Реферат: Учебная программа дисциплины «Физическая механика сплошных сред» Бакалавриат 010600 (СД. В. 01. 08)

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации


Санкт - Петербургский государственный университет


Физический факультет



Рассмотрено и рекомендовано

на заседании кафедры

радиофизики


УТВЕРЖДАЮ

декан факультета

________________ А.С. Чирцов

Протокол от __________ № _______


Заведующий кафедрой

_____________________А.К.Щекин






УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


«Физическая механика сплошных сред»


^ Бакалавриат 010600 (СД.В.01.08)
Направление «Прикладные математика и физика»


Разработчик:

проф., докт. физ.-мат.наук _________________ В.П.Романов


Рецензент:

проф., докт. физ.-мат.наук _________________ Л.Ц.Аджемян


Санкт - Петербург

2008 г.

Организационно-методический раздел


1.1. Место учебной дисциплины в профессиональной подготовке выпускника: учебная дисциплина "Физическая механика сплошных сред" -- специальная дисциплина по выбору модуля 01 «Электрофизика» направления «Прикладные математика и физика».

Данная дисциплина содержит фундаментальные принципы физики сплошных сред, включающие основные уравнения гидродинамики и теории упругости, методы решения этих уравнений и основные физические приложения в различных областях физики конденсированных систем.

1.2. Цель изучения дисциплины: является ознакомление студентов с основными подходами при решении задач гидродинамики и теории упругости как аналитически, так и путем численного моделирования.

^ 1.3. Задачи учебной дисциплины:

Изучение основных уравнений гидродинамики и теории упругости

Знакомство с методами решения конкретных задач

Перечень компетенций, которые приобретает студент в процессе изучения дисциплины "Физическая механика сплошных сред": в результате усвоения материала данной дисциплины студенты должны обладать следующими навыками:

Усвоить основные принципы построения уравнений гидродинамики и теории упругости

Знать особенности решения конкретных задач гидродинамики

Усвоить основные принципы описания гидродинамических движений в конкретных системах

Познакомиться с основными подходами к решению задач линейной теории упругости

Усвоить основные проходы при решении зачач распространения упругих волн в конденсированных системах


^ 2. Формы текущего и промежуточного контроля:

каждый студент делает получасовой доклад по тематике курса

экзамен по изученному материалу


^ 2.1. Примерный перечень докладов по тематике курса


Гравитационные волны в канале

Обтекание шара ламинарным потоком

Затопленная струя

Конвективная неустойчивость

Ударные волны

Решение типовых задач теории упругости

^ 3. Объем дисциплины, виды учебной работы


№ п/п

Наименование модулей, разделов, (тем)


Аудиторные занятия

Самос-тоятельная работа

Общая трудоемкость с учетом зач. и экз.,

ч/ кредит

Лек-ции

Практич. зан. (семина-ры, лаб. раб.)

Контак-тное

время

Всего

часы

1

2

3

4

5

6

7

8

7 семестр

1

Тема 1. Гидродинамика идеальной жидкости













2




2

Тема 2. Гидродинамика вязкой жидкости













2




3

Тема 3. Теплопроводность в жидкости













2




4

Тема 4. Диффузия в бинарных смесях













2




5

Тема5. Распространение звука в жидкостях и газах













2




6

Тема 6. Магнитная гидродинамика













2




7

Тема 7. Гидродинамика сверхтекучей жидкости













2




8

Тема 8. Теория упругости













8







Итого

48







48

22

70


^ 4. Содержание дисциплины.

4.1. Темы лекций, их краткое содержание. Распределение часов по темам курса лекций.


I. Гидродинамика

1.1 Гидродинамика идеальной жидкости

Уравнение непрерывности. Уравнение Эйлера. Уравнение Бернулли. Поток энергии. Поток импульса. Гравитационные волны.


^ I.2 Гидродинамика вязкой жидкости

Уравнение движения вязкой жидкости. Коэффициенты вязкости, диссипация энергии в несжимаемой жидкости. Течение при малых числах Рейнольдса, обтекание шара, формула Стокса.


^ I.3 Теплопроводность в жидкости

Закон сохранения энергии при учете потока тепла. Общее уравнение переноса тепла. Диссипация энергии за счет вязкости и теплопроводности. Теплопроводность в несжимаемой жидкости, граничные условия. Решение уравнения теплопроводности для неограниченной среды. Теплопроводность в полупространстве. Свободная конвекция, конвективная неустойчивость.


^ I.4 Диффузия в бинарных смесях

Уравнение диффузии в бинарной смеси. Диффузия взвешенных частиц в жидкости.


I.5 Распространение звука в жидкостях и газах

Звуковые волны. Энергия звуковых волн. Отражение и преломление звуковых волн. Поглощение звука за счет вязкости. Поглощение звука за счет теплопроводности. Вторая вязкость, частотная зависимость скорости и поглощения звука. Колебательная релаксация.


^ I.6 Магнитная гидродинамика

Система уравнений Максвелла для проводящей жидкости. Система уравнений движения проводящей жидкости. Особенность поведения магнитных силовых линий в проводящей жидкости. Линеаризованная система уравнений движения проводящей жидкости в магнитном поле. Магнитогидродинамические волны, волны Альфвена.


^ I.7 Гидродинамика сверхтекучей жидкости

Особенности сверхтекучей жидкости, термомеханический эффект. Уравнения гидродинамики сверхтекучей жидкости. Распространение звука в сверхтекучей жидкости. Второй звук, скорость второго звука.


^ II Теория упругости

Тензор деформации. Тензор напряжений. Термодинамика деформируемых тел. Закон Гука. Однородные деформации, коэффициент Пуассона и модуль Юнга. Деформации с изменением температуры. Уравнение равновесия изотропных деформируемых тел. Упругие волны в изотропной среде. Упругие волны в кристаллах. Волны Рэлея. Упругие волны в кристаллах. Упругие деформации при наличии дислокаций.


^ 4.2. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы

1. Гравитационные волны в канале

2. Обтекание шара ламинарным потоком

3. Затопленная струя

4. Конвективная неустойчивость

5. Ударные волны

Решение типовых задач теории упругости


^ 4.4. Примерный перечень вопросов к экзамену по всей учебной дисциплине



Уравнение непрерывности

Уравнение Эйлера

Уравнение Бернулли

Поток энергии

Поток импульса

Гравитационные волны

Уравнение движения вязкой жидкости

Диссипация энергии в несжимаемой жидкости

Общее уравнение переноса тепла

Теплопроводность в несжимаемой жидкости

Доказательство положительности коэффициентов вязкости и теплопроводности из принципа возрастания энтропии

Теплопроводность в неограниченной среде

Граничные условия уравнения теплопроводности

Диффузия, уравнение диффузии

Диффузия броуновских частиц

Звуковые волны в идеальной жидкости

Соотношение между параметрами звуковой волны. Скорость звука в идеальном газе.

Энергия звуковых волн

Отражение и преломление звуковых волн

Затухание звука за счет вязкости

Затухание звука за счет теплопроводности

Вторая (объемная) вязкость: термодинамические соотношения и уравнение релаксации

Вторая (объемная) вязкость: влияние на скорость и поглощение звука

Уравнение магнитной гидродинамики в идеальной проводящей жидкости

Связь линий тока с магнитными силовыми линиями

Магнитогидродинамические волны

Тензор деформаций

Тензор напряжений

Термодинамика деформируемых сред

Граничные условия деформируемых тел

Закон Гука

Однородные деформации. Модуль Юнга, коэффициент Пуассона.

Уравнение равновесия изотропных упругих тел

Упругие свойства кристаллов

Упругие волны в изотропной среде

Поверхностные волны в изотропных телах


^ 4.7. График контрольных мероприятий

Для получения допуска к экзамену студент должен сделать доклад по одной из тем по тематике курса. Перечень примерных тем перечислены в п. 2.1.

Для получения положительной оценки за экзамен, студент должен ответить на 2 вопроса билета. Каждый билет содержит 3 вопроса из перечня. В случае если студент не знает ответ на 2 вопроса, ставится неудовлетворительная оценка.



^ 5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины:

5.1. Перечень обучающих и контролирующих компьютерных программ: не используются


5.2. Активные методы обучения: не используются


5.3. Материальное обеспечение дисциплины, технические средства обучения и контроля:

Доска и мел.

^ 5.4. Методические рекомендации преподавателю: рекомендуется использовать индивидуальные устные и письменные консультации для студентов (15 минут на одного студента в год на дисциплину).

5.8. Рекомендуемая литература.

Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц Гидродинамика, Москва, Наука, 1988 733с.

Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц Электродинамика сплошных сред, Москва, Наука , 1982 , 620 с.

Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц, Теория упругости, Москва, Наука, 1987, 246 с.


Разработчик программы:


Профессор, доктор физ.-мат.наук ______________В.П.Романов