Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред»




Скачать 328.85 Kb.
НазваниеПримерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред»
страница1/3
Дата31.01.2013
Размер328.85 Kb.
ТипПримерная программа
  1   2   3





Учебный курс «Физика сплошных сред» является частью профессионального цикла подготовки бакалавра физики. Дисциплина изучается студентами третьего курса физического факультета. Программа курса подготовлена в соответствии с требованиями образовательного стандарта третьего поколения.

Цели курса – познакомить студентов физического факультета с основами электродинамики сплошных сред, гидродинамики и теории упругости, дать представление об основных теоретических методах, применяемых в этих разделах физики, научить решать простейшие задачи и делать элементарные оценки, и наконец, сформировать общекультурные и профессиональные навыки физика-исследователя. Односеместровый курс «Физика сплошных сред» состоит из лекционных и практических занятий, сопровождаемых регулярной индивидуальной работой преподавателя со студентами в процессе сдачи семестровых домашних заданий, а также самостоятельной работой.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 академических часа (из них 90 аудиторных). Программой дисциплины предусмотрены 36 часов лекционных и 54 часа практических занятий, а также 54 часа самостоятельной работы.


Автор

канд. физ.-мат. наук, доцент А. Д. Беклемишев


Программа учебного курса подготовлена в рамках реализации Программы развития НИУ-НГУ на 2009–2018 г. г.


 Новосибирский государственный

университет, 2010


Приложение № 2.


Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины)


Программа курса «Физика сплошных сред» составлена в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста бакалавра по профессиональному циклу дисциплин (Б.3) по направлению «011200 Физика», а также задачами, стоящими перед Новосибирским государственным университетом по реализации Программы развития НГУ.


Автор (авторы) Беклемишев Алексей Дмитриевич, к.ф.-м.н., доцент


Факультет: физический

Кафедра: теоретической физики


1. Цели освоения дисциплины (курса)

Дисциплина (курс) «Физика сплошных сред» имеет своей целью: ознакомить студентов с фундаментальными явлениями линейной электродинамики сплошных сред, гидродинамики и теории упругости, а также понятиями и теоретическими методами, применяемыми в физике сплошных сред. В частности, целью является ознакомление студентов с основными уравнениями трёх разделов физики сплошных сред, типами граничных условий, и методами решения стандартных задач, возникающих в процессе подготовки физических экспериментов и конструирования физических установок. Курс должен служить основой для последующих спецкурсов профильных выпускающих кафедр.


2. Место дисциплины в структуре образовательной программы

Курс относится к циклу общефизических дисциплин. В результате прохождения курса студенты физического отделения физического факультета должны овладеть основными понятиями и методами физики сплошных сред. Необходимыми предпосылками для успешного освоения курса являются следующие. В цикле математических дисциплин: знание основ линейной алгебры, математического анализа, теории функций комплексной переменной, методов математической физики и умение применять эти знания при решении задач. Некоторые недостающие сведения из тензорного анализа даются на первой лекции курса ФСС. Необходимость владения указанными математическими компетенциями обусловлена тем обстоятельством, что они составляют основу математических моделей, применяемых в курсе ФСС – систем дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих векторные и тензорные поля.

Первая часть курса ФСС, линейная электродинамика сплошных сред, фактически является продолжением курса «Электродинамика» кафедры общей физики, изучаемого студентами в третьем и четвёртом семестрах. Поэтому освоение этого курса является одной из основных предпосылок для изучения ФСС. Совершенные математические модели для описания высокочастотных электромагнитных полей, вводящиеся в рамках курса ФСС, позволяют рассматривать широкий круг явлений, связанный с частотной и пространственной дисперсией, а также распространением волн в анизотропных средах. Поэтому первая часть курса может служить основой для последующих спецкурсов по оптическим методам, и, в частности, по электродинамике плазмы. Вторая и третья части курса ФСС, гидродинамика и теория упругости, в значительной мере используют знания, получаемые студентами в рамках курсов кафедры общей физики «Механика» и «Термодинамика и молекулярная физика». При построении основных математических моделей движения сплошных сред используются как знания законов сохранения из курса механики – массы, импульса, энергии, так и представление о локальном термодинамическом равновесии и термодинамических потенциалах из курса термодинамики. Ещё одной важной, хотя и не критической, предпосылкой является курс «Аналитическая механика» кафедры теоретической физики. Знания из этого курса используются при описании многих конкретных явлений, например, тензор инерции используется при выводе уравнений колебаний тонких стержней в теории упругости, на спектр колебаний цепочки связанных осцилляторов есть ссылка при описании оптических свойств газа осцилляторов. Часть «гидродинамика» курса ФСС служит основой соответствующих спецкурсов кафедр «физики неравновесных процессов», «физики сплошных сред», «физики плазмы». Теория упругости, по-видимому, не имеет прямого продолжения среди теоретических курсов физического факультета, однако она является важнейшей теоретической основой, используемой в спецкурсах по конструкционным материалам для физических установок и экспериментов. Курс ФСС, читаемый в пятом семестре для подготовки бакалавров, по необходимости ограничен построением основных моделей и изучением простейших линейных задач. Однако он имеет прямое продолжение в девятом семестре (для магистрантов), а именно, курс «Нелинейные явления в физике сплошных сред», для которого он является необходимой предпосылкой.


3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

«Введение в физику твердого тела»


  • общекультурные компетенции: ОК-1, ОК-5, ОК-17, ОК-18, ОК-20, ОК-21;

  • профессиональные компетенции: ПК-1 –ПК-4 , ПК-5, ПК-10.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:



  • Знать: основные математические модели, уравнения и граничные условия, которые применяются в физике сплошных сред, физические явления, которые описываются в рамках моделей сплошных сред в электродинамике, гидродинамике и теории упругости, и некоторые базовые (главным образом линейные) методы, необходимые для работы с этими типами моделей.

  • Уметь: применять эти модели и методы для оценки оптических свойств анизотропных сред с дисперсией, для описания устойчивости, малых колебаний и распространения волн в газах, идеальных и вязких жидкостях, а также в изотропных упругих средах. Решать стандартные задачи ФСС методом линеаризации и анализа Фурье.

  • Владеть: методами нахождения диэлектрической проницаемости и оптических свойств среды по известным законам движения носителей зарядов, методами описания распространения звука в жидких и упругих средах, решения одномерных задач течения вязкой жидкости и простых деформаций упругих тел.


4. Структура и содержание дисциплины курс «Физика сплошных сред»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.






п/п


Раздел

дисциплины

Семестр

Неделя семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации

(по семестрам)

1

Цели и задачи курса. Порядок проведения экзаменов и сдачи заданий. Используемая литература.


Математический аппарат ФСС:

Тензоры и их координаты. Элементарные операции с тензорами. Инвариантные тензоры. Операции с символьными и индексными представлениями дифференциальных операторов в трёхмерном пространстве.


5-й

1-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

Самостоятельное решение задач студентами на каждом семинаре. Самостоятельное решение студентами задач заданий во внеурочное время, а также исправление недочётов в процессе и во время еженедельной «приёмки заданий». Длительность «приёмки заданий» не регламентируется, т.к., индивидуально, но порядка 3 часов в неделю.

Разбор решений у доски на каждом семинаре.

Каждую неделю в дополнительное время проводится «приёмка заданий» -индивидуальная работа преподавателя с каждым студентом, на которой происходит проверка и обсуждение задач, заданных на дом. Установлены контрольные сроки сдачи заданий.




Электродинамика






















2

Уравнения Максвелла для высокочастотного поля в сплошной среде. Усреднение по ансамблю Гиббса. Материальное уравнение линейной электродинамики. Операторы проводимости и диэлектрической проницаемости, преобразование Фурье. Связь между тензорами проводимости и диэлектрической проницаемости в Фурье-представлении.

5-й

2-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа







3

Решение уравнений Максвелла методом Фурье. Свободные электромагнитные волны в однородной среде. Дисперсионное уравнение и поляризация волн.

5-й

3-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа







4

Частотная и пространственная дисперсия. Связь тензора диэлектрической проницаемости с параметрами ,  и  квазистатической электродинамики. Свойства симметрии тензора диэлектрической проницаемости в изотропных и зеркально-изомерных средах. Естественная оптическая активность.

5-й

3-я

2 часа лекций

3 часа семинаров.

3 часа







5

Одноосные кристаллы, обыкновенные и необыкновенные волны. Эффект Керра. Магнитооптические эффекты (Фарадея, Коттона-Мутона).

5-й

4-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа







6

Диэлектрическая проницаемость движущегося диэлектрика. Граничные условия. Поверхностные волны на границе раздела металл-диэлектрик.


5-й

5-я

2 часа лекций

4 часа семинаров

4 часа




Контрольный срок приёма первого задания

7

Принцип причинности и аналитические свойства диэлектрической проницаемости как функции частоты. Асимптотика диэлектрической проницаемости в пределе высоких частот. Теорема Крамерса-Кронига, правило сумм. Диэлектрическая проницаемость и оптические свойства газа осцилляторов. Поведение диэлектрической проницаемости вблизи спектральной линии поглощения.

5-й

6-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа







8

Предвестник.

Диссипация энергии волны, её связь со свойствами тензора диэлектрической проницаемости. Энергия и поток энергии волны в среде.

5-й

7-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа







9

Излучение среды в присутствии движущегося заряда. Переходное излучение. Черенковское излучение, его спектральная мощность и угловое распределение.

5-й

8-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа










Гидродинамика






















10

Вывод уравнений идеальной гидродинамики как законов сохранения. Тензор плотности потока импульса, граничные условия.

Звук. Приближение несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли, переход через скорость звука.

5-й

9-я

2 часа лекций

4 часа семинаров

4 часа




Контрольный срок приёма второго задания

11

Изэнтропическое течение, теорема Томсона. Потенциальное течение, потенциальное обтекание тел. Парадокс Д’Аламбера, присоединенная масса.

5-й

10-я

2 часов лекций

3 часов семинаров

3 часа







12

Вихревое течение, вмороженность и динамика завихренности. Модель тонких вихрей.

5-й

11-я

2 часа лекций

3 часа семинаров


3 часа









13

Гравитационные и капиллярные волны на поверхности жидкости со сдвиговым течением. Гидродинамические неустойчивости Релея-Тейлора и Кельвина-Гельмгольца.

5-й

12-я

2 часов лекций

3 часа семинаров

3 часа







14

Вязкая жидкость, вязкий тензор напряжений, уравнение Навье-Стокса. Закон подобия, число Рейнольдса.

5-й

13-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа







15

Уравнение теплопереноса. Энергия и поток энергии звуковой волны в среде. Диссипация энергии в вязкой жидкости.

5-й

14-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа










Теория упругости






















16

Координаты Лагранжа. Тензор деформаций, деформации сдвига и всестороннего сжатия. Тензор напряжений. Закон Гука для изотропных тел.

Уравнения движения и равновесия деформированного тела. Граничные условия. Простые деформации.

5-й

15-я

2 часа лекций

3 часа семинаров

3 часа




Контрольный срок приёмки третьего задания

18

Внутренние напряжения. Термодинамика деформирования. Упругие волны в изотропной среде.

Деформации скручивания тонкого стержня.

5-й

16-я

2 час лекций

3 часа семинаров

3 часа







19

Деформации скручивания и изгиба стержней. Колебания и волны в стержнях. Устойчивость опор по Эйлеру.

5-й

17-я

2 часа лекций,

2 часа консультаций перед экзаменом

3 часа семинаров

3 часа




Контрольный срок приёмки четвёртого задания

20






















Формой контроля успеваемости и усвоения материала является экзамен. Для допуска экзамену необходимо сдать все задачи из домашних заданий. В случае неудовлетворительной сдачи заданий в зачётную неделю проводится контрольная по решению задач, аналогичных несданным задачам задания.

Итого










36

часов

54

часа

54

часа






  1   2   3

Похожие:

Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconПримерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Аналитическая механика»
Учебный курс «Аналитическая механика» является частью профессионального цикла подготовки бакалавра физики. Дисциплина изучается студентами...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconПримерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Введение в физику твердого тела»
Учебный курс «Введение в физику твердого тела» является частью профессионального цикла подготовки бакалавра физики. Дисциплина изучается...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconПрограмма учебной дисциплины «физика сплошных сред»
Рабочая программа составлена с учетом требований (нормативный документ: фгос впо) к содержанию и уровню подготовки выпускника по...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconРабочая программа дисциплины теоретическая механика и механика сплошных сред блок «Общие математические и естественнонаучные дисциплины»
«Общие математические и естественнонаучные дисциплины»; раздел «Федеральный компонент»; основная образовательная программа специальности...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconПрограмма «Теоретическая и математическая физика»
В основу данной программы положены следующие дисциплины: механика, теория поля, электродинамика и механика сплошных сред, квантовая...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconЗимняя школа по механике сплошных сред ( пятнадцатая ) программ а
Зимняя школа по механике сплошных сред проводится Уральским отделением Российской академии наук, Национальным комитетом по теоретической...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconУравнения математической физики и численные методы
...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconПрограмма дисциплины дпп. Дс. 02 Физические методы мониторинга природных сред 032200 (050203. 65) Физика Томск 2008 Цели и задачи дисциплины. Курс «Физические методы мониторинга природных сред»
Он призван дать основные представления об организации мониторинга, физических основ измерения различных параметров биосферы. Цель...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconПримерная рабочая программа учебного курса профессионально-трудового
Рабочая программа учебного курса профессионально-трудового обучения по швейному делу в 5 классе разработана на основе государственной...
Примерная программа учебного курса (учебной дисциплины) Программа курса «Физика сплошных сред» iconПримерная программа является ориентиром для составления рабочих учебных программ, тематического планирования курса учителем. Авторы учебников и методических пособий,
Таким образом, примерная программа содействует сохранению единого образовательного пространства, не сковывая при этом творческой...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница