Физика за специалности  БХ,БА и ГБ

 

               КОНСПЕКТ по ФИЗИКА

 

за студентите от специалност 

Биология и Химия”, “Биология и Английски език”, “География и Биология

 

 

Раздел I. ОСНОВИ НА КЛАСИЧЕСКАТА МЕХАНИКА

 
1.Кинематика на материална точка - основни понятия и величини.

Отправно тяло и отправна система. Материална точка. Координати. Радиус - вектор.Траектория. Изминат път и преместване.Скорост.Ускорение. Тангенциално и нормално ускорение.

2. Кинематика надвижението на материална точка по окръжност.

Основни величини: Ъгъл на завъртане. Ъгълът на завъртане като вектор. Ъглова скорост. Ъглово ускорение. Равномерно движение по окръжност: Период и честота. Връзка между скоростта, периода и честотата. Центростремително ускорение.

3. Принципи на Нютон в динамиката.

Първи принцип на Нютон.Инерциални и неинерциални отправни системи. Втори принцип на Нютон. Основно уравнение на класическата динамика. Импулс на тяло и импулс на сила. Обща формулировка на втория принцип на Нютон.Трети принцип на Нютон.

4. Видове сили в механиката.

Закон на Нютон за гравитацията. Сила на тежестта. Зависимост на земното ускорение от височината. Сила на триене при покой и при хлъзгане. Закони за сухото триене. Фундаментални  взаимодействия в природата.

5. Неинерциални отправни системи. Инерчни сили.

Абсолютна, относителна и преносна скорост. Теорема на Кориолис за абсолютното ускорение.         

Инерчни сили. Общ вид на втория принцип на Нютон в неинерциална отправна система. Преносна инерчна сила при постъпателно движение. Центробежна инерчна сила. Кориолисова инерчна сила. Земята като неинерциална отправна система. Сила на тежестта и тегло на телата. Състояние на безтегловност.

6. Механична работа и мощност. Кинетична и потенциална енергия.

Работа на постоянна сила при праволинейно движение. Елементарна работа. Работа на променлива сила при произволно движение на тяло. Мощност. Връзка между мощността и скоростта на движение. Коефициент на полезно действие. Кинетична енергия. Закон за изменение на кинетичната енергия. Работа на силата на тежестта. Консервативни и неконсервативни сили. Потенциална енергия на тяло в полето на силата на тежестта. Закон за изменение на потенциалната енергия. Механична енергия на тяло. Закон за изменение на механичната енергия.

7. Закон за запазване на импулса.

Система от материални точки. Импулс на система от материални точки. Закон за изменение и закон за запазване на импулса. Център на масите. Теорема за движението на центъра на масите. Реактивно движение.

8. Закон за запазване на механичната енергия.

Пълна механична енергия на система от тела. Закон за изменение и закон за запазване на механичната енергия. Еластични и нееластични удари. Превръщане на енергията в природата. Общ закон за запазване на енергията.

9. Механика на идеално твърдо тяло.

Модел на идеално твърдо тяло. Момент на сила спрямо ос. Двойка сили. Въртене на твърдо тяло около неподвижна ос. Уравнение на въртенето. Инерчен момент на твърдо тяло. Теорема на Щайнер за успоредните оси.Теорема за перпендикулярните оси. Кинетична енергия на въртене. Плоскопаралелно движение. Кинетична енергия на твърдо тяло.

 

 

10. Закон за запазване на момента на импулса.

Момент на сила и момент на импулса спрямо неподвижна точка. Уравнение за моментите спрямо неподвижна точка. Движение на материална точка под действие на централна сила. Уравнение за моментите на система от материални точки. Закон за запазване на момента на импулса. Законите за запазване  като следствия от симетрията на пространството и времето.

11. Механика на флуидите.

Налягане. Закон на Паскал. Хидростатично налягане. Закон на Архимед. Плаване на телата. Модел на идеален флуид. Токова линия и токова тръба. Стационарно и нестационарно движение на флуидите. Уравнение за непрекъснатост на струята. Закон на Бернули. Приложения. Закон на Нютон за силата на вътрешно триене. Вискозитет. Ламинарно и турбулентно течение на флуид.Число на Рейнолдс. Формула на Поазьой. Закон на Стокс.

 

 
Раздел II. ТЕРМОДИНАМИКА И МОЛЕКУЛНА ФИЗИКА
 
12. Термодинамична система. Температура.

Макроскопична система и макроскопични параметри. Видове състояния на макроскопичните системи. Термодинамични системи и термодинамични параметри. Функции на състоянието. Постулати на термодинамиката. Температура. Измерване на температурата, температурни скали.

13. Закони при идеален газ.

Равновесни и неравновесни процеси. Изопроцеси при газовете: изотермен,изобарен и изохорен процес. Идеален газ в термодинамиката. Закон на Авогадро.Уравнение за състоянието на идеален газ.Парциално налягане на газовете. Закон на Далтон.

14. Първи принцип на термодинамиката. Топлинни капацитети. Адиабатен процес.

Вътрешна енергия. Начини за изменение на вътрешната енергия. Първи принцип на термодинамиката. Специфичен топлинен капацитет и моларен топлинен капацитет. Топлинни капацитети при постоянен обем и при постоянно налягане. Уравнение на Майер. Адиабатен процес. Уравнение на Поасон. Първи принцип на термодинамиката за адиабатен процес.

15. Молекулно-кинетична теория на идеален газ. Разпределение на Максуел и на Болцман.

Модел на идеален газ в молекулно-кинетичната теория.  Налягане на идеален газ върху стените на съда. Средна квадратична скорост и средна кинетична енергия на молекулите. Температура. Степени на свобода. Разпределение на енергията по степени на свобода. Класическа теория на топлинните капацитети. Елементи на квантовата теория на топлинните капацитети. Функция на разпределение на Максуел. Зависимост на функцията от температурата. Експериментална проверка на закона на Максуел. Зависимост на атмосферното налягане от височината (барометрична формула).Разпределение на Болцман. Преносни явления: вътрешно триене, топлопроводност дифузия.

16. Втори принцип на термодинамиката.Топлинни машини. Цикъл на Карно.

Обратими и необратими процеси. Формулировка на Клаузиус на втория принцип на термодинамиката. Топлинни машини. Коефициент на полезно действие. Цикъл на Карно. Теореми на Карно. Вечен двигател от втори род. Постулат на Томсън.

17.Ентропия. Изменение на ентропията на термодинамична система. Основни свойства на ентропията. Теорема на Нернст (трети принцип на термодинамиката). Основно уравнение на термодинамиката.Статистически смисъл на ентропията.

18. Реални газове и течности.

Уравнение на Ван-дер-Ваалс. Изотерми на Ван-дер-Ваалс. Критично състояние и критични параметри. Фази и фазово равновесие. Фазови преходи от първи и втори род. Фазови диаграми. Свободна повърхност на течностите. Коефициент на повърхностно напрежение. Формула на Лаплас. Мокрене. Капилярни явления.

 

Раздел III. ЕЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗЪМ

 

19. Закон на Кулон. Електростатично поле.

Закон за запазване на електричния заряд. Закон на Кулон. Електростатично поле. Интензитет на полето. Поток на интензитета на електростатичното поле. Теорема на Гаус. Циркулация на електростатичното поле. Потенциал и напрежение. Връзка между интензитет и потенциал.

20. Проводник в електростатично поле. Кондензатори.

Проводници, полупроводници, диелектрици. Електростатична индукция. Свойства на електростатичното равновесие в метален проводник. Капацитет на отделен метален проводник.Кондензатор. Капацитет на кондензатор.Свързване на кондензатори в батерия.Енергия на зареден кондензатор. Енергия на електростатичното поле.

21. Диелектрик в електростатично поле.

Поляризуемост на атомите (молекулите). Полярни и неполярни молекули. Електричен дипол във външно електрично поле. Видове диелектрици. Диелектрична проницаемост на диелектрик. Поляризация на диелектрик: електронна (деформационна), йонна и  ориентационна поляризация. Вектор на поляризацията. Диелектрична възприемчивост.

22. Основни величини и закони при постоянен електричен ток

Електричен ток. Големина и плътност на електричния ток. Закон на Ом за част от електричната верига. Съпротивление на ме­­та­лен проводник. Свързване на резистори. Работа и мощност на електричния ток. Закон на Джаул - Ленц. Електродвижещо напрежение и вътрешно съпротивление на източник. Закон на Ом за цялата верига. Правила на Кирхоф.

23. Магнитно поле във вакуум. Магнитно поле на постоянен ток.

Постоянни магнити и взаимодействие между тях. Магнитно поле на Земята. Магнитна индукция. Опит на Оерстед. Закон на Био -Савар. Магнитно поле на праволинеен и кръгов проводник с ток. Теорема за циркулацията на магнитната индукция по затворен контур (Закон на Ампер).

24. Движение на заредени частици в магнитно поле. Проводник с постоянен ток в магнитно поле.

Магнитна сила, която действа на движеща се заредена частица в магнитно поле. Сила на Лоренц. Движение на заредена частица в магнитно поле. Селектор на скорости. Масспектрометър. Магнитна сила,  действаща на проводник, по който тече ток. Взаимодействие между успоредни проводници, с постоянен електричен ток.

25.Електромагнитна индукция. Опити на Фарадей. Закон на Фарадей за индуцираното електродвижещо напрежение. Индуктивност. Енергия на магнитното поле. Плътност на енергията.

26. Електомагнитна теория на Максуел.Ток на отместване. Основни уравнения на електрдинамиката. Излъчване на електромагнитни вълни.

27. Магнитни свойства на веществата. Магнитна възприемчивост и магнитна проницаемост.  Диамагнетизъм. Парамагнетизъм. Феромагнитни вещества.

 

Раздел IV. ТРЕПТЕНИЯ И ВЪЛНИ

 

28. Незатихващи механични трептения. Хармонично трептене. Пружинно и математично махало. Енергия на хармоничното трептение.

29.Затихващи и принудени механични трептения. Доброкачественост Резонанс.

30. Механични вълни.Вълни в неограничена среда (бягащи вълни). Характеристики. Пренасяне на енергия от вълните.

31. Звукови вълни.Източници и приемници на звук. Ултразвук. Ултразвукова диагностика. Инфразвук. Ефект на Доплер.

32. Електромагнитни трептения. Електромагнитни трептения в LC- кръг и RLC- кръг. Променлив ток. Принудени електромагнитни трептения. Резонанс в електрически трептящ кръг.

33. Електромагнитни вълни. Същност и свойства на електромагнитните вълни. Вълново уравнение. Енергия и импулс на електромагнитните вълни.

 

 

Раздел V. СВЕТЛИНА

 

34. Геометрична оптика. Отражение на светлината и пречупване на светлината. Закон на Снелиус. Пълно вътрешно отражение. Тънка леща. Оптични уреди.

35. Вълнова оптика.Интерференция на светлината. Френелова и Фраунхоферова дифракция.

36. Взаимодействие на светлината с веществото. Дисперсия на светлината. Призма. Поглъщане на светлината. Закон на Бугер. Разсейване на светлината от мътни среди. Закон на Рейли. Поляризация.

 

Раздел VI. ОТНОСИТЕЛНОСТ И КВАНТИ

 

37. Специалната теория на относителността (СТО). Принципи на теорията на относителността.Кинематика на теорията на относителността. Лоренцови трансформации.

38. Релативистки ефекти. Забавяне на времето и скъсяване на дължината. Събиране на скорости в специалната теория на относителността.Промяна на масата със скоростта. Релативистки импулс и енергия.

39. Природа на светлината. Фотони.Фотоефект. Топлинно излъчване. Закон на Стефан. Закон на  Вин. Рентгенови лъчи.

 

Раздел VII. АТОМНА И ЯДРЕНА ФИЗИКА

 

40. Вълнови свойства на частиците.Вълни на Дьо Бройл. Принцип за неопределеност.
41. Атомно ядро.Състав на атомното ядро. Ядрени сили. Масов дефект.
42. Радиоактивност.Радиоактивно излъчване. Закон за радиоактивното разпадане. Период на полуразпадане.
 

София, Октомври 2016г.

 

 

 
Условия за допускане до изпит

Студентът да има оценка от лабораторния практикум  3,00+

 

 

 

 

 

 

Примерни теми

 

ТЕМА X

 

1.    Механична работа и мощност.Каква работа ще извърши за време 30minмашина с мощност 10kW?

2.    Топлинни машини. Цикъл на Карно.Определете КПД на идеална топлинна машина, ако температурата на нагревателя е 377 оС, а температурата на охладителя е 27 оС.

3.    Електромагнитни трептения в LC- кръг. Трептящ кръг съдържа кондензатор с капацитет  и бобина с индуктивност . Какъв е периодът на собствените трептения на кръга?

4.    Адиабатен процес. Изменение на вътрешната енергия при адиабатен процес.

5.    Закон на Ом за цялата верига.Към батерия с ЕДН  и вътрешно съпротивление е включен резистор със съпротивление . На колко е равно напрежението върху резистора?

 

 

ТЕМА Y

 

1.Кинетична и потенциална енергия.Две тела с маси mи m/4 се движат със скорост vи 4v.  Какво е отношението между кинетичните енергии на първото и второто тяло?

2.Първи принцип на термодинамиката.Газ увеличава обема си с  при постоянно налягане . Колко джаула  е работата , извършена от газа? 

3.Звукови вълни.Най-късата ултразвукова вълна, която излъчва прилеп, има дължина . Колко херца е честотата на този ултразвук? Скоростта на ултразвука във въздуха приемете за .

4.Отражение на светлината и пречупване на светлината. Закони на Снелиус.

5.Закон за радиоактивното разпадане.За 10 часа, са се разпаднали 7/8 от атомите на радиоактивен препарат. Колко е периодът на полуразпадане на съответния радиоактивен препарат.