ФГОУ ВПО «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТ ВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТ ИТУТ

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАД НОЙ МЕХАНИКИ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ

КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛ ИНЫ

ЕН.Ф.03 ФИЗИКА для специальностей Инженерного инс титута:

110301.65 – М еханизация сельского хозяйства 110302.65 – Электрификация и автоматизация сельского хозяйства 110303.65 – М еханизация переработки c/х продукции 110304.65 – Технология обслуживания и ремонта машин в агропромышленном комплексе НОВОСИБИСРК

ФГО У ВПО НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕН ЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ТЕО РЕТИЧЕСКОЙ И ПРИКЛАДНО Й МЕХАНИКИ

«УТВЕРЖДАЮ»

Рег. № _ Директор Инженерного института «_» 2010 г. Ю.Н. Блынский «_»_ 2010 г.

ГОС

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебная дисциплина ЕН.Ф.03 ФИЗИКА по специальностям 110301.65 – М еханизация сельского хозяйства 110302.65 – Электрификация и автоматизация сельского хозяйства 110303.65 – М еханизация переработки c/х продукции 110304.65 – Технология обслуживания и ремонта машин в агропромышленном комплексе Форма обучения очная Факультет (институт) Инженерный институт Курс 1, Семестр 2,3, Количество, Вид и объем занятий Часов Форма контроля семестр Объем по ГОС 400 час.

Объем по учебному плану, всего 400 час.

В том числе: аудиторные занятия 170 час.

очная лекции 108 час. Контрольная работа 1 3 семестр лабораторно-практические 62 час. Экзамен 1 2,4 семестр самостоятельная работа 230 час. Зачет 1 3 семестр Новосибирск ББК УДК Б Рабочая программа составлена на основе требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 2000 г. к содержанию и уровню подготовки выпускников по специальностям 110301.65 Механизация сельского хозяйства, 110303.65 Механизация переработки сельскохозяйственной продукции, 110304.65 Технология обслуживания и ремонта машин в АПК, и рабочих учебных планов, утвержденных ученым советом ФГОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет 13 июня 2007 г. № Программу разработали Плетнёв Пётр Михайлович, профессор,д.т.н.

Дзю Искра Михайловна, доцент Должность, наименование кафедры Теоретической и прикладной физики Ученая степень, ученое звание Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры Теоретической и прикладной физики Протокол № от Заведующий кафедрой Пичугин А.П. профессор, д.т.н.

Рабочая программа рассмотрена и одобрена методическим советом Инженерного института Зам. председателя совета Тихонкин И.В., к.т.н., доцент Действие программы продлено на Действие программы продлено на

РАЗДЕЛ 1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ

1.1. Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

ЕН.Ф.03 Физика Физические основы механики: понятие состояния в классической механике;

уравнения движения; законы сохранения; основы релятивистской механики и принцип относительности; кинематика и динамика твердого тела; жидкости и газы.

Электричество и магнетизм: электростатика и магнитостатика в вакууме и веществе;

уравнения М аксвелла в интегральной и дифференциаль ной форме; квазистационарные точки; принцип относительности в электродинамике; постоянный ток.

Колебания и волны: механические и электрические колебания; электромагнитные волны; гармонические и ангармонический осциллятор; физический смысл спектрального разложения; кинематика волновых процессов; интерференция и дифракция волн;

элементы Фурье-оптики; основы акустики.

Квантовая физика: корпускулярно-волновой дуализм; принцип неопределенности;

квантовые состояния; принцип суперпозиции; квантовые уравнения движения; операторы физических величин; энергетический спектр атомов и молекул; природа химической связи; квантовые оптические генераторы.

М олекулярная физика и термодинамика: законы идеальных газов: три начала термодинамики; кинетическая теория газов; термодинамические функции состояния;

фазовые равновесия и фазовые переходы; элементы неравновесной термодинамики;

классическая и квантовая статистики; кинетические явления; системы заряженных частиц;

конденсированное состояние; реальные газы и пары; жидкости; твердые тела.

Оптика: геометрическая оптика; волновая оптика; молекулярная оптика; действ ие света; люминесценция; фотометрия.

Атомная и ядерная физика: атом; атомные молекулы; ионизация атомов и молекул;

состав ядра; энергия связи ядер; ядерные силы; магнитные и электрические свойства ядер;

ядерные модели; радиоактивный распад и законы сохранения; прохождение заряженных частиц и гамма-излучения через вещество; ядерные реакции; физические основы ядерной энергетики; элементарные частицы. Физический практикум.

1.2. Цели и задачи дисциплины:

Главная цель физики – выявить и объяснить законы природы, которыми определяются все физические явления. Поэтому физика образует прочный фундамент всего естествознания, методы физ ической науки позволили обеспечить мощный прогресс в развитии таких наук, как биология, химия, геология и др.

Высокий уровень систематизации физических знаний, логическое совершенство основных теорий, глубокое проникновение в нее математики - все это позволяет считать физику эталоном естественнонаучного знания, недосягаемым пока для большинства наук.

Кроме того, необычайная широта практических приложений физики позволила ей считать основным орудием технического прогресса: неразрывная связь физики и техники, связь, взаимно оплодотворяющая эти две области человеческой деятельности -главная особенность развития современной ф изики.

В условиях социальных процессов, происходящих на нашей планете, неиз меримо возрастает роль и ответственность науки перед обществом, а ф изика, как никакая другая наука, обладает глубоким влиянием на социальные, этические и мировоззренческие взгляды людей. В силу перечисленных обстоятельств курс физики в транспортных вузах представляет собой педагогически переработанную совокупность физических знаний и умений и поэтому выполняет важнейшие образовательные и воспитательные функции.

Известный физик академик Л.А.Арцимович довольно лаконично и образно определил значение физической науки для человечества, подчеркивая ее мировоззренческий и политический характер: «Современная физика - это своего рода двуликий Янус. С одной стороны – это наука с горящим взором, которая стремится проникнуть вглубь великих законов материального мира. С другой стороны – это фундамент новой техники, мастерская смелых технических идей, опора и дв ижущая сила непрерывного индустриального прогресса».

1.3. Требования к уровню освоения дисциплины:

Минимум содержания образовательной программы:

Физические основы механики: понятия состояния в классической механике;

уравнения движения; законы сохранения; кинематика и динамика твердого тела; элементы релятивистской механики;

Статистическая физика и термодинамика: два начала термодинамики;

термодинамические функции состояния; фазовые равновесия и фазовые превращения;

классическая и квантовые статистики.

Электричество и магнетизм: электростатика и магнитостатика в вакууме и веществе;

уравнения М аксвелла в интегральной и дифференциальной форме; материальные уравнения; квазистационарные токи.

Физика колебаний и волн: механические и электромагнитные колебания; упругие волны;

электромагнитные волны.

По окончании изучения дисциплины, в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта к уровню подготовки выпускника по специальности, студент должен овладеть определенными знания ми, умениями и навыками, что из лагается в следующих понятия х:

- должен знать:

1. Определение единицы измерения в системе СИ основных физических величин (скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, момент силы, давление, температура, теплоемкость, заряд, напряженность, потенциал, сила тока, электродвижущая сила, индукция, поток индукции, период, частота, длина волны и т.д.).

2. Принцип проведения физических экспериментов и работы основных измерительных приборов. Основы теории ошибок.

3. Формулировку и математическую запись основных физических законов (законы Ньютона, начало термодинамики, закон Кулона, закон Ампера, закон полного тела, силу Лоренца, закон Фарадея, законы О ма, уравнение М аксвелла, принципы теории относительности и квантовой механики, основные виды взаимодействий и возможности их объединения и т.д.).

4. Основную справочную и учебную литературу по физике.

- должен уметь:

1. Применять основные физические законы, т.е. решить задачи средней сложности.

2. Использовать основную измерительную аппаратуру.

3. Пользоваться справочниками.

Для изучения курса физики студенты должны усвоить из курса математики следующие темы: векторную алгебру, дифференцирование, исследование функций, интегрирование, методы решения дифференциальных уравнений. Поскольку курс физики изучается одновременно с курсом математики, то часть понятий первоначально вводится в курс физики, а затем подробно изучается в курсе математики.

1.4.Виды и формы контроля:

Система контроля за ходом и качеством усвоения студентами содержания данной дисциплины включает следующие виды:

Текущий контроль - проводится систематически с целью установления уровня овладения студентами учебным материалом. В течение трех семестров в соответствии с учебным планом выполняется 1 контрольная работа.

Итоговый контроль - для контроля усвоения данной дисциплины учебным планом предусмотрен зачет и два экзамена. Экзаменационная оценка является итоговой по дисциплине и проставляется в приложении к диплому на основании выписки из зачетной книжки.

РАЗДЕЛ 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Тематический план учебной дисциплины с распределением часов по темам и видам работ. Очная форма.

движения твёрдого тела.

6 Раздел 6. Элеме нты квантовой физики атомов, моле кул и твё рдых тел 7. Раздел 7. Элеме нты физики атомного ядра и элеме нтарных частиц 2.2. Содержание отдельных разделов и тем Раздел 1.Физические основы механики Тема 1.1. Элементы кинематики.

Кинематика материальной точки. Система координат. Виды механического движения.

Векторы скорости и ускорения.

Тема 1.2. Динамика материальной точки поступательного движения твёрдого тела.

Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Невесомость. Закон сохранения импульса.

Тема 1.3. Работа и энергия Работа и энергия. М ощность. Закон сохранения и превращения энергии.

Тема 1.4. М еханика твёрдого тела.

Динамика вращения точки и тела вокруг постоянной оси. М омент силы, момент инерции. Теорема Штейнера. Уравнение движения вращающихся тел. Закон сохранения момента импульса.

Тема 1.5. Тяготения. Элементы теории поля Гидродинамика. Течение идеальной жидкости. Уравнение неразрывности струи.

Уравнение Бернулли и следствия из него. Статистическое и динамическое давление в потоке и их измерение. Реальные жидкости. Вязкость и сжимаемость жидкостей. Закон Стокса. Ламинарное и турбулентное течение. Применение законов гидродинамики в сельском хозяйстве.

Тема 1.6. Элементы механики жидкостей Давление в жидкости и газ е. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернули и следствия из него. Вязкость. Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей.

М етоды определения вязкости. Движение тел в жидкостях и газах.

Тема 1.7. Элементы специальной теории относительности Преобразования Галилея. М еханический принцип относительности. Постулаты специальной (частной) теории относительности. Преобразование Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. И нтервал между событиями. Основ ной закон релятивистской динамики материальной точки. Закон взаимосвязи массы и энергии.

Раздел 2. Молекулярная физика и термодинамика Тема 2.1. М олекулярно-кинетическая теория идеальных газов Основы термодинамики. М олекулярно-кинетическая теория идеальных газов.

Основы молекулярно-кинетической теории газов. Идеальный газ как статистическая система многих частиц. Давление, объём и температура газа как статистические характеристики состояния. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

Физический смысл термодинамической температуры. Распределение энергии по степеням свободы. Распределения М аксвелла и Больцмана. Барометрическая формула. Число столкновений и длина свободного пробега молекул газа.

Явление переноса в газах: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Законы Фика и Фурье. Диффузия газов в почве.

Тема 2.2. Основы термодинамики.

Элементы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении его объёма. Количество теплоты. Теплоёмкость. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.

Охлаждение газов при адиабатном расширении. Получение низких температур.

Уравнение Пуассона. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины и цикл Карно. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энтропия в системе организмокружающая среда.

Тема 2.3. Реальные газы, жидкости и твёрдые тела Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса Критическое состояние газа. Влажность и методы её измерения. М олекулярные явления в жидкостях. Поверхностное натяжение.

Капиллярное явление. Диффузия, осмос.

0бзорные лекции. М етодика решения задач по механике и молекулярной физике, термодинамике.

Раздел 3. Электричество и магнетизм Тема 3.1. Электростатика.

Электростатика. Электростатическое поле. Закон сохранения электростатического заряда. Характеристики электрического поля и их расчёт. Теорема Остроградского- Гаусса.

Проводники в электрическом поле. Электростатическая защита. Электрические заряды, возникающие при трении (на элеваторах, при перевозке горючих жидкостей и т.п.) и борьба с ними. Электроёмкость проводника. Конденсаторы. Энергия электрического поля.

Тема 3.2. Постоянный электрический ток.

Постоянный ток. Электрический ток в металлах. Закон Ома в дифракционном виде.

Первое правило Кирхгофа. Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение.

Второе правило Кирхгофа. Закон Ома для всей цепи. Тепловое действие тока.

Электронагревательные устройства в промышленном животноводстве и птицеводстве.

Тема 3.3. Электрические токи в металлах, вакууме и газах Электрическое поле в веществе. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.

Диэлектрическая проницаемость.

Электрический ток в полупроводниках. Энергетические зоны в кристаллах. М еталлы, диэлектрики и полупроводники. Собственная и примесная проводимости полупроводников. Электронный и дырочный полупроводники. Контакт электронного и дырочного полупроводника (р- n- переход) и его вольт- амперная характеристика.

Зависимость проводимости полупроводника от температуры. Термистор.

Электрический ток в газах, вакууме. Аэроны и их роль в микроклимате в животноводческих и птицеводческих помещениях. Электрический ток в электролитах.

Законы электролиза. Прохождение постоянного тока через животные ткани.

Тема 3.4. М агнитное поле Электромагнетизм. М агнитное поле. Силовые линии магнитной индукции. Закон Ампера. М агнитное поле тока. Закон Био-Савара- Лапласа. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

Тема 3.5. Электромагнитная индукция.

Электромагнитная индукция. Правило Ленца. Закон индукции Фарадея. Явление самоиндукции. Индуктивность. Явление взаимной индукции. Энергия магнитного поля.

Понятие об электромагнитной теории М аксвелла Переменный ток. Получение переменного тока. Работа и мощность переменного тока.

Ёмкостное и индуктивное сопротивления. Обобщённый закон Ома. Электрический резонанс.

Тема 3.6. М агнитные свойства вещества.

М агнитное поле в веществе. М агнитные моменты атомов. Вещества: диамагнитные, парамагнитные, ферромагнитные. М агнитная индукция. М агнитный гистерезис. Точка Кюри.

Тема 3.7. Основы теории М аксвелла для электромагнитного поля.

Вихревое электрическое поле. Ток смешения. Уравнение М аксвелла для электромагнитного поля.

Раздел 4. Колебания и волны Тема 4.1. М еханические и электромагнитные колебания.

М еханические колебания и волны в упругих средах. Колебания как частный случай движения. Условия появления колебаний. Гармонические колебания. Динамика колебательного движения. Пружинный, физический и математический маятники.

Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс.

Тема 4.2. Упругие волны.

Волновые процессы. Продольные и поперечные волны, фронт волны. Длина волны, фазовая скорость. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Тема 4.3. Электромагнитные волны.

Электромагнитные колебания и волны. Колебательный контур. Формула Томсона.

Электромагнитные волны. Условия их из лучения и приёма. Шкала электромагнитных волн. Перенос энергии электромагнитной волной.

Раздел 5. Оптика. Квантовая природа излучения Тема 5.1. Элементы геометрической и электронной оптики.

Геометрическая оптика. Отражение и преломление света. Полное отражение света на границе двух сред. Использование этого явления в оптических приборах (световоды, бинокли и др.).

Тема 5.2. Интерференция света.

Волновая оптика. Интерференция света. Оптическая длина пути. Интерференция света в тонких плёнках, просветление оптики. Интерферометры Тема 5.3. Дифракция света.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. М етод зон Френеля. Дифракционная решётка. Дифракция на пространственной решётке. Формула Вульфа-Брегга. Голография.

Тема 5.4. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Спектры. Спектральный анализ.

Поглощение света. Закон Бугера. Биологическое действие оптических излучений.

Тема 5.5. Поляризация света.

Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Двойное лучепреломление.

Поляризационные призмы и поляроиды. Анализ поляризованного света. Искусственная оптическая анизотропия. Вращение плоскости поляризации.

Тема 5.6. Квантовая природа излучения.

Квантово- оптические явления. Тепловое излучение. Абсолютно чёрное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии излучения по спектру абсолютно чёрного тела. Закон смещения Вина. Квантовые свойства света. Формула Планка. Оптическая пирометрия. Фотоэлектрический эффект. Законы фотоэффекта.

Уравнение Эйнштейна. Фотоны. Корпускулярно-волновой дуализм. Понятие о фотохимических реакциях.

Раздел 6. Элементы квантовой физики атомов, молекул и твёрдых тел Тема 6.1. Теория атома водорода по Бору.

Строение атома (планетарная модель). Дискретность энергетических состояний атома.

Постулаты Бора. Объяснение спектральных закономерностей. Спин электрона. Принцип Паули.

Люминесценция. Различные виды люминесценции. Квантовый механизм люминесценции. Люминесцентный анализ. Индуцированное излучение. Лазеры и их применение.

Тема 6.2. Элементы квантовой механики.

Волновые свойства микрочастиц. Формула де Бройля. Дифракция электронов.

Электронный микроскоп и его применение в биологии. Соотношение неопределённостей.

Тема 6.3. Элементы современной физики атомов и молекул.

Размер, состав и заряд атомного ядра. М ассовое и зарядовое числа. Дефект массы и энергия связи ядра. Спин ядра и его магнитный момент. Ядерные силы. М одели ядра.

Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Правила смещения.

Закономерности – распада. - распада. Нейтрино. Гамма-излучение и его свойства ядерные реакции и их основные типы.

Тема 6.4. Элементы квантовой статистики.

Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения.

Вырожденный электронный газ в металлах. Понятие о квантовой теории теплоёмкости. Фононы. Выводы квантовой теории электропроводности металлов.

Сверхпроводимость.

Тема 6.5. Элементы ф изики твёрдого тела.

М еталлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории. Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников.

Люминесценция твёрдых тел. Термоэлектрические явления и их применение.

Выпрямление на контакте металл – проводник. Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n-переход).

Раздел 7. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц Тема 7.1. Строение атомного ядра. Основные сведения о строении атомного ядра:

масса ядра, массовое число, заряд, спин, магнитный момент. Протон, нейтрон и их свойства. Изотопы. Ядерные силы. Дефект массы. Радиоактивный распад. Период полураспада. Действие иониз ирующих излучений на живой организ м. Ионизирующее излучение и генетика. М етод «меченых» атомов в сельском хозяйстве. Лучевое обезвреживание отходов животноводческих комплексов.

Тема 7.2. Элементы ф изики элементарных частиц М юоны и их свойства. М езоны и их свойства. Типы взаимодействий элементарных частиц. Частицы и античастицы.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Самостоятельная работа студентов рассматривается как одна из форм обучения, которая предусмотрена Государственным образовательным стандартом и рабочим учебным планом по специальности. Целью самостоятельной работы является обучение навыкам работы с учебной и научной литературой, необходимыми для изучения курса дисциплины и развитие у них способностей к самостоятельному анализу полученной информации.

В процессе изучения дисциплины студент может выполнять следующие виды самостоятельной работы:

подготовка к лабораторно-практическим занятиям; Семестр 3 (5) Семестр 4 (6) Перечень лабораторно-практических работ:

1. Изучение законов вращательного движения. Определение момента инерции крестообразного маятника Обербека.

2. Изучение колебательного движения. Определение ускорения силы тяжести математическим маятником. Определение логарифмического декремента затухания.

3. Определение коэффициента вязкости биологических жидкостей (метод Стокса).

1. Определение абсолютной и относительной влажности психрометром.

2. Определение коэффициента поверхностного натяжения биологических жидкостей.

3. Определение отношения удельных теплоемкостей методом адиабатического расширения.

1. Измерение сопротивлений мостовым методом.

2. Изучение правил Кирхгофа.

3. Изучение проводимости полупроводников при различных температурах.

4. Изучение работы полупроводникового диода.

5. Изучение закона Био-Савара-Лапласа.

6. Изучение закона Ампера.

7. Исследование электрического поля.

1. Определение показ ателя преломления биологических жидкостей с помощью рефрактометра.

2. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

3. Исследование фотоэффекта.

4. Исследование линейчатого спектра газов с помощью стиласкопа.

5. Определение длины световой волны с помощью колец Ньютона.

6. Изучение поляризации света методом пропускания через два поляроида (закон М алюса).

7. Изучение закона Стефана-Больцмана.

Сведения об обеспеченности образовательного процесса специализированным и лабораторным оборудованием соответствии с аудиторий, кабинетов, 3 физика Д-325, лаборатория: «Оптика» оптическая скамья ОСУ-05, 4 Основы Д-325а, лаборатория: «Основы влагометры «Электроника», физических физических измерений» вязкозиметр ВЗ-4, весы ВК- Вопросы по физике для студентов Инженерного института.

1. Кинематика поступательного движения материальной точки и твёрдого тела.

2. Системы отчета.

3. Радиус вектор.

4. Путь, векторы перемещения, скорости и ускорения.

5. Законы равномерного и равнопеременного прямолинейного дв ижения.

6. Кинематика вращательного движения материальной точки и твёрдого тела.

7. Угловой путь, векторы углового перемещения, угловой скорости и ускорения.

8. Законы вращательного движения.

9. Связь линейных и угловых кинематических величин.

10.Динамика поступательного движения материальной точки и твёрдого тела.

11. Первый закон Ньютона.

12.Инерциальные системы отсчёта.

13.М асса, сила, импульс.

14.Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.

15.3акон сохранения импульса.

16.Центр масс системы и его движения.

17.Работа и энергия. Работа постоянной и переменной силы.

18.Силы консервативные и неконсервативные.

19.Силы в природе.

20.Кинетическая, потенциальная и полная энергии.

21.3акон сохранения энергии в механике.

22.3акон всемирного тяготения.

23.Гравитационное поле его напряжённость и потенциал.

24.Силы тяготения, тяжести и вес тела.

25.Невесомость.

26.Космические скорости.

27.Динамика вращательного движения твёрдого тела.

28.М омент инерции материальной точки и тела.

29.Теорема Штейнера.

30.Кинетическая энергия вращающегося тела.

31.М омент силы. Работа при вращении тела.

32.Основное уравнение динамики вращательного движения.

33.М омент импульса и закон его применения.

34.0сновы механики жидкостей и газов.

35.3аконы Паскаля и Архимеда.

36.Идеальная жидкость.

37.Трубка тока.

38.Уравнение неразрывности.

39.Уравнение Бернулли и следствия из него.

40.Течение вязкой жидкости. Коэффициент вязкости и методы определения.

41.Ламинарный и турбулентный режим течения жидкости.

42.М еханические колебания.

43.Гармонические колебания пружинного, физического и математического маятника.

44.Дифференциальные уравнения гармонических колебаний, их решение и анализ.

45.Энергия гармонических колебаний.

46.Дифференциальные уравнения затухающих и вынужденных колебаний, анализ их решения.

47.Логарифмический декремент затухания.

48.Резонанс и его роль в технике.

49.Упругие волны.

50.Продольные и поперечные волны их природа и характеристики.

51.Уравнение волны. Фазовая скорость. Энергия волны.

52.Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества (М КТ) и их опытное обоснование.

53.Идеальный газ.

54.0пытные газовые законы.

55.Уравнение Клайперона - М енделеева.

56.0сновное уравнение М КТ идеальных газов.

57.3акон М аксвелла для распределения молекул газа по скоростям и энергиям.

58.Барометрическая формула.

59.Распределение Больцмана.

ПРОБЛЕМНАЯ ЛЕКЦИЯ

Ядро простейшего атома – атома водорода состоит из одной элементарной частицы, называемой протоном. Ядра всех остальных атомов состоят из двух видов элементарных частиц – протонов и нейтронов. Другое название этих частиц – нуклоны.

Протон р обладает положительным зарядом е, равным отрицательному заряду электрона е 1,6 10 19 Кл и массой покоя т р 1,6726 10 27 кГ. В ядерной физике принято выражать массы в единицах энергии:

Для сравнения укажем, что масса электрона в этих единицах равна Из сравнения (1.2) и (1.3) следует, что т р 1836 те.

Протон имеет спин, равный половине момент единица магнитного момента, называемая ядерным магнетоном. Из сопоставления (1.5) с магнетоном Бора Б вытекает, что я в 1836 раз меньше, чем Б.

Следовательно, собственный магнитный момент протона примерно в 660 раз меньше, чем магнитный момент электрона.

Нейтрон. Электрический заряд этой частицы равен нулю, а масса тп 1,6749 10 27 кГ или в единицах энергии тп 939,57 МэВ. Из сравнения с (1.2) следует, что масса нейтрона больше массы протона на 1,3 МэВ.

Нейтрон обладает спином, равным половине s, и (несмотря на отсутствие электрического заряда) собственным магнитным моментом (знак минус указывает на то, что направления собственных механического и магнитного моментов противоположны). Происхождение магнитного момента нейтрона и аномально большого магнитного момента протона мы объясним в разделе 3 при рассмотрении схемы обменного взаимодействия между нуклонами.

В свободном состоянии нейтрон нестабилен – он самопроизвольно распадается, превращаясь в протон и испуская электрон е и антинейтрино.

Характеристики атомного ядра. Для обозначения ядер применяется символ ZA X, где Х – химический символ данного элемента, Z – зарядовое число, величина Х – число.

Численно оно равно количеству протонов, входящих в состав ядра, и определяет порядковый номер химического элемента в периодической таблице М енделеева. А – массовое число. Оно определяет число нуклонов (т.е. суммарное число протонов и нейтронов), в ходящих в ядро. Иногда массовое число пишут не слева, а справа от символа химического элемента Z X A.

Ядра с одинаковым Z, но разными А, называют изотопами. Большинство химических элементов имеет несколько изотопов. Так, например, водород имеет три изотопа:

2 Н тяжёлый водород, или дейтерий ( Z 1 N 1 ) Протий и дейтерий стабильны, тритий радиоактивен. Ядра с одинаковым массовым числом А называются изобарами. В качестве примера можно привести ядра аргона 18 Аr и кальция 20 Ca. Ядра с одинаковым числом нейтронов носят название изотонов ( 6 С 13, 7 N 14 ).

Наконец, существуют радиоактивные ядра с одинаковыми Z и А, отличающиеся периодом полураспада. Они называются изомерами.

Известно более 1500 ядер различающихся либо Z, либо А, либо тем и другим.

Примерно 1 5 этих ядер устойчивы, остальные радиоактивны.

В природе встречаются элементы с атомным номером Z от 1 до 92, исключая технеций ( Тс, Z 43 ) и прометий ( Pm, Z 61 ). Плутоний ( Pu, Z 94 ) после получения его искусственным путем был обнаружен в ничтожных количествах в природном минерале – смоляной обманке. Остальные трансурановые (т.е. заурановые элементы с Z от 93 до 107) были получены искусственным путем.

Форма и радиусы ядер. Ядра нельзя рассматривать просто как крошечные капельки ядерного вещества. Их нельзя также рассматривать как совокупность крошечных шариков (протонов и нейтронов), которые удерживаются в определенном положении благодаря некоему ядерному «клею». Подобно тому, как динамика атомных электронов надлежащим образом описывается не механическими орбитами, а распределением плотности вероятности, ядерные частицы следует рассматривать не с классической, а с квантовой точки зрения. Как и атомы, ядра оказываются «размытыми». Действительно, эксперименты по определению распределения вещества внутри ядер показали, что ядра не имеют резких границ; в центре ядра существует определенная плотность ядерного вещества, и она постепенно уменьшается до нуля с увеличением расстояния от центра. Из-за отсутствия чётко определённой границы ядра его «радиус» определяется как расстояние от центра до точки, в которой плотность ядерного вещества с уменьшается в два раза (рис. 1.1).

Определённый таким образом радиус ядер в хорошем приближении описывается формулой:

где А – массовое число ядра.

Из (1.6) следует, что объём ядра V:

просто пропорционален общему числу протонов и нейтронов в ядре. Добавление протонов и нейтронов к какому-либо ядру с образованием нового элемента не приводит к сближению частиц: каждый протон и нейтрон занимают тот же объём независимо от числа частиц в ядре.

По аналогии с описанием средних положений электронов в атомах можно говорить и о формах ядер. Даже при таком квантовомеханическом описании среднее распределение плотности материи для большинства ядер оказывается не просто сферическим (рис. 1.2а). В действительности большинство ядер деформировано.

Степень деформации, т.е. степень отклонения формы ядра от сферической, изменяется от одного ядра к другому. Некоторые ядра имеют форму вытянутых эллипсоидов (рис.

1.2б), другие форму сплющенных эллипсоидов (рис. 1.2в). Существуют ядра, имеющие ещё более сложную форму.

В заключение отметим важное обстоятельство. Как это следует из (1.6), атомы приблизительно в 100 000 раз больше, чем ядра.

Спин ядра. Спины нуклонов складываются в результирующий спин ядра. Спин нуклона равен нечётном числе нуклонов А и целым или нулём при чётном А. Спины ядер не превышают несколько единиц. Это указывает на то, что спины большинства нуклонов в ядре взаимно компенсируют друг друга, располагаясь антипараллельно.

Список основной и дополнительной литературы Литература центральных издательств (основная) 1 Грабовский Р.И. Курс физики: Учебн.пособие 10-е изд., стер.-СПб.: Издательство «Лань», 2007. – 608 с.

Дополнительная вузов – М.: Издательский центр «Академия», 2007.

Учебн. пособ. для вузов. – М: Изд-во Фи зико математической литературы, 2009. – 640с 3 физики. – Изд. 3-у, СПб.: Книжный мир, 2003. с.

Сведения по обеспеченности дисциплины учебно-методической Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инж енер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.

Викулов, В.Я. Чечуев, М.Г. Алешкевич. – Новосибирск, 2011. – Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, С.Г.Штейн, М.Г.Алешкевич. – Новосибирск, 2011.

физике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М.

Дзю, С.В.Викулов, С.Г.Штейн, М.Г.Алешкевич. – Новосибирск, выпол. лабор. работ по физике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т.

Инженер. ин-т.; сост. В.Я. Чечуев, С.Г. Штейн, И.М. Дзю, Л.А.

Митина, М.Г.Алешкевич. – Новосибирск, 2011. – 26 с выпол. лабор. работ по физике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т.

Инженер. ин-т.; сост. С.Г. Штейн, И.М. Дзю, М.Г.Алешкевич. – Новосибирск, 2011. – 24 с / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инж енер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, С.Г. Штейн. – Новосибирск 2008. – 76 с.

Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инж енер. ин-т.; сост.В.Я.Чечуев, И.М.

Дзю, А.В.Корнилов. – Новосибирск 2008. – 54 с.

инд.задан. по физике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.;

сост. И.М. Дзю, С.В. Викулов, С.Г.Штейн. – Новосибирс 2008. – гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. В.Я.Чечуев, Л.А. Митина. – гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю. С.В. Викулов. – Новосибирск 2009. – 73 с.

зад. По физ ике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост.

И.М. Дзю. С.В.Викулов, С.Г. Штейн. – Новосибирск 2009. – 84 с.

сборник индив.заданий по физик е / Новосиб. гос. аграр. ун-т.

Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, М.Г.Алешкевич, С.Г. Штейн, Л.А. Митина. – Новосибирск 2011. – 147 с.

ун-т. Инж енер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, Е.Л. Дзю, П.М.Плетнёв, С.Г. Штейн,А.П. Минаев. – Новосибирск 2011. – аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. В.Я.Чечуев, С.В. Викулов, Л.А.Митина. - Новосибирск 2011. – 59 с.

Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инж енер. ин-т.; сост. В.Я. Чечуев, С.В.

Викулов. – Новосибирск.2011. – 80 с.

Перечень учебно-методических материалов разработанных ППС 1. Механика. Часть. Учебн-метод.указан.к лаборат.работ. / Новосиб. гос. аграр. ун-т.

Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В. Викулов, В.Я. Чечуев, М.Г. Алешкевич. – Новосибирск, 2011. – 45 с.

2. Оптика. Часть 2.раздел 2.метод. указ. по вып.лабор.работ. / Новосиб. гос. аграр. ун-т.

Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, С.Г.Штейн, М.Г.Алешкевич. – Новосибирск, 2011. – 26 с 3. Молекулярная физика: метод указ по выпол. лабор.работ. по физике. / Новосиб. гос.

аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, С.Г.Штейн, М.Г.Алешкевич. – Новосибирск, 2011. – 24 с 4. Электричество и магнетизм. Часть3, раздел 1:метод.указ. по выпол. лабор. работ по физике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. В.Я. Чечуев, С.Г. Штейн, И.М. Дзю, Л.А. Митина, М.Г.Алешкевич. – Новосибирск, 2011. – 26 с 5. Электричество и магнетизм. Часть3, раздел 2:метод.указ. по выпол. лабор. работ по физике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. С.Г. Штейн, И.М. Дзю, М.Г.Алешкевич.

– Новосибирск, 2011. – 24 с 6. Часть 1. Механика: метод. пособие для индив.заданий по физике. / Новосиб. гос. аграр.

ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, С.Г. Штейн. – Новосибирск 2008. – 7. Часть 1.Механика: задание к самост. работе по курсу «Физика» / Новосиб. гос. аграр. унт. Инженер. ин-т.; сост.В.Я.Чечуев, И.М. Дзю, А.В.Корнилов. – Новосибирск 2008. – 54 с.

8. Часть V. Гармонические колебания и волны: метод. пособ. для инд.задан. по физике. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В. Ви кулов, С.Г. Штейн. – Новосибирс 2008. – 82 с.

9. Физика: учебное пос.для студ.первого курса Инженерного института. / Новосиб. гос.

аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. П.М.Плетнёв,И.М. Дзю,С.В.Викулов. – Новосибирск 10. Элементы физики атомного ядра: учебное пособие. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер.

ин-т.; сост. В.Я.Чечуев, Л.А. Митина. – Новосибирск 2009. – 37 с.

11. Часть V. Электромагнетизм: сборник индив.задан. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер.

ин-т.; сост. И.М. Дзю. С.В. Викулов. – Новосибирск 2009. – 73 с.

12. Часть. Молекулярная физика и термодинамика: сборник индив. зад. По физи ке. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю. С.В.Викулов, С.Г. Штейн. – Новосибирск 2009. – 84 с.

13. Физика: контрольные задания Часть 1. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост.

И.М. Дзю, С.Г.Штейн,С.В.Викулов, А.В. Корнилов. - Новосибирск 2009 – 84с.

14. Физика: контрольные задания Часть 2. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост.

И.М. Дзю, С.Г.Штейн, С.В.Викулов. – Новосибирск 2009 – 64 с.

15. Электростатика. Постоянный электрический ток. Часть : сборник индив.заданий по физике / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.; сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, М.Г.Алешкевич, С.Г. Штейн, Л.А. Митина. – Новосибирск 2011. – 147с.

16. Атомная и ядерная физика. Часть V.Оптика. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.;

сост. И.М. Дзю, С.В.Викулов, Е.Л. Дзю, П.М.Плетнёв, С.Г. Штейн,А.П. Минаев. – Новосибирск 2011. – 122 с.

17. Элементы квантовой механики: учебное пособие / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. инт.; сост. В.Я.Чечуев, С.В. Викулов, Л.А.Митина. - Новосибирск 2011. – 59с.

18. Элементы физики э лементарных частиц: учебное пособие / Новосиб. гос. аграр. ун-т.

Инженер. ин-т.; сост. В.Я. Чечуев, С.В. Викулов. – Новосибирск.2011. – 80 с.

19. Элементы физики атомного ядра: учебное пособие / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер.

ин-т.; сост. В.Я.Чечуев, Л.А. Митина. – Новосибирск. – 2009. – 37с.

ФГОУ ВПО НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

Институт (факультет) Инженерный Код направления подготовки (специальности), код квалификации110301.65 – Механизация сельского хозяйства, 110302.65 – Электрификация и автоматизация сельского хозяйства, 110303.65 – Механизация переработки c/х продукции, 110304.65 – Технология обслуживания и ремонта машин в агропромышленном комплексе Учебная дисциплина ЕН.Ф.03 Физика (наименование у чебной дисциплины по у чебному плану, по специальности) Преподаватели Плетнёв П.М., Дзю И.М.

Т иповая программа (для дисциплин, включенных в ФГОС, ГОС) Рабочая программа дисциплины, в т.ч. и авторские программы дисциплин по выбору, дисциплин специализаций (по форме) Т еоретические материалы: учебники, учебные пособия, Словарь терминов – должны быть даны определения всех 6 Методические разработки: к лабораторно-практическим 6.1 (семинарским) занятиям (подчеркнуть) 10. Подборка материалов НИРС по дисциплине (темы, отчеты, статьи) 12 Контрольно-оценочные материалы (входного, текущего, итогового контроля): билеты, вопросы 12.1 Задачи, тесты (в т.ч. остаточн. знаний) (подчеркнуть и указать количество разделов дисциплины с тестовыми заданиями ) 12.2 Методика оценки знаний: традиционная, бально-рейтинговая традицион Сведения об обеспеченности студентов учебной и методической 13 литературой (по форме), с указанием библиографического списка и ссылок на Интернет-ресурсы Перечень иллюстративных материалов (рисунки, фотографии, Учебные наглядные пособия (иллюстративные материалы, Рассмотрено на заседании кафедры протокол № 9 от « 8 » июня 2010 г.

Зав. кафедрой ТиПФ (Ф.И.О.) _ А.П.Пичугин Одобрено на заседании методического совета протокол № 9 от « 10» сентябрь 2010 г.

Зам. председателя методического совета (Ф.И.О.) И.В. Тихонкин Регистрационный № от « _»_ 20 г.

Сведения по обеспеченности дисциплины учебно-методической литературой Таблица 1 – Литература центральных издательств название, форма 110301.65 очная Таблица 2 – Учебно-методические разработки кафедры название, форма