Вопросы для экзамена по дисциплине «Физические основы механики» для ИВМ ЮУрГАУ

1. Материя: движение материи. Элементы динамики/ Материя, ее виды. Движение материи. Основные направления взаимосвязей физической и биологической наук; биофизика. Масса, сила, вес; их единицы. Невесомость и перегрузки. Правильное ли выражение «привесы животных»? Почему?

2. Энергия, работа, мощность. /Энергия; полная энергия и энергия покоя. Закон взаимосвязи энергии и массы. Механическая энергия и ее виды: кинетическая и потенциальная. Закон превращения и сохранения энергии. Механическая работа и мощность. Единицы работы, энергии и мощности/.

3. Вращательное движение твердого тела/ Определения вращательного движения; основные величины, характеризующие вращательное движение: момент силы, момент инерции, угловое ускорение; их единицы. Основной закон динамики вращения твердого тела. Работа рычагов в опорно-двигательном аппарате животных/.

4. Гидродинамика идеальных жидкостей /Понятия «идеальная жидкость», «стационарный поток». Уравнение неразрывности потока. Давление, единица давления. Статическое, динамическое, гидравлическое (весовое) и полное давления; уравнение Бернулли; способы измерения статического и динамического давлений/.

5. Гидродинамика вязких жидкостей /Понятие «вязкая жидкость», уравнение Ньютона для силы внутреннего трения; коэффициент вязкости, его единица. Законы Пуазейля и Стокса как основа методов измерения коэффициентов вязкости. Ламинарное и турбулентное течения жидкостей. Число Рейнольдса как характеристика перехода от ламинарного к турбулентному течению/.

6. Механические колебания /Определение колебательного движения; характеристики колебательного движения: период, частота, смещение, амплитуда, их единицы. Свободные (собственные) и вынужденные колебания, их уравнения; возвращающая и вынуждающая силы, резонанс. Энергия колеблющегося тела; затухающие колебания. Примеры колебаний и резонанса в живой природе/.

7. Механические волны /Определение волны; волны продольные и поперечные. Характеристики волны: частота, длина, их единицы. Скорость распространения волны, ее зависимость от свойств среды. Энергия и интенсивность волны, их единицы/.

8. Слышимый звук /Определение звука, диапазон частот слышимого звука, источники звука. Интенсивность звука, порог слухового и болевого ощущений. Закон Вебера-Фехнера, уровни интенсивности и громкости звука, их единицы.

9. Физические основы функционирования голосовых и слуховых аппаратов у животных. Инфразвук /Представления о строении и «работе» голосовых и слуховых аппаратов животного. Природа инфразвука, диапазон частот инфразвука, источники инфразвука. Физические свойства и биологические действия инфразвука/.

10. Ультразвук /Природа ультразвука, диапазон ультразвуковых частот. Источники ультразвука: магнитострикционный, пьезоэлектрический: понятие об их действии. Физические свойства ультразвука и его взаимодействие с веществом. Понятие об использовании ультразвука животными для локации/.

II. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

11. Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ). Законы идеального газа /Определение МКТ, основные положения МКТ, понятие об абсолютной (термодинамической) температуре и числе степеней свободы молекулы. Идеальный газ, основное уравнение МКТ идеального газа, уравнение Менделеева-Клапейрона. Внутренняя энергия идеального газа, величина внутренней энергии у моля и любой массы газа/.

12. Реальные газы и пары /Понятие о реальном газе и паре; из сходства и различия. Насыщенный пар, практическое состояние вещества, критическая температура. Учет размеров молекул и сил притяжения между ними в реальных газах; уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы; анализ изотерм Ван-дер-Ваальса. Понятие о сжижении газов. Понятие о сжижении газов и использовании сжиженных газов в практике животноводства/.

13. Явления переноса /Понятие «градиент физической величины», «градиент температуры», «средняя длина пробега молекулы». Общее уравнение переноса. Теплопроводность и вязкость как частные случаи переноса, законы Фурье и Ньютона. Теплопроводность как составная часть переноса теплоты в живых организмах и теплообмена живых организмов с окружающей средой/.

14. Диффузия и осмос /Понятие «градиент плотности». Диффузия; уравнение Фика. Понятия «раствор», «растворитель», «растворенное вещество», «концентрация раствора», «полупроницаемая мембрана». Осмос, уравнение Вант-Гоффа. Диффузия и осмос в биологических системах/.

15. Молекулярные явления в жидкостях /Понятие «жидкое состояние» вещества. Поверхностный слой в жидкостях, молекулярное давление и поверхностное натяжение; коэффициент поверхностного натяжения, его диагностическая роль. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления, формула Борелли-Жюрена. Капиллярные явления в почве и биологических процессах/.

16. Твердые упругие тела/ Понятие «твердое состояние вещества», кристаллические и аморфные тела. Понятия «деформация», «абсолютная и относительная деформация». Закон Гука, модуль упругости как характеристика упругих свойств вещества. Деформации биологических тканей/.

17. Первый закон термодинамики в физике и биологии /Термодинамические параметры и процессы. Понятие «изолированная термодинамическая система». Изменения внутренней энергии у систем: совершение работы и теплопередача (теплообмен), способы теплопередачи.

18. Физические основы терморегуляции организма /Сущность терморегуляции; понятия «теплопродукция» и «удельная теплопродукция» животных, их зависимость от массы животного. Перенос теплоты в живых организмах. Теплообмен животного с окружающей средой; виды теплообмена (теплопроводность, конвекция, излучение, испарение), их физическая сущность, формулы и особенности проявления в организмах/.

19. Второй закон термодинамики /Понятие энтропии. Второй закон термодинамики для изолированных систем. Принципы действия тепловой машины и холодильной установки. Идеальная тепловая машина, ее КПД. Принцип возрастания энтропии в изолированных системах; равновесное состояние/.

20. Второй закон термодинамики в биологии /Понятие «открытая термодинамическая система»; живой организм как термодинамическая система. Проявления второго закона термодинамики в биологии; изменение и сохранение энтропии в живом организме, понятие «стационарное состояние», состояние жизни и смерти в терминах физики/.