Розділи

  • Електронний курс "Фізика"

    Назва освітньої компоненти (обов'язкова):   

    ФІЗИКА

    Освітній рівень:  бакалавр

    Галузь знань:  

    12. Комп’ютерні науки

     Спеціальність:  122 «Комп’ютерні науки»; 123 «Комп’ютерна інженерія»; 125 «Кібербезпека та захист інформації»; 126 «Інформаційні системи та технології»

    Назва освітньої програми: «Інформаційні управляючі системи і технології»; «Комп’ютерні системи і мережі»; «Безпека інформаційних і комунікаційних систем»; «Інформаційні системи та технології»; «Штучний інтелект»; «Управління проектами»

    Розробники: доцент кафедри фізики  Азнаурян Ірина Олександрівна

  • Модуль 1 Механіка

    Виділено
    • 1. Що вивчає предмет фізика? Як ви розумієте поняття „матерія”? Форми існування матерії.
      2. Які форми руху матерії можете перерахувати (бажано в порядку - від найпростіших до найскладніших)?
      3. Що таке рух в загальному, філософському смислі? Дати визначення. Яка форма руху матерії є найпростішою?
      4. Що таке фізичні закони, гіпотези та наукові теорії?
      5. Що є базою для створення фізичних методів дослідження?
      6. Дайте визначення фізичної величини. Що таке значення, розмір та розмірність фізичної величини?
      7. Перерахувати основні одиниці системи СІ.
      8. Що таке вимірювання фізичної величини? Прямі та посередні вимірювання.
      9. Предмет вивчення механіки. Що вивчає класична, релятивістська та квантова механіка?
      10. Сформулюйте основну задачу кінематики.
      11. Що таке система відліку? Які основні складові цього поняття?
      12. Що таке тіло відліку? Відносність механічного руху.
      13. Привести критерій того, що тіло можна вважати матеріальною точкою.
      14. Показати на мал. радіус-вектор та його проекції на осі х, у, z.
      15. Чому дорівнює довжина радіус-вектора, кінець якого має координати (5,4,3)?
      16. Дати визначення поняття траєкторії руху матеріальної точки.
      17. Переміщення та шлях. Показати різницю в цих поняттях на прикладі переміщення матеріальної точки з одного положення в інше.
      18. Що таке рівняння руху та рівняння траєкторії?
      19. Дати повне визначення швидкості (через похідну, для довільного криволінійного руху).
      20. Дати повне визначення прискорення (через похідну, для довільного криволінійного руху).
      21. З яких компонентів (складових) складається повне прискорення як вектор?
      22. Як направлене тангенціальне прискорення як вектор? Як направлене нормальне прискорення, як вектор?
      24. Дати визначення поступального та обертального руху.
      25. Дати визначення кута повороту при обертанні матеріальної точки. Чому дорівнює його величина та як він направлений?
      26. Дайте визначення векторів кутової швидкості і кутового прискорення і запишіть співвідношення, що зв’язують вектори лінійних і кутових швидкостей і прискорень, зробіть рисунок.
      27. Що таке період та частота обертання?
      28. Сформулюйте закони Ньютона. Інерціальні та неінерціальні системи відліку.
      29.Дати визначення поняття сили, маси, центру мас системи матеріальних точок. Дати визначення поняття «вага тіла».
      30. Другий закон Ньютона в різних формах запису.
      31. Дайте визначення імпульсу тіла; запишіть і сформулюйте закон зміни імпульсу з часом.
      32. Запишіть і сформулюйте закон збереження імпульсу, наведіть приклади, що його ілюструють.
      33. Запишіть та поясніть рівняння Мещерського та формулу Ціолковського.
      34. Яке тіло можна вважати абсолютно твердим?
      36. Дайте визначення моменту інерції матеріальної точки і моменту інерції твердого тіла довільної форми.
      37. Дайте визначення моменту імпульсу частинки і моменту сили відносно точки та відносно осі, наведіть малюнок.
      38. Запишіть і сформулюйте закон зміни моменту імпульсу системи (основне рівняння динаміки обертального руху).
      39. Запишіть і сформулюйте закон збереження моменту імпульсу.
      40. Сформулюйте умови рівноваги твердого тіла. Дайте поняття видів рівноваги.
      41. Розкрийте зміст поняття „енергія”. Поясніть, як зв’язані поняття „робота” і „енергія”. Дайте поняття „механічної енергії”.
      42. Введіть поняття механічної роботи довільної змінної сили. Як визначається робота змінної сили?
      43. Механічна робота та потужність. Розмірність та одиниці їх вимірювання.
      44. Запишіть і сформулюйте теорему про зміну кінетичної енергії системи.
      45. Чому дорівнює кінетична енергія поступального та обертального руху твердого тіла.
      46. Поясніть, як вводять поняття потенціальної енергії тіла (частинки) в силовому полі.
      47. Потенціальна енергія деформованого тіла.
      48. Які сили називають консервативними? Які силові поля називають потенціальними?
      49. Сформулюйте закон збереження повної механічної енергії системи. В яких системах він виконується?
      50. Сформулювати закон збереження повної механічної енергії.
      51. Сформулюйте закон всесвітнього тяжіння. Для яких тіл він виконується?
      52. Що таке гравітаційне поле? Його характеристики.
      53. Чому дорівнює потенціальна енергія тіла на довільній відстані від Землі?
      54. Що таке пластичні та пружні деформації та в чому різниця між ними?
      55. Що таке механічне напруження? Види механічного напруження.
      57. Записати закон Гука в двох формах запису. Як називаються деформації, для яких виконується закон Гука?
      58. Чому чисельно дорівнює та в яких одиницях визначається модуль Юнга?
      59. Що таке тиск? В яких одиницях в системі СІ він вимірюється?
      60. Сформулювати закон Паскаля.
      61. Що таке гідростатичний тиск? Навести формулу для його визначення.
      62. Рівняння Бернуллі та нерозривності для стаціонарної течії ідеальної рідини.
      63. Поняття ламінарної та турбулентної течії.
      64. Рівняння Ньютона та критерій Рейнольда для течії рідин та газів. Поняття внутрішнього тертя. Формула Стокса.

  • Модуль 2 Електрика та магнетизм

    • 3. ЕЛЕКТРИКА ТА МАГIIЕТИЗМ

      3.1.          Електричний заряд. Закон Кулона. Напруженість електростатичного поля, принцип суперпозиції електричних полів.

      3.2.          Потік вектора напруженості електростатичного поля. Теорема Гауса. Електричне поле заряджених нескінченних нитки та площини.

      3.3.          Робота електростатичного поля. Потенціал електростатичного поля. Циркуляція напруженості електростатичного поля.

      3.4.          Електричний диполь. Поляризація діелектриків, характеристики їх поляризованого стану. Вектор електричного зсуву. Сегнетоелектрики. П’єзоелектричний ефект.

      3.5.          Провідники в електростатичному полі. Електроємність провідника, конденсатора. Енергія електростатичного поля.

      3.6.          Постійний електричний струм, умови його існування. Сила та густина струму. Сторонні сили, ЕРС джерела струму.

      3.7.          Закон Ома. для ділянки кола в інтегральній та диференціальній формах. Опір провідників. Закон Ома для повного кола. Правила Кiрхгофа.

      3.8.          Робота та потужність електричного струму. Закон Джоуля-Ленца.

      3.9.          Електропровідність металів та розчинив електролітів. Електричний струм у газах, самостійний газовий розряд, уявлення про плазму.

      3.10.      Контактні електричні явища та термоелектронна емісія. Електровакуумні прилади.

      3.11.      Магнітне поле, індукція магнітного поля. Закон Ампера.

      3.12.      Магнітний момент контура із струмом. Контур із струмом в магнітному полі, принцип роботи електродвигунів.

      3.13.      Сила Лоренца. Рух заряджених частинок у магнітному полі.

      3.14.      Магнітне поле струму. Закон Бiо – Савара - Лапласа. Магнітне поле прямого та колового провідників із струмом. Взаємодія струмів.

      3.15.      Закон повного струму, магнітне поле соленоїда. Вихровий характер магнітного поля.

      3.16.      Потік вектора магнітної індукції. Робота при перемащенні провідника із струмом в магнітному полі.

      3.17.      Явище електромагнітної індукції, закон Фарадея, правило Ленца. Генератори електричного струму.

      3.18.      Явище самоіндукції, індуктивність. Перехідні процеси у колі з індуктивністю. Взаємна індуктивність, трансформатори.

      3.19.      Енергія провідника із струмом. Об’ємна густина енергії магнітного поля.

      3.20.      Магнітне поле в речовині. Характеристики намагніченого стану речовини, магнетики. Напруженість магнітного поля. Феромагнетики та їх застосування.

      3.21.      Електромагнітне поле. Струм зсуву. Рівняння Максвела в інтегральній та диференціальній формах.


  • Модуль 3 Коливальні та хвильові процеси. Оптика

    4. КОЛИВАВАЛЬНІ ТА ХВИЛЬОВІ ПРОЦЕСИ

    4.1.          Гармонічні коливання та їх характеристика.

    4.2.          Механічні гармонічні осцилятори. Перетворення енергії при гармонічних коливаннях. Диференціальне рівняння гармонічних коливань.

    4.3.          Електричний коливальний контур, процеси в ньому. Диференціальне рівняння власних електромагнітних коливань. Електричні кола змінного струму.

    4.4.          Диференціальне рівняння вільних затухаючих коливань та його розв’язання. Характеристики затухання. Аперіодичні процеси.

    4.5.          Вимушені коливання. Диференціальне рівняння вимушених коливань. Амплітуда та фаза вимушених коливань. Резонанс механічних систем. Резонанс у колі змінного струму.

    4.6.          Додавання коливань. Подання несинусоїдальних коливань у вигляді рядів Фур’є.

    4.7.          Нелiнiйнi коливальні системи. Автоколивання. Релаксаційні та параметричні коливання.

    4.8.          Загальні закономірності хвильових процесів. Механічні хвилі в пружних середовищах. Поздовжні та поперечні хвилі, їх характеристики. Рівняння синусоїдної хвилі. Диференціальне хвильове рівняння.

    4.9.          Механічні хвилі в газах, рідинах та твердих тілах. Швидкість механічних хвиль. Енергія хвилі.

    4.10.      Звукові хвилі, їх основні характеристики. Область чутності. Елементи архітектурної акустики.

    4.11.      Принцип суперпозиції. Стоячі хвилі. Інтерференція монохроматичних хвиль, когерентність.

    4.12.      Дисперсія хвиль, поширення хвиль у середовищах із дисперсією. Фазова та групова швидкості. Ефект Допплера.

    4.13.      Електромагнітні хвилі. Диференціальне рівняння електромагнітної хвилі. Вектор Пойнтинга. Шкала електромагнітних хвиль. Передача інформації. за допомогою  електромагнітних хвиль.

    5. ОПТИКА

    5.1.          Свєтлові хвилі. Геометрична оптика, її основні закони. Оптичні деталі та приклади*.

    5.2.          Елементи фотометрії. Характеристики джерел світла. Поглинання світла.

    5.3.          Когерентність світлових хвиль. Інтерференція світла. Інтерферометри.

    5.4.          Дифракція світлаПринцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля.

    5.5.          Дифракція Фраунгофера на щілині та дифракційній решітці. Уявлення про голографію. Дифракція на кристалічній решітці.

    5.6.          Поляризація світлових хвиль. Поляризація при відбиванні та заломленні світла. Подвійне променезаломлення в кристалах. Закон Малюса. Застосування поляризованого світла в техніці.


  • Модуль 4 Квантова та ядерна фізика

    5. КВАНТОВА ОПТИКА

    5.7.          Теплове випромінювання. Закон Кiрхгофа. Випромінювання абсолютно чорного тіла. Закони Стефана - Больцмана та Віна.

    5.8.          Утруднення класичної теорії теплового випромінювання. Квантова гіпотеза та формула Планка для спектра абсолютно чорного тіла. Оптична пірометрія.

    5.9.          Фотоефект. Зовнішній фотоефект, його закономірності. Використання фотоефекту в техніці. Ефект Компотна та його пояснення.

    5.10.      Корпускулярно-хвильовий дуалізм електромагнітного випромінювання. Фотони, їх маса та імпульс.

    6. ФЗИКА АТОМIВ, МОЛЕКУЛ І ТВЕРДОГО ТIЛА

    6.1.          Експериментальні докази хвильових властивостей мікрочастинок. Корпускулярно-хвильовий дуалізм речовини.

    6.2.          Співвідношення невизначеностей та хвильові властивості мікрочастинок. Границі застосовності класичної механіки.

    6.3.          Рівняння Шредiнгера. Хвильова функція, її фізичний зміст.

    6.4.          Приклади розрахунку поведінки електрона в найпростіших полях. Квантування енергії електрона.

    6.5.          Будова атома. Теорія Бора. Рівняння Шредiнгера для атома водню.

    6.6.          Квантування енергії, механічного та магнітного моментів орбітального руху електрона. Спектр атома водню та воднеподiбних атомів. Спін електрона.

    6.7.          Багатоелектроннi атоми. Принцип Паулі. Розподіл електронів в атомах по енергетичним станам. Періодична система елементів.

    6.8.          Оптичні та глибинні електрони. Рентгенівські спектри атомів.

    6.9.          Фізична природа хімічного зв’язку. Енергетичні рівні та спектри молекул.

    6.10.      Взаємодія світла з квантовими системами: поглинання спонтанне та вимушене резонансне випромінювання. Принцип дії лазерів, їх типи та практичне використання.

    6.11.      Зонна структура енергетичного спектра електронів в кристалі. Рівень Фермі. Статистики Фермі - Дiрака та Бозе - Ейнштейна.

    6.12.      Заповнення енергетичних зон. Метали, діелектрики та напівпровідники з точки зору зонної теорії.

    6.13.      Структура енергетичних зон донорних та акцепторних напiвпровiдникiв. Напiвпровiдниковi прилади.

    6.14.      Електропровiднiстъ провідників. Надпровідність та її пояснення.

    6.15.      Акустичні та оптичні коливання кристалічної решітки *. Теплоємність кристалів *.

    7. ЯДЕРIНА ФIЗIИКА

    7.1.          Склад, будова та характеристики атомних ядер. Моделі ядер. ізотопи.

    7.2.          Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду. Активність нукліда. Закономірності альфа-, бета- та гама- розпадів.

    7.3.          Ядерні реакції, їх механізм та класифікація. Закони збереження в ядерних реакціях. Одержання та використання радіоактивних ізотопів.

    7.4.          Взаємодія іонізуючих випромінювань з речовиною. Закон поглинання. Радіаційна стійкість матеріалів. Методи реєстрації радіоактивного випромінювання. Доза та потужність дози опромінення, біологічна дія іонізуючих випромінювань.

    7.5.          Основні властивості ядерних сил, пiони. Дефект маси та елегія зв’язку атомних ядер. Два шляхи одержання внутрішньоядерної енергії.

    7.6.          Ланцюгова реакція поділу ядер. Ядерні реактори. Переваги та недоліки ядерної енергетики.

    7.7.          Реакції синтезу атомних ядер. Проблеми керованої реакції синтезу. Енергія зірок*.

    7.8.          Субатомні частинки, їх класифікація та основні властивості. Лептони, мезони, баріони. Частинки та античастинки *.

    7.9.          Сучасні уявлення про будову матерії. Проблеми фізики та астрофізики*.