Пәндер атауы және олардың негізгі бөлімдері

"6M060400-Физика" бағыты бойынша магистратураның білім беру бағдарламаларына түсуге арналған бағдарламасы

 

Пәндер атауы және олардың негізгі бөлімдері

 

1. Механика

Кеңістік-уақыт

Кеңістік, геометрия, тәжірибе. Кеңістік-уақыттың негізгі қасиеттері(өлшем бірлігі, қисықтығы, біркелкілігі, изотроптығы, айналық симметриялығы). Координат жүйелері(декарттық, цилиндрлік, сфералық). Векторлық және координаттық түрде жазу әдістері. Координаттарды және векторлардың проекцияларын түрлендіру.

Оқиғаларды уақытқа байланысты реттеу. Себептілік принципі. Периодты процестер. Уақытты өлшеу. Сағаттарды синхронизациялау проблемасы.

Материялық нүктенің және қатты дененің кинематикасы

Материялық нүктенің қозғалысын сипаттау әдістері. Материялық нүктенің орын ауыстыруын, жылдамдығын және үдеуін векторлық және координаттық түрде өрнектеу. Материялық нүктенің тангенциаль, нормаль және толық векторлық үдеуі.

Қатты дененің қозғалысының еркіндік дәрежелері. Қатты дененің ілгерілемелі  және айналма қозғалыстары. Жазық қозғалыс. Бұрыштық жылдамдық векторы. Элементар бұрыштық орын ауыстыру векторы. Бұрыштық үдеу. Айналма қозғалыстағы қатты дененің нүктесінің бұрыштық және сызықтық жылдамдықтарының векторлық байланысы. Лездік айналу осі.

Салыстырмалылық принципі

Инерция заңы. Инерциялық санақ жүйелері. Салыстырмалылық принципі. Галилей түрлендірулері. Жылдамдықтарды қосудың классикалық заңы. Галилей түрлендірулерінің инварианттары.

Денелердің қашықтан әсерлесуі, әсер өрісі және әсердің таралу жылдамдығы туралы ұғымдар. Жарық сәуленің жылдамдығын тәжірибе арқылы анықтау. Салыстырмалылықтың арнайы теориясының постулаттары(салыстырмалылық принципі, жарық сәуленің жылдамдығының тұрақтылық принципі, кеңістік-уақыттың қасиеттері). Себептілік принципі, сағаттарды синхронизациялау, бірмезгілдіктің салыстырмалылығы. Қозғалыстағы сағат жүрісінің баяулауы. Уақыттың баяулауының тәжірибеде дәлелденуі. Егіздер парадоксы. Қозғалыстағы дененің қозғалыс бағытындағы ұзындығының қысқаруы және көлденең бағыттағы мөлшерінің өзгермеуі. Лоренц түрлендірулері. Жылдамдықтарды түрлендірудің релятивистік заңы. Классикалық түрлендірулерге шекті өту. Интервал және меншікті уақыт. Интервалдың инварианттығы.

Материялық нүктенің динамикасы

Табиғаттағы әсерлесу күштері. Гравитациялық және электромагниттік әсерлесу. Фундаменталь күштер туралы ұғым. Электр әлсіз және күшті әсерлесулер.

Масса-дененің ілгерілеме қозғалыстағы инерттік қасиетін сипаттайтын шама, массаны тәжірибеде анықтау. Ньютонның динамика заңдары. Импульс және оның әсерлесетін денелер үшін сақталу заңы. Релятивистік бөлшектің массасының жылдамдыққа тәуелділігі, тыныштық масса. Релятивистік бөлшектің импульсі және қозғалыс теңдеуі.

Материялық нүктелер жүйесінің динамикасы

Материялық нүктелер жүйесі, ішкі және сыртқы әсер күштері. Материялық нүктелер жүйесінің импульсі. Материялық нүктелер жүйесінің қозғалыс теңдеуі. Массалық центр, оның қозғалысы. Релятивистік қозғалыс үшін массалық центр ұғымының қолданылмауы. Оқшауланған материялық нүктелер жүйесі. Оқшауланған материялық нүктелер жүйесінің импульсінің сақталу заңы. Импульстің жекеленген проекцияларының сақталуы.

Реактивтік қозғалыс. Мещерский теңдеуі, Циолковский формуласы. Космосқа ұшудың болашақтары. Материялық нүктенің импульс моменті. Күш моменті. Материялық нүкте үшін моменттер теңдеуі. Материялық нүктелер жүйесінің импульс моменті. Материялық нүктелер жүйесі үшін моменттер теңдеуі. Оқшауланған материялық нүктелер жүйесі үшін импульс моментінің сақталу заңы. Сыртқы күш моменттері әсер еткенде импульс моментінің жекеленген проекцияларының сақталуы.

Жұмыс және энергия

Күштің элементар жұмысы. Қуат. Шекті жолдағы күш жұмысы. Потенциалдық және потенциалдық емес күштер. Тұйық контурмен қозғалғандағы күш жұмысы. Күш өрісі. Потенциялық энергия және оны нормалау. Өзара әсерлесу энергиясы. Кинетикалық энергия. Толық энергия және тыныштық энергиясы. Релятивистік бөлшектің кинетикалық энергиясы мен импульсінің байланысы. Атом ядроларының ыдырау және қосылу реакциялары. Байланыс энергиясы. Массаның дефекті. Энергияның сақталу заңы. Потенциялық  энергия мен күштің байланысы. Потенциялық шұңқыр. Потенциалдық өрісте дененің қозғалысы. Финиттік және финиттік емес қозғалыстар шарттары. Дененің тепе-теңдігінің түрлері(орнықты, орнықсыз және бейтарап) және олардың болу шарттары. Сақталу заңдарының кеңістік-уақыттық қасиеттерімен байланысы.

Қатты дене динамикасы

Қатты дененің қозғалыс теңдеулері. Қатты дененің импульс моменті. Инерциялық тензор туралы түсінік. Инерциялық тензордың бас осьтері, бас инерция моменттері және олардың физикалық мағынасы. Берілген оське қарасты дененің инерция моментін есептеу. Гюйгенс теоремасы. Қатты дененің бекітілген осьтен айналма қозғалысы. Айналма қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуі. Айналма қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясы. Қатты дененің жазық қозғалысы  және оның динамикасының ерекшеліктері. Жазық қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясы. Физикалық маятник. Максвелл маятнигі.

Еркін айналу осьтері. Еркін айналу осьтерімен айналудың орнықтылығы. Нутация. Бір нүктесі бекітілген қатты дененің қозғалысы. Гироскоптар. Гироскоптың прецессиясы. Гироскоптық маятник. Гироскоптық күштер. Техникадағы гироскоптың ролі. Қатты дененің статикалық шарттары.

Үйкеліс күштері әсер ететін қоғалыстар

Құрғақ және тұтқыр үйкеліс күштері. Сырғанау үйкелісі және тыныштық үйкеліс күші. Домалау үйкелісі. Үйкеліс күштерінің жұмысы. Тұтқырлық күштері әсер еткендегі шекті жылдамдық. Үйкеліс кедергісінің  техникадағы және транспорттағы ролі.

Инерциялы емес жүйелер

Инерциялы емес санақ жүйелерін анықтау. Инециялы емес санақ жүйесіндегі кеңістік-уақыт. Инециялы емес санақ жүйелеріндегі механиканың заңдары. Ілгерілемелі қозғалыстағы инерциялы емес жүйелер. Инерциялық күштер. Ілгерілемелі қоғалыстағы инерциялы емес жүйедегі инерциялық күштер. Салмақсыздық. Гравитациялық және инерттік массалар. Эквиваленттік принципі. Қызыл ығысу. Гравитациялық өрістегі сәуленің траекториясы. Жалпы салыстырмалылық теорияның негізгі қағидалары. Әлемнің үлгілері. Айналма қозғалыстағы инерциялы емес санақ жүйелері. Центрден тепкіш және Кориолис инерциялық күштері. Инерциялы емес санақ жүйесінің жалпы қозғалыстардағы инерциялық күштер. Жермен байланыстырылған санақ жүйесі. Жер бетіндегі инерциялық күш әсерлері. Фуко маятнигі. Инерциялы емес жүйелеріндегі сақталу заңдары.

Гравитациялық өрістегі қозғалыс

Ньютонның бүкіл әлемдік тартылыс заңы. Шар формалы дененің гравитациялық энергиясы. Гравитациялық радиус. Центрлік өрістегі импульс моментінің сақталуы. Планеталар мен кометалар қозғалыстарының негізгі заңдары. Жердің жасанды серіктерінің қозғалыстары. Бірінші, екінші және үшінші космостық жылдамдықтар. Жасанды серіктердің траекторияларына Жердің формасының және атмосферасының тежеу әсерлері. Екі дене проблемасы. Келтірілген масса.

Соқтығыстар

Соқтығыстар ұғымы. Соқтығыс кезіндегі сақталу заңдары. Соқтығыс құбылыстарын диаграммалық кескіндеу. Серпімді және серпімсіз соқтығыстар. Массалық центр жүйесі. Нейтрондардың қозғалысының серпімді соқтығыс әсерінен баяулауы. Серпімсіз соқтығыстың физикалық мысалдары. Соқтығыс кезінде энергияның берілуі. Элементар бөлшектердің соқтығысы және ыдырауы. Комптон-эффект.

Тұтас орта механикасының элементтері

Тұтас ортаның ұғымы. Тұтас ортаның деформациясы. Біртекті және біртекті емес деформациялар. Серпімді және қалдық(пластикалық)деформациялар. Бір осьті созу және сығу. Қарапайым ығысу. Иілу және бұралу деформациясы. Деформацияның сандық сипатталуы. Гук заңы. Юнг модулі. Пуассон коэффициенті. Деформацияның кернеуге байланысы, серпімділік шегі. Беріктік Морттық. Қалдық деформациялар. Серпімді деформация энергиясы.

Сұйықтар мен газдардың гидростатика заңдары

Сұйықтар мен газдарды өрістер (жылдамдықтың, қысымның, температураның т.с.с.) арқылы сипаттау. Идеал сұйықтың қозғалысы үшін Эйлер теңдеулері. Сұйықтың стационар ағысы. Ағын түтігі, үзіліссіздік теңдеуі. Ағыстың толық энергиясы. Бернулли теңдеуі. Динамикалық қысым сұйықтың сығылғыштығын еске алмауын болжаудың критерийі. Сұйықтың түтік бойымен қозғалысы. Сұйықтың тұтқырлығы. Ламинарлық және турбуленттік қозғалыстар. Рейнольдс саны. Пуазейль формуласы. Сұйық пен газдың денелерді орағыта ағуы. Шекаралық қабат. Ағыстың дене бетінен ажырауы және құйынды қозғалыс. Маңдайлық кедергі және көтеру күші. Жуковский жұмыстары. Магнус эффекті. Сығылу импульсінің газда таралуы. Соққы толқындар. Дыбыстан жылдам қозғалатын денелердің орағыта ағылуы. Лаваль соплосы, әсердің кері айналу заңы.

Тербелітер және толқындар

Гармоникалық тербелістер және оларды комплекстік шамалармен өрнектеу. Гармоникалық тербелістерді қосу. Соғу. меншікті тербелістер. Тербеліс энергиясы. Өшетін тербелістер. Өшудің логарифмдік декременті. Үлкен кедергі әсері. Мәжбүр тербелістер. Аралық режим. Амплитудалық-фазалық характеристика. Сапалық. Фазалық-жиіліктік характеристика. Жүйеге периодты, бірақ гармоникалық емес және периодсыз күштердің әсерлері туралы түсініктер. Автотербелістер және параметрлік тербелістер. Релаксациялық тербелістер. Көп еркіндік дәрежесі бар жүйенің тербелістері. Байланысқан жүйенің тербелісі. Қалыпты тербелістер. Бейсызықты тербелістер туралы ұғым. Бойлық және көлденең толқындар. Толқынның амплитудасы, фазасы, таралу жылдамдығы. Толқын теңдеуі. Қума толқындағы ортаның ығысуы мен деформациясының таралуы. Энергияның ағысы. Энергияның тығыздығының ағыс векторы. Толқындардың интерференциясы және дифракциясы. Тұрғын толқындар. Дыбыстың табиғаты. Дыбыстың жоғарылығы. Дыбыс қысымы. Дыбыс толқындарының энергиясы. Дыбыс жылдамдығы және оны өлшеу. Дыбыс көздері. Үлкен амплитудалы толқындар және бейсызық акустика туралы түсініктер. Ультрадыбыс. Тұйық көлемдегі дыбыс толқындары. Резонаторлар. Доплер эффекті.

 

ҰСЫНЫЛАТЫН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Негізгі:

1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности.- М.: Высшая школа, 1986.- 320 с.
2. Иродов И.Е. Механика. Основные законы.- М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002.- 312 с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. Механика.- М.: ООО АСТ, 2003.- 336 с.
4. Стрелков С.П. Механика.- СПб.: Лань, 2005.- 560 с.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том I. Механика.- М.: Наука, 1989.- 567 с.
6. Иродов И.Е. Задачи по общей физике.- М.: Наука, 2004.- 416 с.

Қосымша:

1. Киттель Ч., Найт У., Рудерман М. Механика.- М.: Наука, 1971.- 479 с.
2. Джанколи Д. Физика. Т. 1.- М.: Мир, 1989. - 653 с.
3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. - М.: Мир, 1976. -  Т.1., Т.2.- 439 с.
4. Савельев И.В. Æàëïû ôèçèêà êóðñû. т.1., Механика. Молекулалық физика, Алматы, 2004, 508 б.
5. Хайкин С.Э. Физические основы механики.- М.: ФМ, 1962. - 772 с.

 

2. Молекулалық  физика

Тепе-теңдік макропараметрлері. қысым мен температура

Термодинамикалық тепе-теңдік. Локалдық термодинамикалық тепе-теңдігі. Тепе-теңдіктік және локалды тепе-теңдіктік макропараметрлер. Тығыздық, Қоспада анықталатын компоненттің салыстырмалы мөлшерін  сипаттайтын шама-концентрация. Қысым. Температура. Қысым мен температураның өлшеу тәсілдері, өлшемдері және өлшеу бірліктері. Менделеев-Клапейрон теңдеуі. Дальтон заңы. Паскаль заңы. Барометрлік формула. Идеал газдың ішкі энергиясы. Энергияның еркіндік дәрежелері бойынша тең үлестіру принципі. Мольдік және меншікті жылусиымдылық.

Статистикалық әдіс

Математикалық статистиканың негізгі түсініктері. Молекулалық жүйедегі кездейсоқ оқиғалар мен кездейсоқ шамалар. Броундық қозғалыс және оны молекулалық физикада байқалатын кездейсоқ шамалар мысалы ретінде қарастыру. Кездейсоқ оқиғаның ықтималдылығы. Термодинамикалық жүйелердің статистикалық ансамблі туралы түсінік. Ансамбль бойынша орташа мен уақыт бойынша орташаны анықтау. Эргодикалық гипотеза. Флуктуация. Биномдық үлестірілуі. Пуассон үлестірілуі. Гаусс үлестірілуі. Микрокүй мен макрокүй. Термодинамикалық ықтималдықты (статистикалық салмақ) белгілі бір макрокүйге алып келетін микрокүйлер саны ретінде қарастыру.

Молекулалардың жылдамдық бойынша МаксвеллдіҢ үлестірілуі

Газдағы молекулалардың сипаттауыш орташа жылдамдықтары. Берілген жылдамдық интервалындағы молекула саны. Әр түрлі температураларда және газ қоспасындағы әртүрлі химиялық компоненттер үшін Максвелл үлестірілуі. Максвелл функциясының өлшемсіз түрі.

Газдың кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі. Тепе-теңдік күйдегі газ молекулаларының жылулық бей-берекет қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының өлшеуіші - температура. Больцман үлестірілуі. Перрен тәжірибесі. Максвелл-Больцман үлестірілуі. Молекулалық шоқтармен жасалған тәжірибелер Максвелл үлестірілуінің эксперименттік дәлелі.

Термодинамиканың бірінші бастамасы

Термодинамиканың зерттеу пәні. Термодинамиканың негізгі заңдары (термодинамика бастамалары)-энергия түрленуімен өтетін құбылыстарды тәжірибелік қорытындылау нәтижесі. Күй функциялары. Термодинамиканың нөлдік бастамасы. Температура. Термодинамиканың бірінші бастамасы және оның физикалық мәні. Термодинамиканың бірінші бастамасының бірінші текті мәңгілік қозғалтқыш жасауға тиым салуы. Ішкі энергия-күй функциясы. Термодинамикадағы жұмыс және жылу ішкі энергияның өзгеру түрлері. Қайтымды және қайтымсыз процестер. Жылусиымдылық. Жылусиымдылық арасындағы қатынастар және оларды идаел газ молекулаларының еркіндік дәрежелері саны арқылы көрсету. Жылусиымдылықтың классикалық теориясының жетімсіздігі. Жылусиымдылықтың кванттық теориясы жөнінде түсінік. Термодинамиканың бірінші заңын және идеал газ күй теңдеуін изобаралық, изохоралық, изотермдік және адиабаттық процестерді сипаттау үшін қолдану. Әртүрлі процестердегі термодинамикалық жүйенің жылусиымдылығы. Әртүрлі координаттардағы процестер графиктері: жұмыстық диаграмма, жылулық диаграмма. Политроптық процесс. Политроптық процестің жылусиымдылығының политроп көрсеткішіне тәуелділігі.