«1.3.3. Трудоемкость ООП ВПО: 330 зачетных единиц 1.4. Требования к абитуриенту Абитуриент должен иметь документ государственного образца о среднем (полном) общем образовании или среднем профессиональном образовании. 2. ...»

3. Перевод целых и дробных чисел из двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной в десятичную систему счисления.

4. Перевод целых и дробных чисел из двоичной системы счисления в восьмеричную, шестнадцатеричную и, наоборот.

5. Метод вычитания степеней для перевода чисел из десятичной в двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную системы счисления.

6. Арифметические операции в позиционных системах счисления. Сложение и умножение в двоичной системе счисления. Примеры.

7. Сложение в восьмеричной системе счисления. Примеры.

8. Умножение в восьмеричной системе счисления. Примеры.

9. Информатика. История развития. Структура современной информатики.

10. Социальные, правовые и этические аспекты информатики.

11. Информация. Определение. Объемный подход к определению количества информации.

12. Вероятностный подход к определению количества информации.

13. Защита информации: программная и аппаратная.

14. Непрерывная (аналоговая) и дискретная информация, сообщение, сигнал. Примеры дискретного и непрерывного сообщения.

15. Двоичное кодирование текстовой информации.

16. Двоичное кодирование графической информации 17. Двоичное кодирование звуковой информации.

18. Кодирование информации. Помехи при передачи информации. Помехоустойчивое кодирование на основе избыточности информации.

19. Классическая архитектура ЭВМ и принципы фон Неймана.

20. Шинная архитектура современного ПК.

21. Технические характеристики МП.

22. Классификация программных средств.

23. Системное программное обеспечение.

24. Прикладное программное обеспечение. Редакторы. Электронные таблицы.

25. Операционная система (ОС). Определение. Примеры ОС.

26. Поколения ЭВМ.

27. История развития ПЭВМ 28. Вредоносное программное обепечение 29. Антивирусные программы 30. Программы - архиваторы 31. Устройства ввода – вывода ЭВМ 32. Внешние запоминающие устройства 7.2. Вопросы-тесты к дисциплине 1.В теории информации под информацией понимают… сведения, устраняющие или уменьшающие неопределенность характеристику объекта, выраженную в числовых величинах сигналы от органов чувств человека повтор ранее принятых сообщений 2.К информационным процессам относятся… а) сбор данных б) передача данных в) фальсификация данных г) потеря данных д) интерполяция данных 3.Информацию, существенную и важную в настоящий момент, называют… актуальной полезной достоверной объективной 4.Информацию, достаточную для решения поставленной задачи, называют… обоснованной достоверной Объективной 5.Мера неопределенности в теории информации называется...

6.Сигналы, зарегистрированные на материальном носителе, называются … истинными высказываниями 7. является утверждение, что … информационные процессы являются материальными носителями информации в качестве носителя информации могут выступать материальные предметы в качестве материального носителя информации могут выступать знания, сведения или в качестве носителя информации могут выступать только световые и звуковые волны 8.В семантическом аспекте информация ….

определяет значение символа естественного алфавита определяет отношения между единицами данных дает возможность раскрыть ее содержание и показать отношение между смысловыми значениями ее элементов определяет данные с точки зрения их практической полезности для получателя 9.Сотовый телефон имеет монохромный экран без градаций цвета с разрешением 96*68. Для кодирования цвета одной точки, воспроизводимой на экране сотового телефона, используется бит. Минимальный объем видеопамяти равен… 2176 байт 13056 байт 10.Для кодирования 32 различных состояний достаточно двоичных разрядов.

11.Для хранения на дискете текста «ПЕРВЫЙ_КУРС» в системе кодирования ASCII ( бит на 1 символ ) необходимо _ бит.

12.Максимальное неотрицательное целое число, кодируемое одним байтом равно...

13.При кодировании 16 битами в Unicode информационный объем пушкинской фразы Я помню чудное мгновенье составляет 14.Формула Шеннона, учитывающая вероятность рi наступления i - го события из набора N событий I ( p1 log 2 p1 p 2 log 2 p 2...p n log 2 p n ) используется для определения… количества информации количества событий в сообщении символов в сообщении символов в сообщении количества наборов информации 15.Формула для вычисления энтропии системы носит имя … 16.При алфавитном подходе количество информации, содержащееся в одном разряде двоичного числа, равно...

17.Выберите вариант, в котором объемы памяти расположены в порядке возрастания:

15 бит. 20 бит. 2 байта. 1 Кбайт. 1010 байт 15 бит. 20 бит. 2 байта. 1010 байт. 1 Кбайт 15 бит, 2 байта, 20 бит, 1 Кбайт, 1010 байт 15 бит, 2 байта, 20 бит, 1010 байт, 1 Кбайт 18.Пробел в системе ASCII занимает память объемом 19.Строчная буква в системе ASCII занимает память объемом 20Если числа в шестнадцатеричной системе счисления имеют вид В116 и 4016, то их разность в.десятичной системе счисления равна … 21.Последняя цифра суммы чисел 548 и 568 в восьмеричной системе счисления равна … 22.Числу 31010 соответствует:

23.Вычисление DCBA16 - ABCD16= даст результат:

24.Вычисление 810+510= в двоичной системе счисления даст результат 25.Записанное в восьмеричной системе счисления число 612,28 в десятичной системе будет иметь вид (с точностью до двух знаков после запятой) 392, 394, 395, 382, 26.Записанное в шестнадцатеричной системе счисления число AF,816 в десятичной системе будет иметь вид (с точностью до двух знаков после запятой) 191, 175, 27.При вычитании из двоичного числа 1101 двоичного числа 1..0 получено двоичное число 11.

Это означает, что в вычитаемом пропущена последовательность цифр…...

28. Максимальное неотрицательное целое число, кодируемое одним байтом равно...

29. При вычитании из восьмеричного числа 601 восьмеричного числа 4...4, получаем восьмеричное число 125. Это означает, что в вычитаемом пропущена цифра...

8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

8.1. Основная литература Гриф министерства образо- Л.А. Матвеев, тистика, 2009г., www.biblioclab,ru/dook/860 Т.А. Гаврилова, технологий: учебное посо- В.Д. Курушин, 2010 г. - 272 с.

http://e.lanbook.com/view/bo Д.Ю. Нечаев Информатика: метод.

Основы информационной вано Мин. образования и бие для вузов, 25 шт.

8.2. Дополнительная литература Информатика: учеб.

8.3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы Google, Яндекс, Irbis и др.

9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ

ДИСЦИПЛИНЫ

9.1. Требования к аудиториям (лабораториям, помещениям, кабинетам) для проведения занятий с указанием соответствующего оснащения.

Для проведения всех видов занятий необходимо презентационное оборудование (мультимедийный проектор, ноутбук, экран) - 1 комплект.

Для проведения практических и лабораторных занятий необходимо наличие компьютерных классов оборудованных современной вычислительной техникой из расчета одно рабочее место на одного обучаемого.

Для проведения занятий из раздела 4 (Компьютерные сети) требуется подключение компьютерного класса к глобальной информационной сети Интернет.

В целях сохранения результатов работы желательно, чтобы студенты имели при себе носители информации, например, flash-накопители.

9.2. Требования к программному обеспечению, используемому при изучении учебной дисциплины.

1. Пакет программ MS Office;

2. Пакет программ VMWare Workstation, VirtualBox.

Автор рабочей программы:

[Введите текст]

СОДЕРЖАНИЕ

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И

КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Общая трудоемкость дисциплины

4.2. Виды и объемы учебной работы по дисциплине «Физика»

4.3. Разделы учебной дисциплины

4.4. Лабораторные работы / практические занятия

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

6. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

7. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ....

7.1. Вопросы для подготовки к контролирующим мероприятиям

8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

8.1. Основная литература

8.2. Дополнительная литература

8.3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ...

9.1. Требования к аудиториям (лабораториям, помещениям, кабинетам) для проведения занятий с указанием соответствующего оснащения.

9.2. Требования к программному обеспечению, используемому при изучении учебной дисциплины.

[Введите текст]

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Целями освоения учебной дисциплины (модуля) «ФИЗИКА» являются формирование у студентов основ естественнонаучного мировоззрения; ознакомление студентов с современной физической картиной мира; приобретение студентами навыков экспериментального исследования физических явлений и процессов, изучение теоретических методов анализа физических явлений, развитие творческих способностей, умения формулировать и решать на высоком и перспективном научном уровне проблем изучаемой специальности, умения творчески применять и самостоятельно повышать свои знания; обучение грамотному применению положений фундаментальной физики к научному анализу ситуаций, возникающих при создании новой техники и технологий. Эти цели достигаются на основе фундаментализации образования, повышения творческой активности и самостоятельности студентов, широкого применения вычислительной техники и информационных технологий в учебном процессе.

2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Учебная дисциплина «Физика» относится к базовой части цикла «С.2 – Математический и научно-инженерный цикл».

Для изучения данной дисциплины необходимы следующие знания, умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами: знания, умения и навыки, соответствующие программе средней школы.

Наименования последующих учебных дисциплин:

- электроника и схемотехника.

[Введите текст]

3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ

ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ

ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Способность к логическому мыш- молекулярной физики, электричества и магнетизма;

лению, обобщению, анализу, криквантовой физики и физики твердого тела.

тическому осмыслению информаУМЕТЬ анализировать и применять физические явлеции, систематизации, прогнозирония и эффекты для решения практических задач обесванию, постановке исследователь- печения информационной безопасности.

ских задач и выбору путей их ре- ВЛАДЕТЬ методами теоретического исследования шения на основании принципов физических явлений и процессов.

научного познания.

математического анализа и моде- УМЕТЬ применять математические методы, физичелирования, теоретического и экс- ские законы и вычислительную технику для решения периментального исследования. практических задач; проводить измерения, обрабатывать и представлять результаты.

Способность использовать знания проблем профессиональной деятельности.

о современной физической кар- УМЕТЬ решать типовые задачи по основным раздетине мира и эволюции Вселенной, лам курса.

пространственно-временных зако- ВЛАДЕТЬ основными методами теоретического и номерностях, строении вещества экспериментального исследования физических явледля понимания окружающего мира ний.

и явлений природы.

Способность применять методо- для расчётов в физике.

логию научных исследований в УМЕТЬ строить математические модели физических профессиональной деятельности, в явлений, анализировать результаты решения конкреттом числе в работе над междисци- ных задач с целью построения более совершенных плинарными и инновационными моделей; анализировать результаты эксперимента с Способность участвовать в проек- при обеспечении информационной безопасности автировании средств защиты ин- томатизированных систем.

формации и средств контроля за- УМЕТЬ строить математические модели физических щищённости автоматизированной явлений, анализировать результаты решения конкретсистемы. ных задач.

[Введите текст]

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Общая трудоемкость дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет:

4.2. Виды и объемы учебной работы по дисциплине «Физика»

Аудиторные занятия (всего):

В том числе:

Лабораторные работы (лаб) (всего / в интерактивной форме) (всего / в интерактивной форме) Самостоятельная работа (ср) (всего):

В том числе:

Проработка лекционного материала, подготовка к тиям Другие виды самостоятельной работы (контрольная работа) Самостоятельная работа под контролем преподавателя (кср) (экзамен (Э)/зачет (З)/зачет с оценкой (ЗаО)/час) 36 /27 / трудоёмкость дисциплины:

[Введите текст] 4.3. Разделы учебной дисциплины Номер семестНомер недели [Введите текст] Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция. Взаимная индукция. Энергия магнитного поля. Уравнения Максвелла.

ренция в тонких пленках. Дифракция света. Метод зон Френеля. Дифракционная решетка. Поляризация волн. Законы Брюстера и Малюса.

[Введите текст] металлов. Сверхпроводимость. Полупроводники и их проводимость. Фотопроводимость. Контакт двух полупроводников с разной проводимостью. Контакт двух металлов. Термопара.

[Введите текст] 4.4. Лабораторные работы / практические занятия Номер сеНомер недели Раздел учебной дисциплины Наименование лабораторной работы / практического занятия Всего часов [Введите текст] [Введите текст] [Введите текст] Приложение 1. Перечень лабораторных работ 1. Измерения и расчет погрешностей 2. Движение тела, брошенного под углом к горизонту 3. Изучение законов поступательного движения тел 4. Определение момента инерции маятника Обербека 5. Определение скорости полета пули 6. Изучение законов столкновения тел при ударах 7. Изучение закона сохранения энергии 8. Законы сохранения при вращательном движении тела 9. Скатывание твердого тела с наклонной плоскости Молекулярная физика и термодинамика 10. Определение отношения теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме 11. Определение коэффициента вязкости жидкости с помощью вискозиметра Пуазейля 12. Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха Электричество и магнетизм 13. Движение электронов в электрических полях 14. Электронный осциллограф 15. Изучение электрических полей 16. Законы постоянного тока 17. Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли 18. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона 19. Явление гистерезиса в ферромагнетиках 21. Незатухающие колебания (математический маятник) 22. Незатухающие колебания (пружинный маятник) 23. Сложение колебаний 24. Затухающие механические колебания 25. Затухающие электрические колебания 26. Вынужденные электрические колебания 27. Интерференция света 28. Дифракция света 29. Явление поляризации света Квантовая и атомная физика. Физика твердого тела 30. Изучение законов внешнего фотоэффекта 31. Оптический спектр атомов 32. Температурная зависимость сопротивления полупроводников и металлов 33. Зависимость сопротивления полупроводника от освещенности 34. Полупроводниковый диод [Введите текст]

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по специальностям 09030310 «Информационная безопасность автоматизированных систем» и 09030503 «Информационно-аналитические системы безопасности» реализация компетентностного подхода должна предусматривать использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий с целью формирования и развития профессиональных навыков студентов. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, в целом в учебном процессе должен составлять не менее 30 процентов аудиторных занятий. Занятия, проводимые в активной и интерактивной формах, проводятся в объеме 126 часов из общих 216 часов, что составляет 58%. В том числе:

– на лекционных занятиях – 18 часов, – на лабораторных занятиях – 54 часа, – на практических занятиях – 54 часа.

Чтение лекций с применением мультимедийных технологий и наглядных физических моделей.

Применение программных продуктов (например, MathCad, Microsoft Office Excel) при выполнении лабораторных работ. Выполнение виртуальных лабораторных работ.

На лабораторных занятиях студенты работают в подгруппах и активно взаимодействуют друг с другом, развивая навыки деловой коммуникации, эффективной организации рабочего процесса, распределения обязанностей; наличие учебно-методических указаний к выполнению лабораторных работ повышает долю самостоятельной работы студента, развивает навыки поиска нужной информации и ее самостоятельной переработки. Защита лабораторных работ проходит в форме диалога и компьютерного тестирования.

Студенты имеют доступ к учебно-методическому комплексу дисциплины, представленному в электронной форме в университетской сети, в том числе к электронным учебникам, всем опубликованным учебно-методическим разработкам кафедры, включающим материалы по организации самостоятельной работы, выполнению лабораторных работ и использованию компьютерных технологий при их выполнении.

[Введите текст]

6. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

специальная теория относительности Подготовка докладов на научную конференцию.

[Введите текст] 3 1-18 Квантовая и атомная физика. Проработка конспектов лекций и материала учебника, меФизика ядра и элементарных частиц тодических пособий.

[Введите текст]

7. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Молекулярная физика и тер- Контрольное тестирование по теме «Молекулярная физика и [Введите текст] [Введите текст] 7.1. Вопросы для подготовки к контролирующим мероприятиям

ВОПРОСЫ

«КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ЧАСТИЦЫ»

1. Основные задачи механики.

2. Относительность механического движения. Система отсчета. Число степеней свободы.

3. Материальная точка (частица).

4. Радиус-вектор. Траектория движения материальной точки.

5. Длина пути и перемещение.

6. Скорость материальной точки.

7. Равномерное прямолинейное движение. Кинематические уравнения такого движения.

8. Ускорение материальной точки.

9. Равнопеременное прямолинейное движение. Кинематические уравнения такого движения.

10. Равнопеременное криволинейное движение в поле силы тяжести. Кинематические уравнения такого 11. Неравномерное движение. Кинематические уравнения такого движения.

12. Тангенциальное (касательное) ускорение.

13. Нормальное (центростремительное) ускорение.

14. Инерция, инертность. Масса тела. Плотность.

15. Инерциальная система отсчета.

16. Преобразования Галилея. Теорема сложения скоростей в классической механике. Механический принцип относительности Галилея.

17. Законы динамики Ньютона для материальной точки.

18. Сила. Принцип независимости сил. Принцип суперпозиции сил.

19. Типы фундаментальных взаимодействий.

20. Гравитационная сила. Сила тяжести.

21. Сила упругости. Закон Гука. Сила реакции опоры, сила натяжения подвеса.

22. Вес тела. Невесомость.

23. Трение (внешнее, внутреннее). Сила трения покоя, скольжения, качения. Сила вязкого трения.

24. Импульс тела, импульс силы.

25. Основное уравнение динамики материальной точки (частицы).

ВОПРОСЫ

«КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО

ДВИЖЕНИЯ АТТ ВОКРУГ НЕПОДВИЖНОЙ ОСИ»

1. Абсолютно твердое тело (АТТ). Поступательное и вращательное движение АТТ.

2. Центр инерции (центр масс) АТТ и закон его движения.

3. Система центра инерции. Вращение АТТ вокруг неподвижной оси.

4. Угловое перемещение АТТ.

5. Угловая скорость.

6. Равномерное вращение АТТ вокруг неподвижной оси. Кинематические уравнения такого движения.

7. Угловое ускорение.

8. Равнопеременное вращательное движение АТТ вокруг неподвижной оси. Кинематические уравнения такого движения.

9. Неравномерное вращательное движение АТТ вокруг неподвижной оси. Кинематические уравнения такого движения 10. Связь между кинематическими характеристиками вращательного и поступательного движений.

11. Момент импульса частицы. Момент импульса АТТ. Собственный момент импульса АТТ.

12. Момент силы относительно точки. Плечо силы. Проекция момента силы относительно оси вращения.

13. Момент инерции частицы. Момент инерции АТТ.

14. Теорема Штейнера.

[Введите текст] 15. Вычисление момента инерции однородного стержня, цилиндра, диска.

16. Связь между моментом импульса и моментом инерции АТТ, вращающегося относительно неподвижной оси.

17. Импульс момента силы.

18. Основное уравнение динамики вращательного движения АТТ относительно неподвижной оси.

19. Произвольное движение АТТ. Мгновенная ось вращения.

20. Статика. Условия равновесия АТТ.

ВОПРОСЫ

« ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ И СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ»

1. Изолированная (замкнутая) система тел.

2. Механическая работа, мощность.

3. Работа постоянной силы и постоянного момента силы при вращательном движении.

4. Работа переменной силы и переменного момента силы при вращательном движении.

5. Консервативные силы. Работа консервативных сил.

6. Потенциальная энергия (в гравитационном поле, поле силы тяжести, поле упругих сил).

7. Связь между силой и потенциальной энергией.

8. Кинетическая энергия при поступательном и вращательном движении. Кинетическая энергия плоского движения симметричных тел.

9. Теорема об изменении кинетической энергии.

10. Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии.

11. Движение частицы в потенциальном поле. «Потенциальная яма» и «потенциальный барьер». Финитное и инфинитное движение.

12. Диссипация энергии. Работа силы трения. Общефизический закон сохранения энергии.

13. Импульс (количество движения) тела. Импульс системы тел. Закон сохранения импульса.

14. Центр инерции (центр масс) механической системы. Закон сохранения центра инерции (центра масс).

15. Абсолютно упругое столкновение частиц.

16. Абсолютно неупругое столкновение частиц.

17. Момент импульса (момент количества движения, кинетический момент) АТТ, вращающегося относительно неподвижной оси. Момент импульса системы тел. Закон сохранения момента импульса.

18. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

19. Постулаты специальной теории относительности.

20. Преобразования Лоренца и следствия из них.

21. Релятивистский закон сложения скоростей.

22. Масса покоя частицы, релятивистская масса.

23. Релятивистский импульс. Уравнение движения релятивистской частицы.

24. Энергия покоя. Полная энергия частицы. Взаимосвязь массы и энергии.

25. Кинетическая энергия релятивистской частицы.

ВОПРОСЫ

«МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА»

1. Термодинамические параметры (определение, единицы измерения).

2. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

3. Идеальный газ.

4. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева).

5. Закон Дальтона.

6. Изопроцессы. Уравнения изопроцессов, графическое изображение изопроцессов в разных термодинамических диаграммах.

7. Классическое распределение Максвелла для молекул идеального газа по абсолютным значениям скоростей. График функции (анализ). Наиболее вероятная скорость молекул идеального газа.

8. Влияние температуры и массы молекул на вид функции распределения Максвелла (анализ). Рассеяние земной атмосферы.

9. Экспериментальная проверка распределения Максвелла (опыт Штерна).

[Введите текст] 10. Классическое распределение Больцмана для молекул газа, находящихся в поле силы тяжести. График функции (анализ).

11. Влияние температуры и массы молекул на вид функции распределения Больцмана (анализ).

12. Барометрическая формула, ее практическое использование.

13. Внутренняя энергия, изменение внутренней энергии.

14. Работа газа при расширении.

15. Первый закон термодинамики.

16. Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона..

17. Приведенная теплота. Энтропия. Вычисление энтропии.

18. Теплоемкость. Удельная и молярная теплоемкости. Теплоемкость многоатомных газов, ее зависимость от температуры.

19. Эффективный диаметр и средняя длина свободного пробега молекул.

20. Явления переноса и их молекулярно-кинетическое толкование.

21. Тепловые двигатели и их КПД. Цикл Карно.

22. «Вечные двигатели» 1-го и 2-го рода.

23. Статистический вес системы частиц. Связь энтропии со статистическим весом. Статистическое толкование энтропии.

24. Второй закон термодинамики (закон возрастания энтропии).

25. «Тепловая смерть» Вселенной. Теорема Нернста.

ВОПРОСЫ

« ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ»

1. Электрический заряд и его дискретность.

2. Закон сохранения электрического заряда.

3. Точечный заряд.

4. Линейная плотность заряда.

5. Поверхностная плотность заряда.

6. Объемная плотность заряда.

7. Взаимодействие заряженных частиц. Закон Кулона.

8. Теории дальнодействия и близкодействия. Электростатическое поле.

9. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного заряда.

10. Принцип суперпозиции электрических полей.

11. Силовые линии электрического поля. Однородное электрическое поле.

12. Поток вектора напряженности электрического поля.

13. Теорема Гаусса для электростатического поля.

14. Поведение электрического заряда в электрическом поле. Работа поля при перемещении заряда.

15. Потенциал и разность потенциалов.

16. Эквипотенциальные поверхности.

17. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом.

18. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

19. Движение заряженных частиц в электрическом поле. Принцип работы ЭЛТ, линейного ускорителя заряженных частиц.

20. Проводники. Электрическое поле в проводниках. Электростатическая защита.

ВОПРОСЫ

«ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК»

1. Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. электрический диполь.

2. Поведение электрического диполя в электрическом поле. Поляризация диэлектрика. Поляризованность.

3. Электрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

4. Электрическая индукция (электрическое смещение).

5. Теорема Гаусса и теорема о циркуляции электрического поля в диэлектрике.

[Введите текст] 6. Электроемкость уединенного проводника. Электроемкость шара.

7. Конденсаторы. Электроемкость конденсатора.

8. емкость плоского конденсатора.

9. Соединения конденсаторов.

10. Энергия электрического заряда, заряженного конденсатора. Энергия электрического поля.

11. Электрический ток и условия его существования.

12. Сила тока, плотность электрического тока.

13. Сопротивление проводника.

14. Закон Ома для участка цепи.

15. Последовательное и параллельное соединение проводников.

16. Работа и мощность электрического тока.

17. Закон Джоуля-Ленца. КПД нагревателя.

18. Электродвижущая сила (ЭДС).

19. Закон Ома для полной цепи.

20. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

ВОПРОСЫ

«ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ»

1. Источники магнитного поля.

2. Магнитная индукция.

3. Элемент тока.

4. Закон Био-Савара-Лапласа.

5. Принцип суперпозиции магнитных полей.

6. Расчет магнитных полей прямолинейного и кругового проводников с током с помощью принципа суперпозиции магнитных полей.

7. Линии магнитной индукции поля. Однородное магнитное поле.

8. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.

9. Теорема о циркуляции магнитной индукции поля вдоль произвольного замкнутого контура.

10. Расчет магнитного поля соленоида с помощью теоремы о циркуляции.

11. Действие магнитного поля на движущиеся заряды. Сила Лоренца.

12. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Принцип работы магнетрона, масс-спектрометра, циклотрона.

13. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с током.

14. Действие магнитного поля на замкнутый контур. Принцип работы электродвигателя.

15. Магнитное поле атома. Намагниченность.

16. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость.

17. Напряженность магнитного поля.

18. Диа- и парамагнетики и их намагничивание.

19. Ферромагнетики. Гистерезис.

20. Остаточная индукция, коэрцитивная сила.

21. Температурная зависимость намагничивания магнетиков. Точка Кюри.

22. Явление электромагнитной индукции.

23. Принцип работы электромагнитного генератора, электростанции.

24. Токи Фуко.

25. Индуктивность контура.

26. Явление самоиндукции. Токи при замыкании и размыкании электрической цепи.

27. Явление взаимной индукции. Работа трансформатора.

28. Вихревое электрическое поле. Первое уравнение Максвелла. Фарадеевская и максвелловская трактов ки явления электромагнитной индукции.

29. Ток смещения. Второе уравнение Максвелла.

30. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля.

[Введите текст]

ВОПРОСЫ

1. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение.

Гармонический осциллятор.

2. Обобщенная координата, амплитуда, циклическая (круговая) и линейная частота, период и фаза гармонических колебаний.

3. Кинематические, динамические и энергетические характеристики гармонических колебаний осциллятора.

4. Метод векторных диаграмм. Сложение однонаправленных гармонических колебаний. Биения.

5. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.

6. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний осциллятора и его решение.

7. Закон изменения амплитуды затухающих колебаний. Коэффициент затухания.

8. Циклическая (круговая) частота и период затухающих колебаний. Апериодический процесс.

9. Логарифмический декремент затухания и его связь с коэффициентом затухания.

10. Изменение энергии осциллятора при затухающих колебаниях. Добротность осциллятора.

11. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний осциллятора и его решение.

12. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонансная кривая. Резонанс. Полоса пропускания.

13. Вынужденные колебания в электрических цепях. Переменный ток. Активное и реактивное сопротивления.

14. Образование волн. Продольные и поперечные волны. Длина волны.

15. Волновое уравнение. Уравнение бегущей волны. Волновое число.

16. Электромагнитные волны, их свойства. Скорость распространения электромагнитных волн.

17. Мощность излучения источника. Плотность потока энергии волны. Вектор Умова-Пойтинга. Интенсивность волны.

18. Интерференция волн. Условия интерференционных максимумов и минимумов.

19. Стоячая волна. Уравнение стоячей волны. Узлы и пучности. Условие существования стоячей волны.

20. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Поляризация волн.

ВОПРОСЫ

1. Показатель преломления света. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение.

2. Монохроматичность и когерентность (временная и пространственная) световых волн. Получение когерентных волн в оптике.

3. Оптическая разность хода лучей. Интерференция световых волн. Условия интерференционных максимумов и минимумов.

4. Метод Юнга. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников.

5. Интерференция света в тонких пленках. Оптическая разность хода для отраженных и проходящих лучей.

6. Интерференционные полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона.

7. Практическое применение интерференции световых волн. Просветленная оптика. Интерферометры.

8. Дифракция световых волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля и Фраунгофера.

9. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.

10. Дифракция Фраунгофера на щели (в монохроматическом и белом свете).

11. Дифракционная решетка. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке (в монохроматическом и белом свете).

12. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

13. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Эффект Керра.

14. Дисперсия света и ее электронная теория.

15. Чем отличается дифракция от интерференции? В чем отличия призматического и дифракционного спектров?

[Введите текст]

ВОПРОСЫ

« КВАНТОВАЯ И АТОМНАЯ ФИЗИКА.

ФИЗИКА ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ»

1. Корпускулярные свойства излучения. Экспериментальное подтверждение.

2. Фотоны. Энергия, импульс и масса фотона. Опыт Боте.

3. Тепловое излучение. Энергетическая светимость. Поглощательная и излучательная способности. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело.

4. Закон Стефана – Больцмана.

5. Законы Вина. Формула Рэлея-Джинса. «Ультрафиолетовая катастрофа».

6. Квантовая гипотеза и формула Планка для теплового излучения.

7. Фотоэффект и его основные законы.

8. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Красная граница фотоэффекта.

9. Эффект Комптона и его объяснение.

10. Тормозное рентгеновское излучение. Коротковолновая граница излучения.

11. Давление света.

12. Гипотеза и формула де Бройля. Экспериментальное подтверждение.

13. Соотношение (принцип) неопределенностей Гейзенберга. Границы применимости классической механики.

14. Волновая функция, ее статистический смысл и свойства.

15. Уравнение Шредингера (временное, стационарное). Свободная частица.

16. Частица в "потенциальной яме". Квантование энергии и импульса частицы. Квантовый гармонический осциллятор.

17. Строение атома. Энергетические уровни. спектры излучения атомов. Спектральные серии линий.

18. Квантовые числа. Спин электрона. Правила отбора. Многоэлектронные атомы. Принцип Паули.

19. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов Менделеева.

20. Туннельный эффект. Коэффициент прозрачности барьера.

21. Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучение. Инверсная населенность уровней. Свойства лазерного излучения.

22. Лазер. Конструкция и принцип работы лазера. Практическое использование лазеров.

23. Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Состав ядра. Нуклоны.

24. Взаимодействие нуклонов и понятие о свойствах и природе ядерных сил.

25. Дефект массы и энергия связи ядра. Удельная энергия связи.

26. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

27. Ядерные реакции и законы сохранения. Энергия реакции. Деление тяжелых ядер.

28. Цепная реакция деления. Атомный реактор.

29. Реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций.

30. Элементарные частицы, их классификация и взаимные превращения. Частицы и античастицы. Единая теория взаимодействий.

ВОПРОСЫ

«ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА»

1. Виды связей в кристаллах.

2. Распределение электронов в кристалле по квантовым состояниям (распределение Ферми-Дирака).

3. Энергия Ферми, уровень Ферми, температура Ферми (температура вырождения).

4. Элементы зонной теории твердых тел. Деление твердых тел на проводники, диэлектрики и полупроводники.

5. Классическая теория теплоемкости Дюлонга-Пти для твердых тел, трудности теории.

6. Фононы. Распределение фононов по квантовым состояниям (распределение Бозе-Эйнштейна).

7. Квантовая теория теплоемкости Дебая для твердых тел. Характеристическая температура Дебая.

8. Теплоемкость металлов и твердых диэлектриков.

9. Теплопроводность твердых тел.

[Введите текст] 10. Классическая и квантовая теория электропроводности металлов. Зависимость сопротивления металла от температуры. Сверхпроводимость.

11. Собственные полупроводники. Проводимость полупроводников и ее температурная зависимость.

Терморезисторы.

12. Примесные полупроводники (донорные, акцепторные). Проводимость примесных полупроводников и ее температурная зависимость.

13. Фотопроводимость полупроводников. Красная граница фотопроводимости. Полупроводниковые фотоэлементы.

14. Контакт электронного и дырочного полупроводников. Полупроводниковый диод, транзистор.

15. Термоэлектронная эмиссия и ее практической применение. Контакт двух металлов. Термопара.

Примеры контролирующих заданий по физике за первый семестр 1. Точка движется по окружности радиуса R = 2 м согласно уравнению = Аt3, где А = 2м/с3. В какой момент времени нормальное ускорение точки будет равно тангенциальному? Определить полное ускорение точки в этот момент времени.

2. Шар массой m1 = 1.0 кг движется со скоростью V1 = 4.0 м/с и сталкивается с шаром массой m2 = 2.0 кг, движущемуся навстречу ему со скоростью V2 = 2.0 м/с. Найти скорости шаров после удара. Удар считать абсолютно упругим, прямым, центральным.

3. Камень массы m бросили горизонтально с башни высотой h c начальной скоростью V0. Пренебрегая сопротивлением воздуха найти работу силы тяжести через t секунд после броска.

4. Обруч и сплошной цилиндр, имеющие одинаковую массу m = 2.0 кг, катятся без скольжения с одинаковой скоростью V = 5.0 м/с. Найти кинетические энергии этих тел.

5. На краю платформы в виде диска диаметром D = 2 м, вращающейся по инерции вокруг вертикальной оси с частотой n1 = 8 об/мин, стоит человек стоит человек массой m = 70 кг. Когда человек перешел в центр платформы, она стала вращаться с частотой n2 = 10 об/мин. Определить массу платформы. Момент инерции человека рассчитывать как для материальной точки.

6. Имеется прямоугольный треугольник, у которого один катет 1 м, а угол между этим катетом и гипотенузой 30. Найти в системе отсчета, движущейся со скоростью 0.5 с вдоль другого катета длину гипотенузы.

7. Какую скорость (в долях скорости света) нужно сообщить частице, чтобы ее кинетическая энергия равнялась удвоенному значению энергии покоя.

8. Покоящаяся частица распалась на новую частицу массой m и на фотон с энергией.. Определить массу М распавшейся частицы.

Определить массу газа в баллоне емкостью 90 л при температуре 295 К и давлении 510 5 Па, если его плотность при нормальных условиях 1.3 кг/м3.

2. Водород находится при температуре 30 К. Найти среднюю кинетическую энергию вращательного движения одной молекулы, а также суммарную кинетическую энергию всех молекул этого газа, количество вещества водорода 0.5 моль.

3. Найти число молекул кислорода О2, скорости которых заключены в пределах от 195 м/с до 205 м/с при температуре 0С. Масса кислорода 100 г.

4. 2 кг азота охлаждают при постоянном давлении от 400 до 300 К. Определить изменение внутренней энергии, работу и количество выделенной теплоты.

5. Пассажирский самолет совершает полет на высоте 8300 м. Чтобы не снабжать пассажиров кислородными масками, в салоне при помощи компрессора поддерживается давление, соответствующее высоВведите текст] те 2700 м. Найти разность давлений воздуха внутри и снаружи самолета. Температуру воздуха считать равной 0С.

6. Водород массой 40 г, имевший температуру 300 К, адиабатически расширился, увеличив объем в раза. Затем при изотермическом сжатии объем газа уменьшился в 2 раза. Определить полную работу и конечную температуру газа.

7. Тепловая машина с двумя молями двухатомного газа совершает цикл, состоящий из изохоры, изотермы и изобары. Максимальный объем газа в 3 раза больше минимального, изотермический процесс протекает при 450 К. Найти к.п.д. цикла и работу, совершаемую за цикл.

8. Газ, являясь рабочим веществом в цикле Карно, получил от нагревателя теплоту 4.38 кДж и совершил работу 2.4 кДж. Определите температуру нагревателя, если температура охладителя 273 К.

9. Найти изменение энтропии и количество теплоты, переданное азоту массой 4 г, находящемуся при нормальных условиях, если в результате изобарического расширения объем газа изменился от 5 л до 1. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Принцип относительности Эйнштейна.

2. Преобразования Лоренца Следствия из преобразований Лоренца (сокращение длины, замедление времени).

3. Инвариантные величины в релятивистской механике. Интервал.

4. Кинетическая энергия в релятивистском случае. Связь между релятивистским импульсом и полной энергией.

5. Сложение скоростей в теории относительности.

6. Основное уравнение динамики вращательного движения.

7. Момент инерции. Теорема Штейнера.

8. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.

9. Характеристики вращательного движения. Кинетическая энергия вращательного движения.

10. Распределение Максвелла.

11. Опытные законы идеального газа.

12. Основное уравнение молекулярно- кинетической теории идеальных газов.

13. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

14. Степени свободы. Закон равного распределения энергии по степеням свободы.

15. 1 начало термодинамики. Работа газа. Теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении.

16. Адиабатический процесс, уравнения адиабаты.

17. Применение 1 начала термодинамики к изопроцессам.

18. 2 и 3 начала термодинамики.

19. Статистический и термодинамический смысл энтропии. Закон возрастания энтропии.

20. Тепловые двигатели и холодильные машины. К.п.д. цикла. Цикл Карно.

Примеры экзаменационных билетов по физике за первый семестр 1. Преобразования Галилея. Теорема сложения скоростей в классической механике. Механический принцип относительности Галилея.

2. Связь между кинематическими характеристиками вращательного и поступательного движений.

3. Консервативные силы. Потенциальная энергия.

4. Теплоемкость. Удельная и молярная теплоемкости. Теплоемкость многоатомных газов, ее зависимость от температуры.

5. Частица движется так, что ее радиус-вектор изменяется с течением времени по закону:

r(t)= At i + Bt 2 j, где А = 4 м/с, В = 1 м/с2. Найти вектор скорости и тангенциальное ускорение в момент времени 2 с.

6. Колесо вращается с постоянным угловым ускорением 3 рад/с2. Определить радиус колеса, если через 1 с после начала вращения полное ускорение точек на ободе колеса равно 7,5 м/с2.

[Введите текст] 7. Камень массой 2 кг падает без начальной скорости с высоты h в течение времени t = 1,43 с. Найти кинетическую и потенциальную энергии камня в средней точке пути, т.е. на высоте h/2. Сопротивлением воздуха пренебречь.

8. Найти энергию Wвр вращательного движения молекул, содержащихся в массе 1 г азота N2 при температуре 7°С.

Примеры контролирующих заданий по физике за второй семестр 1. В вершине равностороннего треугольника находятся одинаковые положительные заряды нКл. Найти напряженность поля в середине одной из сторон. Сторона треугольника 10 см.

Решение пояснить рисунком.

2. Две параллельно расположенные плоскости заряжены разноименно: одна с поверхностной плотностью 0.4 10 –6 Кл /м2, а другая -0.6 10 –6 Кл /м2. Определить напряженность поля между плоскостями и за ними.

3. Найти напряженность поля на оси тонкого кольца радиуса R, заряженного зарядом Q как функцию расстояния до центра кольца.

4. Электростатическое поле создается шаром радиуса 1 м, равномерно заряженным с общим зарядом нКл. Определить разность потенциалов для точек поля, лежащих на расстоянии 0.3 и 0.8 м от центра шара.

5. Найти разность потенциалов между центрами тонких колец, радиуса R, заряженных зарядами +Q и – Q. Центры колец лежат на одной оси, расстояние между ними H.

6. В пространстве наполовину заполненном парафином ( =2 ) создано однородное электрическое поле, напряженность которого в воздухе Е1 =2 В/м. Вектор Е1 образует угол 60 с границей раздела парафин – воздух, которую можно считать плоской. Найти 1) вектор D в парафине, 2) поверхностную плотность связанных зарядов, 3) вектор Е2 в парафине.

7. Плоский конденсатор с площадью пластин S заполнен двумя слоями диэлектрика с диэлектрическими проницаемостями 1 и 2 и толщинами l1 и l2 соответственно. Найти емкость конденсатора.

1. Круговой виток диаметром 200 мм намотан из 100 витков тонкого провода, по которому течет ток силой 50 мА. Найти индукцию магнитного поля в центре витка и на оси витка на расстоянии 10 см от центра.

2. Коаксиальный кабель состоит из внутреннего и внешнего цилиндров с радиусами соответственно R1 и R2. Вдоль поверхностей этих цилиндров в противоположных направлениях течет ток. Найти напряженность магнитного поля Н на расстоянии r от оси кабеля в случаях, когда: а) R1 r R2; б) r R2.

3. Изолированный провод диаметром (с изоляцией) 0,3 мм намотан так, что образует плоскую спираль из N = 100 витков. Радиус внешнего витка R = 30 мм. Каким магнитным моментом обладает эта спираль, когда по ней идет ток силы I = 10 мА? Чему равна в этом случае напряженность магнитного поля в центре спирали?

4. Ось катушки диаметром 10 см, имеющей 1000 витков, расположена горизонтально вдоль земного магнитного меридиана. По катушке течет ток 0,5 А. Горизонтальная составляющая индукции магнитного поля Земли 0,02 мТл. Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть катушку на вокруг вертикальной оси?

5. Электрон и протон, удалённые друг от друга на значительное расстояние, находятся в однородном магнитном поле. Зная, что каждый из них движется по окружности, найти отношение их угловых скоростей. Масса протона в 1835 раз больше массы электрона. (Никакие силы, кроме силы Лоренца, на электрон и протон не действуют).

6. В однородном магнитном поле с индукцией В = 0,84 Тл с небольшой скоростью вращается квадратная рамка со стороной а = 5 см, состоящая из небольшого числа витков медной проволоки сечением S = 0, мм2. Концы рамки соединены накоротко. Максимальное значение силы тока, индуцируемого в рамке при вращении, I = 1,9 А. Определить: а) частоту вращения рамки ; б) как нужно изменить скорость [Введите текст] вращения рамки, чтобы при замене медной проволоки железной сила тока в цепи осталась неизменной?

1. Амплитуда гармонических колебаний пружинного маятника равна 2 см, его полная механическая энергия 300 мкДж. При каком смещении от положения равновесия на маятник действует возвращающая сила 22,5 мН?

2. Некоторая точка движется вдоль оси х по закону х = А sin2(t-/4). Найти:

а) амплитуду и период колебаний; Изобразить график х(t);

б) проекцию скорости vx как функцию координаты х; изобразить график vx(х).

3. Найти графически амплитуду А колебаний, которые возникают при сложении однонаправленных колебаний: х1 = 3,0 cos(t + /3), х2 = 8,0 sin(t + /6).

4. В контуре, добротность которого Q = 50 и собственная частота колебаний 0 = 5,5 Гц, возбуждаются затухающие колебания. Через сколько времени энергия, запасенная в контуре, уменьшится в = 2, раза?

5. Амплитуды смещений вынужденных гармонических колебаний при частотах 1 = 400 с-1 и 2 = 600 с- равны между собой. Найти частоту, при которой амплитуда смещения максимальна.

6. К сети с действующим напряжением U = 100 В подключили катушку, индуктивное сопротивление которой XL = 30 Ом и импеданс Z = 50 Ом. Найти разность фаз между током и напряжением, а также тепловую мощность, выделяемую в катушке.

7. Плоская звуковая волна возбуждается источником колебаний частоты,равной 100 Гц, амплитуда колебаний равна 4 мм. Скорость звуковой волны принять равной 400 м/с. Записать выражение (х, t), описывающее данную звуковую волну, если в начальный момент смещение точек источника максимально.

8. Определить разность фаз колебаний источника волн, находящегося в упругой среде, и точки этой среды, отстоящей на х = 2 м от источника. Частота колебаний равна 5 Гц, скорость распространения волны 40 м/с.

1. Электрический заряд. Его свойства. Закон Кулона.

2. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции.

Теорема о циркуляции вектора E.

4. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда, системы зарядов. Свойства потенциала. Связь между потенциалом и вектором E.

Поток вектора. Теорема Гаусса для вектора E. Расчет электростатического поля с помощью теорема 6. Поле электрического диполя. Дипольный момент.

7. Электрическое поле в диэлектриках. Типы диэлектриков. Поляризованность.

8. Вектор электрического смещения D. Теорема Гаусса для вектора D.

9. Связь между D, P и E. Диэлектрическая проницаемость. Граничные условия для E, D.

10. Электрическое поле в проводниках. Напряженность электрического поля вблизи заряженного проводника.

11. Потенциал проводника. Электроемкость. Конденсаторы.

12. Энергия электрического поля.

13. Э.Д.С., электрический ток, плотность тока.

14. Законы Ома, Джоуля – Ленца в интегральной и дифференциальной формах.

15. Взаимодействие движущихся зарядов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции – основная характеристика магнитного поля.

16. Закон Био-Савара-Лапласа. Поле прямого тока. Поле в центре кругового тока.

17. Закон полного тока (теорема о циркуляции вектора В). Поле прямого тока. Поле соленоида, тороида.

18. Сила Лоренца. Движение электрического заряда в магнитном поле.

19. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов.

[Введите текст] 20. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.

21. Работа по перемеще6ию проводников с током в магнитном поле.

22. Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Правило 23. Индуктивность. Самоиндукция. Взаимная индукция. Принцип действия трансформатора.

24. Теория Максвелла для электромагнитного поля. Вихревое электрическое поле. Ток смещения.

25. Дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний и его решения.

26. Гармонический осциллятор. Пружинный маятник. Математический и физический маятники. Колебательный контур.

27. Сложение гармонических колебаний. Метод векторных диаграмм. Разложение Фурье.

28. Сложение колебаний одного направления: 1) с одинаковыми частотами; 2) с разными, но близкими частотами (биения). Сложение взаимно перпендикулярных колебаний с одинаковыми частотами.

Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Характеристики затухания, коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность.

29. Затухающие колебания пружинного маятника и колебательного контура.

30. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Амплитуда установившихся вынужденных колебаний. Резонанс.

31. Классификация и характеристики волн. Уравнение плоской волны. волновое уравнение. Фазовая скорость.

32. Механические волны в упругих средах.

33. Электромагнитные волны в вакууме. Главные свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга.

34. Излучение электромагнитных волн. Излучение диполя. Излучение контура. Шкала ЭМВ.

Примеры билетов к экзамену по физике за второй семестр 1. Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля.

2. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

3. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Принцип работы магнетрона, масс-спектрометра, циклотрона.

4. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний осциллятора и его решение.

5. В вершинах равностороннего треугольника со стороной 0,1 м находятся точечные заряды 5, 3 и 4 нКл.

Найти величину и направление силы, действующей на заряд 2 нКл, помещенный в центр треугольника.

6. Если вольтметр соединить последовательно с резистором сопротивлением 10 кОм, то при напряжении в цепи 120 В он покажет 50 В. Если вольтметр соединить последовательно с резистором неизвестного сопротивления, то при том же напряжении в цепи он покажет 10 В. Определить значение неизвестного сопротивления.

7. По бесконечно длинному проводнику, согнутому под прямым углом, течет ток силой 10 А. Найти магнитную индукцию в точке, лежащей на биссектрисе на расстоянии 10 см от вершины угла.

8. Колебательный контур состоит из конденсатора емкости С = 4 мкФ, катушки с индуктивностью L = 2 мГн и активного сопротивления R = 10 Ом. Найти отношение энергии магнитного поля катушки к энергии электрического поля конденсатора в момент максимума тока.

Примеры контролирующих заданий по физике за третий семестр 1. Какой должна быть толщина пластинки при n = 1,6 и = 550 нм, если с введением пластинки на пути одного из интерферирующих лучей в опыте Юнга интерференционная картина смещается на четыре полосы?

2. Сферическая поверхность плосковыпуклой линзы соприкасается со стеклянной пластинкой. Пространство между линзой и пластинкой заполнено сероуглеродом. Показатели преломления линзы, сероуглерода и пластинки равны соответственно n1 = 1,50, n2 = 1,63 и n3 = 1,70. Радиус кривизны сферической поверхноВведите текст] сти линзы R = 100 см. Определить радиус пятого тёмного кольца Ньютона в отражённом свете с длиной 3. Определить длину волны монохроматического света, падающего нормально на дифракционную решетку с периодом d = 2,2 мкм, если угол между направлениями на фраунгоферовы максимумы первого и второго 4. На щель шириной 20 мкм падает нормально параллельный пучок монохроматического света с длиной волны 500 нм. Найти ширину изображения щели (ширину главного максимума) на экране удаленном от щели на расстояние 1 м.

5. Постоянная дифракционной решетки в n = 4 раза больше длины световой волны монохроматического света, нормально падающего на ее поверхность. Определить угол между двумя первыми симметричными дифракционными максимумами.

Пучок естественного света падает на систему из N = 6 николей, плоскость пропускания каждого из которых повернута на угол = 30° относительно плоскости пропускания предыдущего николя. Какая часть светового потока проходит через эту систему?

Квантовая и атомная физика. Физика ядра и элементарных частиц 1. Кинетическая энергия электрона в атоме водорода около 10эВ. Используя соотношение неопределенности оценить минимальные линейные размеры атома.

2. Электрон находится в прямоугольном потенциальном ящике шириной 0.5нм. Определить наименьшую разность энергетических уровней электрона.

3. Принимая коэффициент черноты угля при температуре 600 К равным 0.8, определить энергию, излучаемую с поверхности угля площадью 5 см2 за время 10 мин.

4. Для прекращения фотоэффекта в при облучении платиновой пластинки необходимо приложить задерживающую разность потенциалов 3.7 В. Если же вместо платиновой использовать другую пластинку, то под действием излучения с той же длиной волны максимальная энергия фотоэлектронов будет 6 эВ. Определит работу выхода из этой пластинки, если для платины она равна 6.3 эВ.

5. -частица движется по окружности радиусом 8.3мм в однородном магнитном поле, напряженность которого равна 18.9кА/м. Найти длину волны де Бройля -частицы.

6. За какое время распадается четверть начального количества ядер радиоактивного изотопа, если период его полураспада 24 часа?

7. Найти энергию ядерной реакции 14 N 0 n14 C 1 p, если энергия связи исходного ядра азота 104. МэВ, а энергия связи ядра углерода 105.29 МэВ. Пренебрегая кинетическими энергиями азота и нейтрона и считая их суммарный импульс равным нулю, найти также и кинетические энергии продуктов.

1. Определить максимальную энергию электронов в кристалле алюминия при абсолютном нуле температуры.

2. Полагая, что на каждый атом меди приходится по одному свободному электрону, определить температуру, при которой средняя кинетическая энергия электронов классического электронного газа была бы равна средней кинетической энергии свободных электронов в меди при 0 К.

3. Кусок меди объемом 20 см находится при Т = 0 К. Определить число свободных электронов, импульсы которых отличаются от импульса Ферми не более чем на 10 %.

4. Вычислить по теории Дебая теплоемкость цинка массой 100 г при температуре 10 К, скорость звука в цинке 4,2 км/с, а плотность цинка 7,1 г/см3.

5. Определить количество теплоты, необходимое для нагревания на три градуса кристалла хлористого натрия массой 200 г от температуры 4 К, если температура Дебая для него равна 7°С.

6. На нагревание металлического предмета массой 100 г от 20 до 50°С затрачено 8,3 кДж тепла. Определить, из какого металла изготовлен предмет, если указанный интервал температур выше характеристической температуры Дебая.

7. Смотровое окно закалочной печи имеет диаметр 60 мм. Из окна каждую минуту излучается энергия 4,80 кДж. Какова температура в печи, если испускательная способность пламени на 80% меньше, чем испускательная способность абсолютно черного тела?

[Введите текст] 8. Чугунная отливка остывает так, что максимум в спектре ее излучения смещается с 700 нм до 1200 нм.

На сколько градусов остыла отливка?

9. Сопротивление кристалла PbS при температуре 20°С равно 10 кОм. Определить его сопротивление при температуре +80°С.

10. Во сколько раз изменится при повышении температуры от 27°С до 37°С электропроводность:

а) металла; б) собственного полупроводника, ширина запрещенной зоны которого 0,3 эВ? Каков характер изменения в обоих случаях?

11. Красная граница внешнего фотоэффекта сурьмяно-цезиевого фотокатода (при очень низкой температуре) соответствует длине волны 0,65 мкм, а красная граница фотопроводимости – 2,07 мкм. Определить положение (в эВ) дна зоны проводимости данного полупроводника относительно вакуума.

12. Сопротивление полупроводникового диода, находящегося при температуре 27°С под прямым напряжением в 1 В, равно 10 Ом. Определить сопротивление диода при таком же обратном напряжении.

1. Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция на малом отверстии и диске. Дифракционная решетка.

2. Поляризация света. Состояние поляризации. прохождение света через два поляроида. Закон Малюса.

Дисперсия света.

3. Тепловое излучение. Характеристики и законы теплового излучения.

4. Волновые свойства вещества. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Волновая функция. Физический смысл квадрата модуля волновой функции. Уравнение Шредингера.

5. Электрон в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Квантование энергии.

6. Туннельный эффект.

7. Атом водорода. Квантовые числа. Гиромагнитное отношение. Опыт Штерна-Герлаха. Спин электрона. Принцип Паули. Фермионы и бозоны.

8. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

9. Строение ядра. Ядерные реакции.

10. Элементы зонной теории твердого тела. Диэлектрики, полупроводники, металлы. Динамика электрона в кристаллической решетке. Эффективная масса.

11. Функция распределения Ферми-Дирака. Уровень Ферми. Вырожденный и невырожденный электронный газ. Электронный газ в металлах.

12. Концентрация электронов и дырок в полупроводниках.

13. Зависимость электропроводности полупроводников и металлов от температуры.

Примеры билетов к экзамену по физике за третий семестр 1. Волновое уравнение. Уравнение бегущей волны. Волновое число.

2. Фотоны. Энергия, импульс и масса фотона. Опыт Боте.

3. Классические (невырожденные) и квантовые (вырожденные) системы частиц. Критерий вырожденности.

4. Термоэлектронная эмиссия и ее практической применение. Контакт двух металлов. Термопара.

5. В упругой среде вдоль оси Х распространяется плоская гармоническая волна, уравнение которой ( x, t ) 0,5sin(1980t 6 x), см. Найти частоту колебаний частиц среды и скорость распространения волны.

6. При облучении рассеивающего вещества рентгеновскими фотонами их длина волны изменилась на 2,43 пм. Найти угол рассеяния фотонов, длину волны и импульс фотонов до рассеяния, если энергия рассеянных фотонов 0,2 МэВ.

7. При каком значении кинетической энергии (в МэВ) длина волны де Бройля электрона равна его комптоновской длине волны?

8. Во сколько раз изменится при повышении температуры от 27С до 37С электропроводность: а) металла; б) собственного полупроводника, ширина запрещенной зоны которого 0,3 эВ? Каков характер изменения в обоих случаях?

[Введите текст]

8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

университетскому политехническому образованию практикуме по физике: методические указания Л.А. Литневский, щения. Омск, 2011. 31 с.

[Введите текст] 10 Методические указания к решению задач при изу- И.И. Гончар, Омский гос. ун-т путей сооб- Молекулярная физика и тер- чении разделов физики "Молекулярная физика", Н.А. Пономаренко щения. Омск, 2007. 30 с. модинамика 11 Молекулярная физика, термодинамика и физика Т.А. Аронова, Омский гос. ун-т путей сооб- Молекулярная физика и тер- 2, 13 Контрольная работа № 2 по физике для студентов С.Н. Крохин, Омский гос. ун-т путей сооб- Электричество и магнетизм 14 Электростатика: методические указания О.И. Сердюк Омский гос. ун-т путей сооб- Электричество и магнетизм 15 Законы постоянного тока: методические указания Т.А. Аронова, Омский гос. ун-т путей сооб- Электричество и магнетизм 16 Методические указания к решению задач при изу- О. И. Сердюк Омский гос. ун-т путей сооб- Электричество и магнетизм 17 Электромагнитные явления: методические указания С.В. Вознюк, Омский гос. ун-т путей сооб- Электричество и магнетизм 18 Колебания и волны. Задачи: методические указания О.И. Сердюк, Омский гос. ун-т путей сооб- Колебания и волны 21 Контрольная работа № 3 по физике для студентов С.Н. Крохин, Омский гос. ун-т путей сооб- Волновая оптика. Квантовая 22 Основы квантовой физики в задачах: методические И.И. Гончар, Омский гос. ун-т путей сооб- Квантовая и атомная физика. [Введите текст] 8.2. Дополнительная литература абсолютно твердого тела (примеры решения задач): С. Н. Смердин щения. Омск, 2009. 26 с.

методические указания 6 Методические указания для подготовки студентов к Т. А. Аронова, Омский гос. ун-т путей сооб- Молекулярная физика и тер- тестированию по разделу физики «Молекулярная О. И. Сердюк щения. Омск, 2011. 25 с. модинамика физика и термодинамика»

7 Методические указания для самостоятельной работы О. И. Сердюк Омский гос. ун-т путей сооб- Электричество и магнетизм 8 Методические указания для подготовки студентов к Т. А. Аронова, Омский гос. ун-т путей сооб- Электричество и магнетизм тестированию по разделу физики «Электричество и О. И. Сердюк щения. Омск, 2009. 28 с.

[Введите текст] 10 Методические указания для подготовки студентов к Т. А. Аронова, Омский гос. ун-т путей сооб- Колебания и волны. 3- тестированию по разделам физики «Колебания и О. И. Сердюк щения. Омск, 2010. 35 с. Волновая оптика.

11 Элементы квантовой механики: методические указа- И.И. Гончар, Омский гос. ун-т путей сооб- Квантовая и атомная физика 12 Элементы статистической физики: классические и И.И. Гончар, Омский гос. ун-т путей сооб- Квантовая и атомная физика квантовые распределения: методические указания С.Н. Крохин, щения. Омск, 2007. 41 с.

13 Методические указания для подготовки студентов к Т.А. Аронова, Омский гос. ун-т путей сооб- Физика твердого тела тестированию по разделу физики «Статистическая О.И. Сердюк, щения. Омск, 2011. 39 с.

8.3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы Google, Яндекс, Irbis и др. Доступ к электронным ресурсам кафедры физики и химии и библиотеки ОмГУПСа организован через локальную внутреннюю сеть (ЛВС ОмГУПСа) [Введите текст]

9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

9.1. Требования к аудиториям (лабораториям, помещениям, кабинетам) для проведения занятий с указанием соответствующего оснащения.

Лекционные аудитории должны быть оснащены персональным компьютером, мультимедийным проектором и экраном, стеклоэмалевой доской для записей мелом.

Лаборатории должны быть оснащены лабораторным оборудованием, рассчитанным на одновременную работу не менее 14 человек, а также не менее чем двумя компьютерами для расчета погрешностей и защиты лабораторных работ в тестовом режиме. В каждой лаборатории необходимы стеллажи для личных вещей студентов, чтобы не загромождать столы с лабораторным оборудованием.

9.2. Требования к программному обеспечению, используемому при изучении учебной дисциплины.

Для изучения дисциплины используется лицензионное программное обеспечение: MathCad, Microsoft Office Excel, Microsoft Office PowerPoint, Open Physics и др.

Авторы рабочей программы:

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа. Изучается в 6-м семестре.

Форма контроля: экзамен.

Цель преподавания дисциплины - изучение принципов синтеза оптимальных и адаптивных систем управления технологическими процессами на основе цифровой вычислительной техники.

Объектами изучения являются:

- методы оптимизации;

- методы построения экстремальных и адаптивных систем управления.

Задачи дисциплины:

- ознакомить студентов с понятиями, методами и средствами нахождения оптимального решения задач;

- ознакомить студентов с понятиями, методами и средствами, необходимыми для построения экстремальных и адаптивных систем управления технологическими процессами;

- научить строить программы оптимизации заданного критерия качества.

Краткое содержание дисциплины:

Постановка и классификация задач оптимизации;

Математическое описание объекта управления;

Основные понятия теории оптимизации;

Линейное и нелинейное программирование;

Итеративные методы поиска экстремума.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов. Изучается в 3-м и 4-м семестрах.

Форма контроля: экзамен, курсовая работа.

Целью дисциплины является изучение студентами основных понятий, методов и средств вычислительной математики для приобретения необходимого объема знаний и практических навыков решения прикладных математических задач.

Задачи дисциплины: подготовка специалистов в области численных методов решения прикладных математических задач, возникающих в процессе проектирования и разработки защищенных автоматизированных систем (АС); развитие навыков пользования математическими пакетами программ для решения прикладных математических задач численными методами.

Дисциплина «Численные методы» относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла подготовки по специальности «Информационно-аналитические системы безопасности». Она базируется на следующих дисциплинах: «Алгебра», «Математический анализ», «Языки программирования».

Для успешного усвоения данной дисциплины необходимо, чтобы студент владел знаниями, умениями и навыками, сформированными в процессе изучения дисциплин: «Алгебра» - знал основы линейной алгебры, основные понятия и задачи векторной алгебры; умел исследовать и решать системы линейных уравнений над полями, решать основные задачи векторной алгебры; владел навыками решения задач линейной алгебры, решения систем уравнений над кольцами и полями; «Математический анализ» - знал основные положения теории пределов функций, теории рядов; умел решать основные задачи на вычисление пределов функций, дифференцирование и интегрирование, на разложение функций в ряды; владел навыками использования стандартных методов и моделей математического анализа и их применения к решению прикладных задач; «Языки программирования» знал язык программирования высокого уровня (объектно-ори-ентированное программирование); умел реализовывать на языке программирования высокого уровня алгоритмы решения профессиональных задач; владел навыками разработки алгоритмов решения типовых профессиональных задач.

Раздел 1. Введение. Основные сведения из теории погрешностей.

Тема 1. Введение в численные методы.

Предмет и содержание курса. Основные понятия и определения теории численных методов. Примеры решения классических дискретных и непрерывных задач с помощью численных методов. Пакеты прикладных программ с библиотеками реализаций численных методов.

Тема 2. Основные сведения из теории погрешностей.

Задача теории погрешности. Основные источники погрешностей.

Абсолютная и относительная погрешности числа. Значащие цифры. Верные значащие цифры. Правила округления. Погрешность функции. Линейная оценка погрешности. Теорема о погрешности суммы и произведения величин. Обратная задача теории погрешностей.

Раздел II. Решение систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ).

Тема 3. Прямые методы решения СЛАУ.

Решение СЛАУ методом Гаусса с постолбцовым выбором главного элемента.

Вычисление определителей, обращение матриц с использованием метода Гаусса. Решение СЛАУ путем LU-разложения. Решение СЛАУ с симметричными матрицами методом квадратных корней. Решение СЛАУ с трехдиагональными матрицами коэффициентов методом прогонки.

Критерий корректности и устойчивости прогонки. Решение СЛАУ методом вращений. Уточнение приближенного решения в рамках прямых методов решения СЛАУ.

Тема 4. Итерационные методы решения СЛАУ.

Метод простых итераций решения СЛАУ. Критерий сходимости метода простых итераций, основанный на свойствах собственных значений.

Критерий сходимости метода простых итераций решения СЛАУ, основанный на нормах матриц. Погрешность решения, полученного методом простых итераций решения СЛАУ. Метод Якоби решения СЛАУ. Теоремы о сходимости метода Якоби. Метод Зейделя решения СЛАУ. Теоремы о сходимости метода Зейделя. Оценка ошибок округления в методе простых итераций решения СЛАУ.

Раздел III. Нахождение собственных пар матриц.

Тема 5. Степенной метод нахождения собственных пар матриц.

Свойства собственных пар матрицы. Отношение Релея и его свойства.

Алгоритм степенного метода нахождения наибольшего по модулю собственного числа матрицы с нормировкой векторов. Вывод выражения для основного итерационного шага степенного метода. Алгоритм степенного метода нахождения наибольшего по модулю собственного числа матрицы с использованием скалярного произведения. Нахождение всех собственных пар матрицы степенным методом.

Тема 6. Собственные значения и вектора подобных матриц.

Собственные значения и вектора подобных матриц. Матрица плоских вращений. Алгоритм Якоби нахождения собственных пар симметричных матриц. Приведение матрицы к форме Хессенберга преобразованием Хаусхолдера. QR-алгоритм нахождения собственных пар матриц. Преобразование Гивенса.

Раздел IV. Решение нелинейных уравнений.

Тема 7. Решение нелинейных уравнений.

Решение нелинейных уравнений (метод дихотомии, метод хорд). Метод Ньютона решения нелинейных уравнений. Теорема о сходимости метода Ньютона. Применение метода Ньютона к вычислению функций. Решение нелинейных уравнений (метод секущих, метод половинного деления, комбинированным методом Ньютона - половинного деления.

Раздел V. Приближение функций.

Тема 8. Метод наименьших квадратов (МНК) и наилучшие среднеквадратические приближения.

Простейшая обработка эмпирических данных методом наименьших квадратов. Обобщенные многочлены наилучших среднеквадратических приближений. Свойства нормальной системы при полиномиальной аппроксимации.

Тема 9. Полиномиальная интерполяция.

Построение интерполяционного многочлена Лангранжа. Оценка остаточного члена интерполяционного многочлена Лангранжа.

Тема 10. Наилучшие равномерные приближения.

Определение и свойства многочленов Чебышева. Наилучшая равномерная оценка погрешности интерполяции.

Тема 11. Интерполяционные сплайны.

Интерполяционный кубический сплайн дефекта 1 (алгоритм построения).

Раздел VI. Численное интегрирование и дифференцирование.

Тема 12. Численное интегрирование и дифференцирование.

Квадратурные формулы прямоугольников (левых, правых, средних).

Остаточный член в формуле прямоугольников. Семейство квадратурных формул Ньютона-Котеса. Формула трапеций и ее остаточный член. Формула Симпсона. Составные формулы трапеций и Симпсона. Соотношения между формулами прямоугольников, трапеций и Симпсона. Принцип Рунге оценивания погрешностей. Алгоритм прямоугольников-трапеций. Вывод формул численного дифференцирования. Остаточные члены формул численного дифференцирования.

дисциплины «Математические методы в задачах информационноаналитического мониторинга»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 часа. Изучается в 6-м и 7-м семестрах.

Форма контроля: зачет, экзамен.

Цель дисциплины: ознакомление студентов с теоретическими основами вычислительной математики, приобретения студентами практических навыков по алгоритмизации численных методов анализа и программированию их на языке высокого уровня с применением ПЭВМ.

вычислительной математики; алгоритмизация численных методов и реализация их в конкретной системе программирования; научится применять численные методы для решения математических задач, не имеющих аналитического решения; научиться комбинировать различные численные методы в практической деятельности и выделять круг задач, в которых целесообразно их использовать.

Студент должен иметь начальные сведения о компьютерах и программировании в объеме школьного курса информатики.

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:

- владение основными методами вычислительной математики;

- осваивание методик использования программных средств для решения практических задач.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: теоретические основы вычислительной математики.

Уметь: алгоритмизировать численные методы анализа и реализовать их в конкретной системе программирования; выделять круг задач, в которых целесообразно использовать вычислительные методы; применять простейшие численные методы для решения различных математических задач.

Владеть: навыками решения различных математических задач с использованием ЭВМ и адаптации такого алгоритма решения для ЭВМ.

Краткое содержание дисциплины:

Погрешности решения задачи;

Решение нелинейных и трансцендентных уравнений;

Решение систем линейных алгебраических уравнений;

Решение систем нелинейных уравнений;

Аппроксимация функций;

Численное дифференцирование функций;

Численное интегрирование функций;

Решение обыкновенных дифференциальных уравнений, задачи Коши и краевые задачи;

Решение дифференциальных уравнений в частных производных.

дисциплины «Методы и средства комплексного анализа данных»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов. Изучается 7-м семестре.

Форма контроля: экзамен.

Цель дисциплины: Расширение и углубление знаний и умений в области создания и использования эффективных структур данных и алгоритмов в прикладных задачах, теоретических и экспериментальных оценок эффективности алгоритмов.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

Знать: базовые структуры и алгоритмы компьютерной обработки данных, именно: нелинейные структуры данных и их классификацию; деревья и их представление в памяти компьютера: последовательное и связанное размещение элементов; операции над деревьями; графы и их представление в компьютере; алгоритмы, оперирующие с различными структурами; методы решения задач поиска; исчерпывающий поиск, перебор с возвратом, метод ветвей и границ, динамическое программирование; быстрый поиск, бинарный и последовательный поиски в массивах, хеширование; использование деревьев в задачах поиска.

Уметь: при решении конкретной задачи профессионально грамотно сформулировать задачу программирования, реализовать ее в данной языковой среде, выполнить необходимое тестирование или верификацию построенной программы.

Владеть: навыками практического программирования конкретных задач в определенной языковой среде.

Краткое содержание дисциплины:

Абстрактный тип данных: спецификация, представление, реализация;

линейные структуры данных: стек, очередь, дек; нелинейные структуры данных: иерархические списки, деревья и леса, бинарные деревья; обходы деревьев; задачи поиска и кодирования (сжатия) данных, кодовые деревья, оптимальные префиксные коды; исчерпывающий поиск: перебор с возвратом, метод ветвей и границ, динамическое программирование;

быстрый поиск: бинарный поиск, хеширование; использование деревьев в задачах поиска: бинарные деревья поиска, случайные, оптимальные, сбалансированные по высоте (АВЛ) и рандомизированные деревья поиска;

задачи сортировки; внутренняя и внешняя сортировки; алгоритмы сортировки; оптимальная сортировка; порядковые статистики; анализ сложности и эффективности алгоритмов поиска и сортировки; файлы:

организация и обработка, представление деревьями: B-деревья; алгоритмы на графах: представления графов, схемы поиска в глубину и ширину, минимальное остовное дерево, кратчайшие пути; теория сложности алгоритмов: NP-сложные и труднорешаемые задачи.

1 ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Преподавание данной дисциплины преследует и реализует следующие цели и возможности:

- развивает способности студентов к строгому абстрактно-формальному логическому и алгоритмическому мышлению;

- является существенной частью общего математического образования студентов, ориентирует их на использование методов математической логики при решении прикладных задач.

2 МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Учебная дисциплина «Математическая логика и теория алгоритмов» относится к вариативной (общепрофессиональной) части цикла (код С2.В.ОД.2).

Для изучения данной дисциплины необходимы знания, умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами: математическим анализом, информатикой, языками программирования. Необходимо формирование:

- знаний: теории множеств, теории кодирования, основных алгоритмических конструкций, парадигмы языков логического программирования;

- умений: выполнять операции над множествами, представлять символьную и числовую информацию в виде двоичных кодов;

- владение навыками: составления элементарных алгоритмов, использования ПЭВМ и прикладных программных средств.

В ходе освоения дисциплины «Математическая логика и теория алгоритмов» формируются:

- знания: основных понятий и результатов теории булевых функций, исчисления высказываний, исчисления предикатов; основных понятий, результатов и проблем теории алгоритмов;

- умения: проводить формально-логические построения на основе теории и формул математической логики; определять и строить вычислимые функции на основе рекурсивных алгоритмов; строить машины Поста, машины Тьюринга и нормальные алгорифмы Маркова, вычисляющие заданные функции;

- навыки: построения доказательств теорем в наиболее значимых теориях исчисления высказываний и предикатов, логического программирования.

Формируемые при освоении учебной дисциплины «Математическая логика и теория алгоритмов» знания, умения и навыки будут полезны при изучении технологий и методов программирования, методов и средств комплексного анализа данных, математических методов в задачах информационноаналитического мониторинга, интегрированных информационных систем управления.

3 КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ

ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ОК-7 Способность логически верно, Умение обосновывать и отстаивать аргументированно и ясно строить свои научные результаты устную и письменную речь на русском языке, готовить и редактировать тексты профессионального назначения, публично представлять собственные и известные научные результаты, вести дискуссии ОК-9 Способность к логически пра- Умение формулировать исследовавильному мышлению, обобщению, тельские задачи в терминах матеанализу, критическому осмыслению матической логики и теории алгоинформации, систематизации, про- ритмов и выбирать эффективные гнозированию, постановке исследо- методы и алгоритмы их решения вательских задач и выбору путей их решения на основании принципов научного познания ПК-2 Способность применять мате- Умение применять аппарат теории матический аппарат, в том числе с булевых функций, исчисления выиспользованием вычислительной сказываний, исчисления предикатехники, для решения профессио- тов и теории алгоритмов для решенальных задач ния прикладных задач в области ПК-15 Способность анализировать и формализовывать поставленные задачи ПК-22 Способность применять со- Умение разрабатывать систему инвременные методы исследования с тегральной оценки эффективности

4 СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Общая трудоемкость дисциплины составляет:

5 зачетных единиц, 180 часов.

4.2 Виды и объемы учебной работы по дисциплине «Физические основы получения информации»

практическим, лабораторным занятиям Самостоятельная работа под контролем преподавателя (кср) Промежуточная аттестация (экзамен, экзамен) З / 108 З / ОБЩАЯ трудоем- Часов:

Номер семестра Пролог. Примеры задач и программ на языке Пролог. Среда программирования Turbo Prolog 2.0.

4.4 Практические занятия Интерпретация, выполнимость, общезначимость формул логики предикатов. Запись математических утверждений и текстовых логических задач на языке логики предикатов

5 ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

5.1. Чтение лекций с применением мультимедийных технологий.

5.2. Применение программных продуктов при выполнении лабораторных занятий.

На лекционных занятиях разбираются конкретные примеры решения задач по всем разделам дисциплины, рассматривается значение полученных результатов для науки и практики. В интерактивной форме проводится 22 % лекционных занятий.

На практических занятиях студенты активно взаимодействуют друг с другом, развивая навыки деловой коммуникации, эффективной организации рабочего процесса; наличие справочного руководства к используемому программному обеспечению повышает долю самостоятельной работы студента, развивает навыки поиска нужной информации и ее самостоятельной переработки. Проверка индивидуальных заданий в форме диалога. В интерактивной форме проводится 67 % практических занятий.

В семестре 8 часов аудиторных занятий (самостоятельная работа в аудитории под контролем преподавателя) проводятся в интерактивной форме – организация выполнения индивидуальных вариантов типовых расчетов и самостоятельных работ с использованием соответствующего программного обеспечения, осуществление функций консультанта при возникновении затруднений.

Студенты имеют доступ к презентационным материалам по лекционному курсу дисциплины, представленному в электронной форме, а также к свободно распространяемым программам, размещенным в университетской сети.

6 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

Номер Номер семест- неде- Раздел учебной дисциплины Вид самостоятельной работы студента Всего часов 3 1-4 1. Теория булевых функций 5-7 2. Исчисление высказываний 3 8-11 3. Исчисление предикатов 12-13 4. Неклассические логики

7 ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Номер местра

8 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

8.2 Дополнительная литература Машина Тьюринга и рекурсивные функции: Учебное пособие Кацаран Т.К., Воронеж: Изд-во Теория алгоритмов http://window.edu.ru/library/pdf2txt/538/65538/36915/page Математическая логика. Курс лекций. Задачник-практикум и Лихтарников Л. М. М.: Лань, 2009. - Теория булевых 8.3 Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, часов. Изучается в 6-м семестре.

Форма контроля: зачет с оценкой.

Цель освоения учебной дисциплины:

Курс «Случайные процессы» является базой для конструирования алгоритмов по идентификации внутренних и внешних угроз информационной безопасности систем организационного управления в системе подготовки специалиста по ИБ.

Задачами курса являются:

- изучение базовых положений теории случайных процессов;

- приобретение навыков решения задач по нахождению корреляционных функций и спектральных плотностей случайных процессов;

- знакомство с базовыми алгоритмами обнаружения и распознавания образов.