Учебная программа Дисциплины б7 «Физика сплошных сред» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г

скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Радиофизический факультет

Кафедра акустики

УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета

____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.

Учебная программа

Дисциплины Б3.Б7 «Физика сплошных сред»

по направлению 011800 «Радиофизика»

Нижний Новгород

2011 г.

1. ^ Цели и задачи дисциплины

Содержание дисциплины направлено на ознакомление студентов с основными физическими явлениями, изучаемыми механикой сплошных сред, и, до известной степени, с элементами используемого ею математического аппарата. Основное внимание при чтении лекций и проведении практических занятий уделяется наглядной интерпретации задач, при использовании максимально простых средств их решения.

2.^ Место дисциплины в структуре программы бакалавр��

Дисциплина «Физика сплошных сред» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика», преподается в 6 семестре.

Дисциплина «Физика сплошных сред» базируется на следующих дисциплинах образовательной программы бакалавра по направлению «Радиофизика»: модули «Математика» и «Общая физика» базовой части цикла математических и естественнонаучных дисциплин.

3. ^ Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины «Физика сплошных сред» формируются следующие компетенции:

способность собирать, обобщать и интерпретировать с использованием современных информационных технологий информацию, необходимую для формирования суждений по соответствующим специальным и научным проблемам (ОК-11);
способность к правильному использованию общенаучной и специальной терминологии (ОК-12);
способность использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач (ПК-1);
способность применять на практике базовые профессиональные навыки (ПК-2);
способность понимать принципы работы и методы эксплуатации современной радиоэлектронной аппаратуры и оборудования (ПК-3);
способность использовать основные методы радиофизических измерений (ПК-4);
способность к профессиональному развитию и саморазвитию в области радиофизики и электроники (ПК-6).

В результате изучения студенты должны:

знать основные уравнения и теоремы механики сплошных сред;
уметь самостоятельно решать элементарные задачи, относящиеся к обтеканию тел, волновым процессам, эволюции вихрей, течениям идеальной и вязкой несжимаемой жидкости;
иметь навыки получения несложных оценок применительно к реальным физическим ситуациям.

4.^ Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

Виды учебной работы	Всего часов	Семестры
^ Общая трудоемкость дисциплины	144	6
Аудиторные занятия	68	68
Лекции	34	34
Практические занятия (ПЗ)	34	34
Семинары (С)	0	0
Лабораторные работы (ЛР)	0	0
Другие виды аудиторных занятий	0	0
Самостоятельная работа	40	40
Курсовой проект (работа)	0	0
Расчетно-графическая работа	0	0
Реферат	0	0
Другие виды самостоятельной работы	0	0
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	экзамен (36)	экзамен (36)

5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№п/п	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ (или С)	ЛР
1	Введение	4
2	Основные законы гидродинамики идеальной жидкости	6	16
3	Движение вязкой несжимаемой жидкости	6	14
4	Элементы теории турбулентности	6
5	Движение сжимаемой жидкости (газа)	6	4
6	Обзор современных направлений в механике сплошных сред	6

5.2. Содержание разделов дисциплины

1. ВВЕДЕНИЕ

Понятие о сплошной среде. Классификация задач, рассматриваемых в курсе. Жидкости, газы, твердые тела. Уравнение состояния.

^ 2. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГИДРОДИНАМИКИ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ

2.1. Эйлеров и Лагранжев способы задания движения жидкости. Переход от одного описания к другому. Система основных уравнений гидродинамики идеальной жидкости (газа): уравнение непрерывности, уравнение Эйлера, полнота системы уравнений. Энергия и импульс жидкости.

2.2. Гидростатика. Условия гидростатического равновесия. Частота Брента-Вейсяля. Барометрическая формула.

2.3. Теорема Бернулли и закон сохранения энергии. Примеры применения теоремы Бернулли.

2.4. Потенциальное и вихревое движение жидкости. Циркуляция скорости. Теорема Томсона и теоремы Гельмгольца.

2.5. Потенциальное течение жидкости. Система уравнений гидродинамики для потенциального движения несжимаемой жидкости. Уравнение Лапласа. Гидродинамические мультиполи. Обтекание шара потенциальным потоком. Понятие присоединенной массы. Парадокс Д’Аламбера. Сила сопротивления при потенциальном обтекании.

2.6. Двумерные потенциальные течения. Функция тока и комплексный потенциал. Стационарное обтекание кругового цилиндра.

2.7. Вихри в идеальной жидкости. Плоское сдвиговое течение, точечные вихри, вихревая дорожка Кармана. Присоединенный вихрь и подъемная сила. Формула Жуковского.

2.8. Волны в несжимаемой жидкости. Поверхностные гравитационные волны: волны на глубокой воде ("короткие"), волны на мелкой воде ("длинные"), гравитационно-капиллярные волны.

^ 3. ДВИЖЕНИЕ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ

3.1. Уравнение гидродинамики вязкой жидкости. Уравнение Навье-Стокса. Коэффициент вязкости и вязкие напряжения, вязкие силы.

3.2. Примеры простейших течений вязкой жидкости: течения Куэтта и Пуазейля с плоской и круговой симметрией. Диффузия вихрей.

3.3. Принцип подобия и число Рейнольдса. Обтекание сферы медленным течением вязкой жидкости. Формула Стокса.

3.4. Пограничный слой. Уравнения Прандтля. Ламинарный след. Вязкие волны.

^ 4. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ

4.1. Устойчивость стационарного движения жидкости. Примеры неустойчивых течений: неустойчивость тангенциального разрыва, течение Куэтта между двумя коаксиальными цилиндрами.

4.2. Переход ламинарного течения в турбулентное. Развитая турбулентность. Закон Колмогорова-Обухова. Турбулентный след. Турбулентный пограничный слой.

^ 5. ДВИЖЕНИЕ СЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ (ГАЗА)

5.1. Основные уравнения гидродинамики сжимаемой жидкости. Звуковые волны. Энергия и импульс звуковых волн.

5.2. Волны конечной амплитуды. Нелинейная акустика. Простые волны и инварианты Римана. Сверхзвуковые волны. Конус Маха. Ударные волны.

^ 6. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ НАПРАВЛЕНИЙ В МЕХАНИКЕ СПЛОШНЫХ СРЕД

6. Лабораторный практикум

№п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1	1	Исследование поперечных колебаний пластин.
2	1	Колебания механических систем с распределенными параметрами: продольные колебания стержней.
3	5	Исследование акустического поля в однородной среде с плоской границей
4	5	Принцип взаимности и его применение в акустических измерениях

Предусмотрены в Радиофизическом практикуме.

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика, т. 6. Гидродинамика. М: Наука, 1986 – 733 с.

2. Бреховских Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред (в приложении к теории волн). М.: Наука, 1982. - 335 с.

3. Островский Л.А. Вопросы динамики жидкости. Учебное пособие. Горький, ГГУ, 1982. – 145 с.

4. Курин В.В., Островский Л.А., Прончатов-Рубцов Н.В. Сборник вопросов и задач по механике сплошных сред: гидромеханика. Горький, ГГУ, 1989. – 48 с.

Седов Л.И. Механика сплошных сред. В 2-х т. М: Наука, 1973.

6. Акустика в задачах. Учеб. рук-во. / Под ред. С.Н.Гурбатова и О.В.Руденко. М.: Наука, 1996. - 336 с.

б) дополнительная литература:

1. Фейман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике, т. 7. Физика сплошных сред. М: Мир, 1967.

2. Бэтчелор Д. Введение в динамику жидкости. М: Наука, 1973.

3. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М: Наука, 1973.

4. Лайтхилл Д. Волны в жидкостях. М: Мир, 1981.

8. Вопросы для контроля

Уравнение неразрывности для сжимаемой и несжимаемой жидкости.
Уравнение движения идеальной жидкости (уравнение Эйлера).
Закон сохранения энергии. Поток энергии.
Закон сохранения импульса. Тензор плотности потока импульса.
Уравнение гидростатики.
Теорема Бернулли для стационарного и нестационарного случая.
Парадокс Даламбера-Эйлера.
Сила сопротивления при неравномерном движении. Понятие присоединенной массы.
Функция тока и комплексный потенциал.
Формула Жуковского для подъемной силы.
Теорема Томсона о циркуляции.
Элементарные вихревые движения и их взаимодействия.
Уравнение движения вязкой несжимаемой жидкости (уравнение Навье-Стокса).
Тензор вязких напряжений.
Граничные условия на поверхности тела, обтекаемого потоком идеальной или вязкой жидкости.
Течения Куэтта и Пуазейля с плоской и круговой симметрией.
Вязкие волны. Понятие скин-слоя.
Числа Рейнольдса, Фруда, Струхаля и их физический смысл.
Движение тел в вязкой среде при малых числах Рейнольдса. Формула Стокса
Основные уравнения гидродинамики сжимаемой жидкости в линейном приближении.

9. Критерии оценок

Превосходно	Превосходная подготовка с очень незначительными погрешностями
Отлично	Подготовка, уровень которой существенно выше среднего с некоторыми ошибками
Очень хорошо	В целом хорошая подготовка с рядом заметных ошибок
Хорошо	Хорошая подготовка, но со значительными ошибками
Удовлетворительно	Подготовка, удовлетворяющая минимальным требованиям
Неудовлетворительно	Необходима дополнительная подготовка для успешного прохождения испытания
Плохо	Подготовка совершенно недостаточная

10. ^ Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки

Курсовые работы не предусмотрены

Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 011800 «Радиофизика»

Автор программы _________________ Гурбатов С.Н.

Программа рассмотрена на заседании кафедры 22 марта 2011 года протокол № 2010-2011/5.

Заведующий кафедрой ___________________ Гурбатов С.Н.

Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10

Председатель методической комиссии_________________ Мануилов В.Н.

Скачать 100,03 Kb.

оставить комментарий