контроля. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций, подбор коэффициентов методом ионно-электронного баланса. Понятие об окислительновосстановительном потенциале. Эквивалентные массы окислителя и восстановителя, их определение и использование в расчетных формулах, задачах. Метод перманганатометрии, его сущность. Метод иодометрии, определение окислителей, определение восстановителей, индикатор в иодометрии.

Тема 38 (2 ч.). Метод осаждения и комплексообразования.

Характеристика метода осаждения. Способ Мора (аргентометрия) и его использование в проведении химико-технологического контроля. Характеристика метода комплексонометрического титрования и его значение в химико-техническом контроле.

Определение общей жесткости воды комплексонометрическим методом.

Тема 39 (2 ч.). Физико-химические методы анализа. Потенциометрия.

Общая характеристика физико-химических методов анализа. Классификация методов.

Потенциометрическое титрование. Измерение электродного потенциала в процессе титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования. Использование реакций осаждения, комплексообразования, окислительно-восстановительных, а также кислотноосновных реакций.

Тема 40 (2 ч.). Кондуктометрия.

Кондуктометрическое титрование. Исследование зависимости между концентрацией электролита в растворе и его электропроводностью в процессе титрования.

1. Коллоидно-химические аспекты нанохимии.

2. Свойства металлов в ультрадисперсном состоянии.

3. Применение газовой адсорбции для определения размеров частиц.

4. Термодинамическое и кинетическое исследования химических процессов.

5. Экспериментальное основных кинетических параметров химических реакций.

6. Современные высокоэффективные источники тока.

7. Электрохимический способ получения металлов.

8. Современные теории кислот и оснований.

9. Окислительно-восстановительные процессы в природе и технике.

10. Электропроводность металлов, полупроводников и диэлектриков.

11. Зависимость физических и химических свойств веществ от их степени дисперсности.

12. Катализ. Основные теории катализа. Металлические и неметаллические катализаторы.

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1. Коровин Н.В., Общая химия, М.: ВШ, 2002 г.

2. Фролов В. В. Химия, М.:ВШ, 1995 г.

3. Киреев В.А., Краткий курс физической химии, М.:ВШ, 1990 г.

4. Растворы. Электрохимия. Учебное пособие к лабораторному практикуму по химии/ под ред. Фармаковской А.А. и Будановой Н.С., М.: МАИ, 2008 г.

5. Химическая термодинамика. Химическая кинетика. Учебное пособие к лабораторному практикуму по химии/ под ред. Фармаковской А.А. и Будановой Н.С., М.: МАИ, 2008 г.

6. Семенова М.А., Фармаковская А.А. Методические указания к практическим занятиям по курсу химия для авиационных вузов. М.: МАИ. 1986 г.

7. Щукин Е.Д, Перцев А.В., Коллоидная химия. М.: МГУ, 1995 г.

8. Равич М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия, М: ВШ, 1990 г..

9. Кнорре Д.Г., Крылова Л.Ф. Физическая химия. М.: В.Ш., 1990 г.

10. Артеменко А.И. Органическая химия – М.: Высшая школа, 1998 г.

11. Ким А.М. Органическая химия – Новосибирск. Сибирское университетское издательство, 2004 г.

12. Тюкавкина Н.А. Органическая химия – М: Медицина, 1998 г.

13. Пузаков С.А. Химия- М.: Медицина, 1995 г.

14. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М. Высшая школа 2000 г.

15. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. М. Высшая школа 2001 г.

16. Григорьев А.И., Фармаковская А.А.,"Химия топлив двигателей ЛА" Учебное пособие.

М., МАИ. 1989 г.

1. Соросовский образовательный журнал, М.: ISSEP, 1996-1999 гг.

2. Учебное пособие к практическим занятиям по химии для авиационных специальностей.

Под редакцией Семеновой М.А и Фармаковской А. А., М., МАИ, 1985 г.

3. Буданова Н.С., Фармаковская А.А. "Учебное пособие к практическим и курсовым работам по физической химии". М., МАИ,1992 г.

4. Фармаковская А.А. "Кинетические исследования химических процессов", ч.1- М. МАИ, 1994 г. ч.2 М., МАИ, 1995 г.

5. Бункина Н.А., Буданова Н.С., Акшонов В.В. "Химические источники электрической энергии. Коррозия" Учебное пособие. М.,.МАИ,1982 г.

6. Бункина Н.А., Фармаковская А.А., "Адсорбция и адгезия в технологии производства и эксплуатации механизмов РЭА и ЛА", М., МАИ, 1990 г.

7. Резников Н.Е., "Авиационные и ракетные топлива и смазочные материалы", Воениздат МО СССР, 1960 г.

8. Скурлатов Н.И. и др., "Введение в экологическую химию", М, "Высшая школа", 1994 г.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

дисциплины Информатика Раздел 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Целью курса является обеспечение освоения студентами основ технологии применения компьютеров для выполнения инженерно-экономических расчетов и решения задач математического моделирования экономических процессов.

Тема 1. Общие сведения о компьютере и программном обеспечении (16 ч.).

Обзор истории развития вычислительных средств. Информация, количество информации, двоичное кодирование информации. Информационные технологии.

Арифметические и логические основы ЭВМ. Понятие алгоритма и программы.

Алгоритмические языки, трансляция. Принцип функционирования аппаратного обеспечения ЭВМ. Принцип программного управления. Основные характеристики и классификация ЭВМ. Составные части компьютера. Общие сведения о программном обеспечении ЭВМ.

Файлы, типы файлов, имена файлов, каталоги, дисководы. Программа Norton Commander.

Основные функции, выполняемые этой программой. Содержание панелей Norton Commander и управление ими. Назначение функциональных клавиш. Редактирование файлов с помощью встроенного редактора (Norton - редактора). Основные сведения об операционной системе Windows, Работа с окнами в среде Windows. Работа с меню, запросами и справочной системой Windows. Диспетчер Программ и Диспетчер Файлов Windows. Работа с каталогами, файлами, дисками. Обмен данными между Windows – программами. Текстовые процессоры. Ознакомление с программой Word for Windows.

Графические редакторы.

Тема 2. Программирование на языке PASCAL 7.0. Работа в среде BORLAND PASCAL 7.0 (18 ч.).

Общие предварительные сведения об интегрированной среде программирования BORLAND PASCAL 7.0. Система меню и система окон среды. Алфавит языка PASCAL.

Структура программы на языке PASCAL 7.0. Классификация типов данных. Простые типы данных. Переменные, константы. Структурированные типы данных. Операторы языка PASCAL: простые, структурированные. Процедуры и функции: процедуры, функции, формальные и фактические параметры. Стандартные функции: арифметические функции, функции преобразования типа, функции для величин порядкового типа. Процедуры ввода и вывода. Экранный редактор интегрированной среды программирования, его команды.

Компиляция и отладка программ в интегрированной среде. Библиотека графических подпрограмм Graph. Модули. Разделы модуля. Взаимодействие основной программы с модулем или модуля с модулем. Стандартные модули.

2. Создание каталогов, открытие файлов, редактирование файлов, их копирование, удаление в Norton Commander. Поиск файлов на диске, изменение атрибутов файла, расщепление и слияние файлов (2 ч., тема 1);

3. Основные приемы работы в Windows: работа с окнами, работа с меню, работа с файлами, каталогами, архивными файлами, с дисками (2 ч., тема 1);

4. Знакомство с программой Word для Windows: Работа с файлами, форматирование документов (2 ч., тема 1);

5. Составление на языке Pascal и выполнение на компьютере программы приближенного решения алгебраического уравнения методом половинного деления 6. Составление на языке Pascal и выполнение на компьютере программы приближенного решения алгебраического уравнения методом секущих (2 ч., тема 2);

7. Составление и выполнение программы решения системы линейных уравнений методом Зейделя (2 ч., тема 2);

8. Составление программы решения системы линейных уравнений методом Гаусса.

Реализация программы на компьютере (2 ч., тема 2).

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1. Пярнпуу А.А. Программирование на современных алгоритмических языках : Учебн.

Пособие для втузов. - 3-е. Изд. - М.; Наука. Гл. Ред. Физ.-мат. лит., 1990 г - 384 с.

Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. Краткий курс. - М. : ИНФРА-М, 1998. - 480 с.

А.Епанешников, В. Епанешников. Программирование в среде Turbo Pascal 7.0. - 3-е изд., стер. - М.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1996. - 288 c.

Гусева А.И. Учимся программировать: PASCAL 7.0. Задачи и методы их решения. - 2 -е изд.

- М.:»Диалог-МИФИ», 1998. - 256 c.

Березин Б.И., Березин С.Б. Начальный курс С и С++. - М. ; ДИАЛОГ-МИФИ, 2001. - 288 c.

Тимофеев В.В. Язык С и С++. Программирование в среде C++Bulder 5. - М.: ЗАО " Издательство БИНОМ", 2000 г. - 368 с.

Елманова Н. З., Кошель С. П. Введение в Borland C++ Bilder 4 - М. : Диалог -МИФИ, 1999 с.

MATHCAD 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95.

Издание 2-, стереотипное - М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 1997. -712 с.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

дисциплины Экология Раздел 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Опыт последних десятилетий показывает. Что в условиях быстрого развития науки и техники и вовлечения в эти сферы человеческой деятельности все новых и новых рабочих и специалистов, никакие законодательные, организационные и технологические мероприятия по сохранению окружающей среды, среды обитания не достигают желаемого результата. Это сложнейшая проблема, прежде всего нравственная и, конечно, профессиональная.

Курс «Экология» должен способствовать экологическому образованию будущих инженеров. Экология – это биологическая наука о взаимодействии живых организмов с окружающей средой. Однако, экологические и природоохранные задачи решаются преимущественно инженерными и химико-технологическими методами. Поэтому экология, с одной стороны, становится неотъемлемой частью технологических дисциплин, а с другой – безусловно, должна быть научной базой охраны природы.

Цель изучения дисциплины – рассмотрение и усвоение основных законов экологии, основ рационального природопользования в условиях растущего антропогенного воздействия, которое основано на разумном использовании экологического ресурса биосферы.

Кроме того, будущий специалист должен ставить качественно новые задачи прогнозировать изменения среды обитания в результате промышленной деятельности, в том числе и деятельности самого специалиста, а не только глобальные (и часто отвлеченные для человека и специалиста как такового) проблемы экологии. Здесь можно упомянуть и бережное отношение к практически невозобновляемым источникам энергии (нефть, уголь, водные ресурсы, лес, и т.д.) и рациональное с учетом коррозии проектирование и изготовление узлов и агрегатов и многие другие проблемы.

Тема 1. Ведение. Проблемы окружающей среды (ОС) (2 ч.).

Масштабы и динамика загрязнений ОС промышленными отходами. Глобальные экологические проблемы. Антропогенное изменение атмосферы и климата, явление «парникового эффекта» в атмосфере Земли. Антропогенные изменения гидросферы.

Этрификация водоемов. Антропогенные изменения литосферы. Возможные экологические последствия ядерной войны. Понятие здоровья как критерия состояния ОС. Уровни воздействия загрязняющих веществ и других факторов ОС на организм человека.

Тема 2. Основы экологии. Понятие о биосфере (2 ч.).

Определение и предмет экологии. Основная аксиома экологии. Экологический просчет. Основные компоненты экологической системы.. Определения, понятия и основные законы. Основные классы живых организмов в экологических системах. Понятие трофических цепей, уровней и сетей. Закон 10%. Биологическое накопление токсичных веществ (болезнь «минамата», ДДТ и др.) Экологические пирамиды. Гомеостаз и сукцессия экосистем. Понятие о биосфере и экзосфере. Ноосфера по В.И. Вернадскому.

Тема 3. Химия окружающей среды (2 ч.).

Расчет равновесной концентрации растворенного кислорода в природных водах, е зависимость от температуры. Окислительно-восстановительные реакции в водоемах. Расчет равновесной концентрации ионов водорода в природных водах. Кислые дожди, их влияние на водоемы и другие объекты окружающей среды.

Строение и состав атмосферы. Основные химические процессы в верхних слоях атмосферы. Нарушение нулевого цикла озона. Основные химические процессы в тропосфере.

Явления «смога» и «фотохимического смога».

Тема 4. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком (2 ч.).

Биогеохимические цикличности. Основные типы и особенности биогеохимических круговоротов вещества. Круговороты воды, углерода, азота, фосфора в природе, нарушение их человеком.

Тема 5. Мониторинг и контроль состояния окружающей среды (2 ч.).

Понятие мониторинга и контроля состояния окружающей среды. Фоновый мониторинг. Биогеохимичеекий фон, аномалии и неоаномалии. Биологические методы мониторинга и биотестирование. Тест-объекты. Предельно-допустимая экологическая нагрузка.

Нормирование загрязнения атмосферного воздуха, водоемов, населенных пунктов и производственных помещений. Нормирование загрязнения почв. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Тема 6. Ресурсы природы. Экология - научная основа рационального природопользования (2ч.).

Возобновляемые и невознобновляемые природные ресурсы. Энергетический баланс.

Альтернативные источники энергии и возможности их использования.

Понятие рационального природопользования. Определение и основные компоненты эколого-экономической системы. Предмет и основная задача промышленной экологии.

Техногенный круговорот вещества. Стадии развития техногенного круговорота.

Обезвреживание отходов производства (2 ч.).

Понятие безотходной технологии и безотходного производства. Ущерб окружающей среде, обусловленный антропогенным воздействием. Виды ущерба. Прямой и косвенный ущерб. Основные принципы создания малоотходных и безотходных производств. Оценка степени безотходности производства.

Тема 8. Энерготехнологии: основные пути развития (4 ч.).

Совместимость топлив с конструкционными материалами. Их токсичность и изменение физико-химических свойств в процессах хранения и эксплуатации.

Принципиальная технологическая схема получения топлив прямой перегонкой нефти.

Альтернативные источники энергии (природный газ, метан). Опасность для природы агрессивных компонентов топлив (гидразинных, амминных, фтористых). Разрушение озонового слоя оксидами азота, фтора, хлорфторуглеводородами и др. продуктами ракетных и реактивных топлив. Водородная энергетика.

Тема 9. Рациональное использование и воспроизводство воздушного и водного бассейнов (2 ч.).

Понятие загрязнения атмосферы. Основные методы очистки отходящих газов от аэрозолей и их сравнительная характеристика. Принцип работы электрофильтра. Основные промышленные методы очистки отходящих газов от оксидов углерода, серы, азота и углеводородов.

Основные режимы водообеспечения и водоотведения промышленных предприятий.

Классификация методов переработки промышленных сточных вод. Мембранные методы, электродиализ, биохимические методы переработки сточных вод. Принцип работы и основные типы аэротенков.

Тема 10. Этические и правовые проблемы природопользования (2 ч.).

Моральные и этические проблемы Н.Т.П. Диалектика жизни: наши успехи всегда являются одновременно и нашими поражениями (ядерная энергия, биотехнология, лекарственная химия и т. д.) Эколого-экономические системы природоохранительных мероприятий. Международное сотрудничество в области природопользования. Оценка экологического ущерба от загрязнения и отчуждения земельных ресурсов. Методики расчета экономического ущерба от загрязнений. Правовые основы ОС и рационального природопользования.

Из предложенного перечня студенты выполняют 3 работы по заданию преподавателя.

1. Очистка воды методом ионнообменной хроматографии (4 ч., тема 8).

2. Изучение парникового эффекта (4 ч., тема 2).

3. Изучение эффективности процесса адсорбционной очистки воды от слабых органических кислот методом потенциометрического титрования (4 ч., тема 8) 4. Изучение эффективности процесса адсорбционной очистки воды от неионногенных органических соединений криоскопическим методом (4 ч., тема 8).

5. Снижение скорости коррозии алюминия с помощью ингибиторов (4 ч., тема 7).

6. Индивидуальные различия в восприятии наркотических веществ (4ч., тема 4).

7. Мониторинг табачной зависимости (4 ч., тема 4).

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1. Скурлатов Н.И. и др. Введение в экологическую химию, М.: "Высшая школа", 1994.

Богдановский Г. А Химическая экология, М.: МГУ, 1994.

Химия окружающей среды/ под ред. Бокриса Дж. О.М.. – М.: Химия, 1982.

Путилов А.В., Копреев А.А., Петрухин Н.В. Охрана окружающей среды. – М.: Химия.

1991.

Реймерс Н.Ф. Экология. – М.: Россия молодая, 1994.

Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии. –М.: Просвещение, 1994.

7. Курляндский Б.А., Филов В.А. Общая токсикология, М.: Медицина, 2002.

8. Лужников Е.А. Клиническая токсикология.,М.: Медицина, 2000.

1. Гадаскина И.Д.,Толоканцев Н.А. Яды-вчера и сегодня. Л., 1988.

3.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ И ДРУГИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

Стандартное оборудование физико-химических лабораторий в соответствии с темами ЛР.

Раздаточные материалы с вопросами и задачами для ЛР.

НАЦИОНАЛЬНОРЕГИОНАЛЬНЫЙ (ВУЗОВСКИЙ)

КОМПОНЕНТ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

дисциплины Теоретическая механика Раздел 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Цель изучения дисциплины «Теоретическая механика» освоение студентами бакалавриата первичных знаний в области механики и создание фундаментальной основы для последующего изучения прикладных дисциплин, входящих в программу подготовки бакалавра по направлению «Нанотехнология» с профилем подготовки «Функциональные наноматериалы для космической техники».

После изучения курса «Теоретическая механика» студент должен знать и уметь использовать:

методы описания движения материальной точки;

основы кинематики простого и сложного движения материальной точки;

методы описания поступательного и вращательного движения твердого тела;

основные законы статики;

уравнения движения свободной материальной точки и методы их решения;

основы теории колебательного движения материальной точки;

основные теоремы динамики материальной точки;

уравнения движения несвободной материальной точки;

методы описания движения системы материальных точек с внутренними связями;

методы аналитического задания внутренних связей в механических системах;

основные теоремы динамики механических систем;

основы аналитической механики.

Курс «Теоретическая механика» является фундаментальной научной дисциплиной при подготовке в области механики материалов и аэрокосмического материаловедения, в том числе получения функциональных и композиционных наноматериалов для космической техники.

Основой усвоения студентами данного курса являются знания, полученные ранее при изучении следующих дисциплин программы бакалавриата:

линейной алгебры и математического анализа;

обыкновенных дифференциальных уравнений и дифференциальных уравнений в частных производных;

Курс основан на современных достижениях общей механики и механики сплошных сред с дефектами различного типа. Сформулированные цели курса достигаются в процессе чтения лекций, проведения семинаров и при выполнении расчетной работы. Объем аудиторных занятий составляет 102 ч., в том числе лекций – 70 ч., практических занятий – 32 ч.

во 2 и 3 семестрах. Итоговая аттестация – экзамен.

Тема 1 (2 ч.). Кинематика точки.

Содержание кинематики. Перемещение и движение. Закон движения и основная задача кинематики. Три способа определения движения точки в пространстве. Векторный способ. Координатный способ. Естественный способ. Скорость движения точки. Векторный способ определения скорости. Определение скорости движения точки в системе декартовых координат и в системе полярных координат на плоскости. Определение скорости при естественном способе задания движения точки. Ускорение движения точки. Определение ускорения движения точки векторным способом.

Определение ускорения движения точки в прямоугольной системе декартовых координат. Естественный координатный трехгранник и естественные координаты. Определение ускорения при естественном способе задания движения точки. Касательное и нормальное ускорения. Равнопеременное движение.

Криволинейные системы координат. Переменный местный координатный базис.

Абсолютный дифференциал и абсолютная производная векторной функции скалярного аргумента. Скорость и ускорение точки в произвольной системе координат.

Тема 2 (2 ч.). Основы кинематики твердого тела.

Поступательное движение твердого тела. Теорема о траекториях точек тела при поступательном движении. Теорема о распределении скоростей и ускорении при поступательном движении твердого тела. Следствия. Уравнения поступательного движения тела.

Пример поступательного движения. Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси. Угол поворота. Уравнение движения. Угловая скорость тела и угловое ускорение. Равнопеременное вращательное движение. Распределение линейных скоростей в теле, вращающемся вокруг неподвижной оси. Распределение линейных ускорений в теле, вращающемся вокруг неподвижной оси.

Векторы угловой скорости и углового ускорения. Формула Эйлера. Движение тела вокруг неподвижной точки. Углы Эйлера. Уравнения движения. Распределение скоростей в теле, движущемся вокруг неподвижной точки. Мгновенная ось вращения. Мгновенное вращательное движение.

Сложение угловых скоростей. Кинематические формулы Эйлера. Распределение ускорений в теле, вращающемся вокруг неподвижной точки. Примеры применения теории движения тела вокруг неподвижной точки.

Движение свободного твердого тела. Уравнения движения. Распределение линейных скоростей в свободном твердом теле. Распределение линейных ускорений в свободном твердом теле. Теорема о распределении ускорений.

Тема 3 (2 ч.). Кинематика сложного движения точки.

Абсолютное, относительное и переносное движения. Абсолютная и относительная производные векторной функции скалярного аргумента. Связь между абсолютной производной вектора, определенного в подвижной системе декартовых координат, и абсолютной производной вектора, определенного в криволинейной неподвижной системе.

Теорема о сложении линейных скоростей. Примеры применения теоремы о сложении скоростей. Теорема о сложении ускорений (теорема Кориолиса). Геометрическое доказательство теоремы Кориолиса. Некоторые применения теоремы Кориолиса.

Тема 4 (2 ч). Основные понятия и законы классической механики.

Введение. Первый закон Ньютона. Механические силы и их основные свойства.

Масса и количество движения. Второй закон Ньютона. Аксиома о параллелограмме сил. Закон независимости действия сил. Третий закон Ньютона. Система единиц.

Тема 5 (2 ч). Основные понятия и аксиомы статики.

Определение содержания статики. Понятие о механических связях. Реакции (противодействия) механических связей. Некоторые простейшие примеры связей и их реакций.

Аксиомы о связях и их реакциях. Классификация сил, приложенных к точкам материальной системы. Определение внутренних сил. Метод сечений. Силы трения скольжения и их основные свойства.

Тема 6 (2 ч.). Система сил, приложенных к точке абсолютно твердого тела.

Правило многоугольника сил. Векторное и графическое условия равновесия системы сходящихся сил. Теорема о равновесии трех непараллельных сил, приложенных к твердому телу. Пример применения теоремы о равновесии трех непараллельных сил. Аналитическое определение равнодействующей системы сходящихся сил. Аналитические условия равновесия системы сходящихся сил. Статически неопределенные задачи.

Тема 7 (2 ч.). Система сил на плоскости.

Аналитическое определение силы. Система двух параллельных сил. Пара сил.

Произвольная система сил на плоскости. Многоугольник Вариньона. Графический анализ произвольной системы сил на плоскости. Графические условия равновесия. Теорема о моменте равнодействующей (теорема Вариньона). Условие равновесий рычага. Аналитические условия равновесия произвольной системы сил на плоскости. Пример применения условий равновесия произвольной системы сил на плоскости.

Тема 8 (2 ч.). Равновесие свободного твердого тела.

Преобразование произвольной системы сил. Условия равновесия свободного и несвободного твердого тела. Основные свойства пар сил. Приведение произвольной системы сил к одной силе и к одной паре сил. Аналитическое определение главного вектора и главного момента системы сил. Зависимость главного вектора и главного момента от выбора центра приведения. Условия равновесия свободного твердого тела.

Тема 9 (2 ч.). Центр параллельных сил и центр тяжести.

Центр параллельных сил. Центр тяжести дискретной системы материальных точек.

Координаты центра тяжести неоднородного тела. Координаты центра тяжести однородного тела. Центр тяжести объема. Центр тяжести площади. Центр тяжести линии.

Тема 10 (2 ч). Дифференциальные уравнения движения свободной материальной точки.

Общие замечания о содержании динамики. Движение материальной точки с постоянной массой. Векторное дифференциальное уравнение движения. Дифференциальные уравнения движения материальной точки в простейших системах координат.

Дифференциальные уравнения движения материальной точки в естественной форме. Основные задачи динамики точки. Общие замечания об интегрировании системы дифференциальных уравнений движения материальной точки.

Тема 11 (2 ч). Элементы теории колебаний материальной точки.

Свободные гармонические колебания материальной точки. Влияние силы сопротивления, линейно зависящей от скорости точки. Затухающие колебания. Вынужденные колебания при малых силах сопротивления. Резонанс. Влияние сил сопротивления, пропорциональных первой степени скорости, на вынужденные колебания. Действие периодической возмущающей силы. Вынужденные колебания, вызванные произвольной возмущающей силой. Возмущающая сила типа мгновенного импульса. Возмущающая сила, приложенная статически.

Тема 12 (2 ч). Основные теоремы динамики свободной материальной точки.

Теорема об изменении количества движения материальной точки. Теорема об изменении кинетической энергии материальной точки. Работа и ее основные свойства.

Вычисление работы в некоторых частных случаях действия сил. Силовые поля. Потенциальные силовые поля.

Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Рассеяние механической энергии и диссипативная функция Релея. Примеры вычисления потенциальной энергии и применения интеграла энергии.

Момент количества движения материальной точки.

Теорема об изменении момента количества движения. Первые интегралы дифференциальных уравнений движения, вытекающие из теоремы об изменении момента количества движения.

Тема 13 (2 ч.). Динамика несвободной материальной точки.

дифференциальные уравнения движения материальной точки по поверхности. Применение криволинейных координат на поверхности (координат Гаусса). Движение материальной точки по кривой линии. Теорема об изменении кинетической энергии в случае движения несвободной материальной точки.

Тема 14 (2 ч.). Динамика относительного движения материальной точки.

Динамика твердого тела.

Второй закон Ньютона в подвижных системах координат. Инерциальные и неинерциальные системы отнесения.

Дифференциальные уравнения движения свободного твердого тела. Движение тела вокруг неподвижной оси. Определение динамических реакций, приложенных к оси вращения.

Уравновешивание сил инерции. Свободная ось вращения. Динамика плоскопараллельного движения. Движение тела вокруг неподвижной точки.

Случай движения твердого тела, рассмотренный Эйлером. Определение мгновенной угловой скорости и углов Эйлера как функций времени. Приближенная теория гироскопических явлений.

Тема 15 (2 ч.). Уравнения движения системы материальных точек.

Дифференциальные уравнения движения системы материальных точек в декартовых координатах. Аналитическое определение связей. Возможные перемещения. Число степеней свободы. Внешние и внутренние связи. Аксиома об освобождении от связей. Классификация сил. Идеальные связи. Реакции идеальных связей. Дифференциальные уравнения движения системы материальных точек в декартовой системе координат (уравнения Лагранжа первого рода).

Тема 16 (2 ч). Основные теоремы динамики системы.

Вступительные замечания. Центр инерции материальной системы. Теорема о движении центра инерции. Сохранение движения центра инерции. Примеры применения теоремы о движении центра инерции. Количество движения системы, материальных точек. Теорема об изменении количества движения системы материальных точек. Применение теоремы об изменении количества движения. Кинетический момент системы (главный момент количества движения системы). Кинетический момент твердого тела. Моменты инерции.

Теорема об изменении кинетического момента для абсолютного движения материальной системы. Замечания о главном моменте реакций внутренних связей. Теорема об изменении кинетического момента в относительном движении системы. Закон сохранения кинетического момента. Дифференциальное уравнение вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Движение физического маятника.

Тема 17 (2 ч.). Механическая работа и энергия.

Кинетическая энергия системы. Теорема об изменении кинетической энергии системы.

Замечания о работе реакций связей. Теорема об изменении кинетической энергии, в относительном движении системы. Работа сил, приложенных к абсолютно твердому телу.

Потенциальное силовое поле. Закон сохранения механической энергии.

Тема 18 (2 ч.). Принцип возможных перемещений.

Принцип возможных перемещений. Общее уравнение статики. Условия равновесия системы. Определение реакций связей. Условия равновесия свободного и несвободного твердого тела. Применение общего уравнения статики к решению задач о равновесии системы твердых тел. Принцип Даламбера для системы материальных точек. Принцип Даламбера — Лагранжа. Общее уравнение динамики.

Занятие 1 (2 ч, тема 1). Кинематика точки в декартовой и полярной системах координат.

Занятие 2 (2 ч, тема 2). Кинематика плоского движения твердого тела.

Занятие 3 (2 ч, тема 3). Кинематика сложного движения материальной точки.

Занятие 4 (2 ч, тема 5). Статическое равновесие. Определение реакций связей, наложенных на механическую систему.

Занятие 5 (2 ч, тема 6). Статическое равновесие. Равновесие пространственной системы сил. Определение равнодействующей.

Занятие 6 (2 ч, тема 7). Статическое равновесие. Равновесие плоской системы сил.

Занятие 7 (2 ч, темы 8, 9). Равновесие свободного твердого тела. Центр тяжести.

Занятие 8 (2 ч, тема 10). Динамика материальной точки. Интегрирование уравнений движения.

Задача 1. Исследование движения твердого тела вокруг неподвижной точки.

Задача 2. Составление уравнений Лагранжа второго рода для механической системы.

Исследование малых колебаний механической системы на основе уравнений Лагранжа второго рода.

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Курс теоретической механики. Под ред. Колесникова К.С. – М.: МГТУ, 2005.

Кильчевский Н.А. Курс теоретической механики. – М.: Наука, 1977. Т.1.

Кильчевский Н.А. Курс теоретической механики. – М.: Наука, 1977. Т.2.

Бутенин Н.В., Лунц Л.Я., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. – М.: Наука, ч.1.

5. Бутенин Н.В., Лунц Л.Я., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. – М.: Наука, ч.2.

6. Мещерский И.В. Сборник задач по теоретической механике. – М.: Наука, 1981.

7. Колесников К.С. и др. Сборник задач по теоретической механике. – М.: Наука, 1989.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ПРОГРАММА

дисциплины Теплофизика элементов космической техники и процессов формирования функциональных наноструктур Раздел 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧАЕМОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Целью изучения данного курса является подготовка бакалавров по одной из важнейших проблем космической техники. В процессе изучения курса, студенты знакомятся с сутью проблемы «Теплофизика элементов космической техники и процессов формирования функциональных наноструктур».

Сегодня проблема нанотехнологий актуальна во всех отраслях народного хозяйства.

Особенно остро эта проблема стоит в авиационной и ракетно-космической технике, где разработка термостойких и жаропрочных наноматериалов с необходимыми теплофизическими и механическими свойствами и внедрение в элементах конструкций авиационной и космической техники позволит создавать изделия нового поколения.

Теоретическая часть (лекции) данной дисциплины вооружит студентов знаниями в области нанокристаллических структурных образований, классификацией веществ и материалов по размеру наночастиц, типами нанокристаллических материалов и особенностями их наноструктуры, технологиями разработки таких материалов. Теплофизическими и другими свойствами наноматериалов, а также методами и средствами исследования этих свойств.

Практическая часть дисциплины (семинары, лабораторные работы и написание рефератов) направлена на проработку ее теоретической части, на изучение конкретных методов и навыков экспериментального исследования студентами теплофизических и других свойств наноматериалов. Кроме того, в этой части дисциплины студенты освоят уникальные методы формирования защитных нанопокрытий, а также современные методы исследования наноструктур с применением новейших электронно-лучевых микроскопов.

Изучение данного курса базируется на знании студентами дисциплин «Физика», «Химия», «Материаловедение».

В результате изучения этой дисциплины студент должен – основы тепловых процессов, протекающих в элементах космической техники, – основные соотношения, позволяющие оценить тепловое состояние элементов и узлов космического летательного аппарата;

– основы тепловых процессов при формирования наноструктур;

– обосновать выбор того или иного метода обеспечения теплового состояния элементов и узлов космического летательного аппарата;

иметь представление:

– об особенностях протекания процессов формирования наноструктур и влияния температурного воздействия при их создании – об эксплуатационных характеристиках наноструктурных элементов в космической технике.

Студент, изучивший дисциплину «Теплофизика элементов космической техники и процессов формирования функциональных наноструктур», в соответствии ФГОС ВПО должен обладать следующими компетенциями:

критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (СЛК-6);

собирать, обрабатывать с использованием современных информационных технологий и интерпретировать приобретенные знания для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам (СЛК-7);

применять информационные технологии и математические методы расчета при проектировании деталей и узлов двигателей летательных аппаратов (ОНК-3);

выбирать основные и вспомогательные материалы, используемые при изготовлении космической техники (ОНК-4);

изучать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по специальности (НИК-1);

проводить сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации по теме исследования, выбирать методики и средства решения задачи (НИК-3);

составлять описания принципов действия и устройства проектируемых изделий и объектов с обоснованием принятых технических решений (ПКК-6);

принимать участие в разработке методических и нормативных документов и проведении мероприятий по их реализации (ПКК-7);

принимать участие в работах по доводке и освоению технологических процессов в ходе подготовки производства новой продукции, проверять качество монтажа и наладки при испытаниях и сдаче в эксплуатацию новых образцов изделий, узлов и деталей выпускаемой продукции (ПТК-5);

проводить мероприятия по профилактике производственного травматизма и профессиональных заболеваний, контролировать соблюдение экологической безопасности проводимых работ (ПТК-8);

составлять заявки на оборудование и запасные части, подготавливать техническую документацию на ремонт оборудования (ОУК-6);

организовывать метрологическое обеспечение технологических процессов с использованием типовых методов контроля качества выпускаемой продукции (ОУК-9);

применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений в работе двигателей летательных аппаратов и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (СК-1);

применять новые современные методы испытаний изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности с определением рациональных режимов работы специального оборудования (СК-2).

Тема 1. Введение. Основные понятия и определения наноструктур (2 ч.).

Тема 2. Наноструктурные образования. Классификация веществ и материалов по размеру частиц (зерен). Одно-, двух- и трехмерные типы нанокристаллических материалов (2 ч.).

Тема 3. Нанопорошки. Моно- и полидисперсность порошков, методы синтеза:

газофазный, плазмохимический, механический, детонационный, электровзрыв, осаждение из коллоидных растворов, термическое разложение и восстановление, термическое упорядочение нестехиометрических соединений, синтез оксидов в жидких металлах, самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС-метод) (4 ч.).

Тема 4. Получение компактных наноматериалов. Методы: компактирование нанопорошков, осаждение на подложку, кристаллизация аморфных сплавов, интенсивная пластическая деформация, превращение беспорядок-порядок (6 ч.).

Тема 5. Микроструктура нанокристаллических материалов. Границы раздела нанокристаллов. Особенности структуры субмикрокристаллических металлов.

Наноструктура неупорядоченных систем (элементы физики твердого тела) (8 ч.).

Тема 6. Теплофизические свойства нанопорошков и компактных наноматериалов (6 ч.).

Теплофизические свойства нанопорошков: структурные и фазовые превращения, период решетки, электронный механизм переноса теплоты, фононный механизм переноса теплоты, теплоемкость, оптические свойства. Теплофизические свойства компактных наноматериалов:

тепловые и электрические свойства, аномалии механических свойств.

Тема 7. Методы и свойства исследования теплофизических и других свойств наноматериалов. Электронная микроскопия (размеры частиц – дисперсность, структура субмикрокристаллических металлов, шероховатость поверхности). Методы исследования механических характеристик (адгезия, когезия, плотность, пористость, проницаемость, микротвердость) Методы исследования теплофизических характеристик наноматериалов (теплопроводность, теплоемкость). Методы исследования оптических характеристик термостойких покрытий (степень черноты поверхности (8 ч.).

Тема 8. Нанокристаллический катализ в высокотемпературной теплотехнике. Основы теории конвективного теплообмена на элементах конструкции с учетом влияния каталитической активности поверхности КЛА. Математическая модель расчета теплообмена в передней критической точке КЛА с учетом влияния каталитической активности материала стенки (2 ч.).

Тема 9. Экспериментальное исследование влияния каталитической активности наноматериалов теплозащитного назначения на высокотемпературных газодинамических стендах применительно к системам тепловой защиты КЛА многоразового применения.

Алгоритм проведения испытаний, калориметрические датчики с покрытиями из наноматериалов (2 ч.).

Тема 10. Нанотехнологии в элементах конструкций космической техники.

Газодинамические методы формирования термо- и жаропрочных покрытий.

Молекулярно-лучевая эпитаксия. Ионнопучковая технология. Магнетронная технология (8 ч.).

Тема 11. Возможности использования наноматериалов в системах тепловой защиты поверхности космических летательных аппаратов и теплонапряженных элементов ракетных и авиационных двигателей (2 ч.).

1. Конвективный теплообмен на элементах конструкции КЛА с учетом влияния каталитической активности нанокристаллической поверхности. Математическая модель расчета теплообмена в передней критической тоске КЛА сферической формы с учетом влияния каталитической активности материала стенки (2 ч., тема 8).

2. Газодинамические методы формирования термо- и жаропрочных покрытий из нанопорошковых структурных образований (2 ч., тема 10).

1. Исследование структуры и шероховатости поверхности нанопокрытия из алюминия (меди) с использованием электронно-лучевого микроскопа (4 ч., тема 7).

2. Исследование объемной структуры нанопокрытия из алюминия с использованием электронно-лучевого микроскопа (4 ч., тема 7).

3. Формирование на газодинамическом стенде нанопокрытия из алюминия (меди) с использованием гетерогенной технологии (низкотемпературного газодинамического метода) (4 ч., тема 10).

1. Структура, теплофизические и другие свойства наноматериалов. Аномальные особенности свойств наноматериалов.

2. Низкотемпературный газодинамический метод формирования защитных покрытий из наноматериалов. НТГДМ-технология, физический принцип. Описание схемы стенда.

Алгоритм расчета высокоскоростных ускорителей гетерогенной смеси (гранулы из наночастиц + газ-носитель).

Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1. Морохов И.Д, Трусов Л.И, Чижик С.П. «Ультрадисперсные металлические среды». – М.:

Атомиздат, 1977. – 264с.

2. Морохов И.Д, Петинов В.И, Трусов Л.И, Петрунин В.Ф. «Структура и свойства малых металлических частиц». – М.: УФН. 1981. т.133, №4, с. 653...692.

3. Петров Ю.И. «Физика малых частиц». – М.: Наука, 1982, 360с.

4. Гусев А.И. «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства». УрО 5. Гусев А.И. «Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии» - 2-е изд. испр. – М.:

ФИЗМАТЛИТ, 2007, 416 с.

6. Никитин П. В. Тепловая защита». Учебник Высшей школы. М.: Изд-во МАИ, 2006. – 7. Никитин П.В., Сотник Е.В. «Экспериментальные исследования характеристик систем тепловой защиты ЛА». Учебное пособие к лабораторным работам. М.: изд. МАИ, 2004, 8. Горшков М.М, Шкарбан И.И. «Электронная микроскопия в исследовании наноматериалов». Учебное пособие к лабораторным работам. М.: изд. МАИ, 2008, 52 с.

1. Авдуевский В. С., Глебов Г. А., Кошкин В.К. и др. «Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике». М.: Машиностроение, 1975.

2. Ивановский А.Л. «Квантовая химия в материаловедении. Нанотубулярные формы вещества». Екатеринбург: УрО РАН, 1999. – 174с.

3. Гусев А.И. «Физическая химия нестехиометрических тугоплавких соединений». – М.:

Наука, 1991. – 286с.

4. Siegel R.W. «Nanostructured materials – mind vatter». // Nanostruct. Mater. v.3, № 1…3, p.