Введение в астрономию
3. Сопоставление основных разделов курса физики и вопросов астрономии
и космонавтики.
3.1. Механика. Кинематика
| Основные кинематические понятия (материальная точка, траектория перемещение,
путь). Относительность механического движения и покоя. Прямолинейное
равномерное движение и равнопеременное движение. |
Движение естественных и искусственных небесных тел в поле тяготения. |
| Криволинейное движение. Равномерное движение. Равномерное движение
по окружности. Угловая и линейная скорости. Касательная и нормальная
составляющие ускорений. |
Вращение Земли и планет вокруг собственных осей. |
3.2. Динамика
| Сила. Классификация сил. |
Роль сил упругости, трения и тяготения при запуске космических аппаратов
(сопротивление атмосферы, сила упругости газов, влияние силы тяжести). |
| 1-ый и 2-ой законы Ньютона. Масса, плотность. |
Приложение к движению ракеты под действием силы тяги. Свободное движение
по орбите. |
| Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Ускорение силы тяжести.
Вес тела. Невесомость. Перегрузка. |
Перегрузки при запуске КА на орбиту, спуск с орбиты. Состояние невесомости
в свободном полете. Ускорение силы тяжести на поверхностях небесных
тел. |
| Применение 2-ого закона Ньютона к движению материальной точки по окружности.
Влияние вращения Земли на ускорение силы тяжести. |
I-ая космическая скорость. Вес тела на поверхности Земли и планет
в зависимости от радиуса планеты и угловой скорости. |
| Закон сохранения импульса. Понятие о реактивном движении. |
Закон сохранения импульса - теоретическое обоснование принципа реактивного
движения. К.Э Циолковский - основоположник космонавтики. Наша страна
- родина космонавтики. Современные достижения космонавтики |
3.3. Работа и энергия
| Работа и мощность.Кинетическая и потенциальная энергии. Потенциальная
энергия в поле сил тяжести. Связь работы силы тяжести с изменением
потенциальной энергии. Закон сохранения механической энергии. |
Кинетическая и потенциальная энергии искусственных небесных тел. Изменение
энергии при переходе ИСЗ с одной орбиты на другую и при спуске на
Землю. II-ая космическая скорость. |
| Применение законов сохранения к упругим и неупругим столкновениям. |
Падение метеоритов на Землю и другие небесные тела и соударения их
с космическими аппаратами, как пример неупругих столкновений. |
3.4. Статика жидкостей и газов
| Законы Архимеда и Паскаля. |
Действие законов Архимеда и Паскаля на космическом корабле. |
3.5. Основы молекулярно-кинетической теории вещества. Теплота. Свойства
газов
| Основные положения молекулярно-кинетической теории и ее опытные обоснования.
Характер движения молекул в газообразном, жидком и твердом состояниях
вещества. |
Агрегатные состояния вещества. |
| Внутренняя энергия вещества в различных фазовых состояниях. Способы
изменения внутренней энергии. Виды теплообмена. |
Особенности внутренней энергии вещества в различных фазовых состояниях.
Роль различных видов теплообмена в космическом пространстве и внутри
космического корабля. |
| Термодинамическое понятие температуры. |
Понятие температуры в открытом космосе. |
| Изменение внутренней энергии без изменения агрегатного состояния вещества.
Линейное и объемное расширение тел. |
Влияние больших перепадов температуры на конструктивные особенности
КА. |
| Изменение внутренней энергии при переходе вещества из одного агрегатного
состояния в другое. |
|
| Парообразование, конденсация, кипение, плавление, кристаллизация. |
Явления, происходящие при разгерметизации космического корабля. Технологические
эксперименты в космосе. |
| Теплоемкость вещества. Уравнение теплового баланса. |
Тепловой баланс Земли. Тепловой баланс на космическом корабле. |
| Связь между давлением газа и концентрацией молекул. |
Давление газа в атмосфере Земли и планет. |
| Работа расширения газов. Применение закона сохранения энергии при
изменении состояния газа. |
Работа расширения газа в ракетном двигателе. |
| Насыщенные пары. Пары в воздухе. Абсолютная и относительная влажность. |
Микроклимат космического корабля. |
3.6. Электростатика
| Электрические заряды. |
Носители зарядов - электроны, протоны и ионы в космосе. |
| Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрическое
поле точечного заряда, шара. |
Напряженность электрического поля Земли. |
| Емкость, емкость уединенной проволоки, проводящей сферы. Конденсаторы. |
Емкость Земли и емкость системы Земля - ионосфера |
3.7. Постоянный ток
| Ток проводимости в металлах. Элементы электронной теории проводимости
металлов. |
Электрический ток в плазме Солнца. |
| Работа и мощность тока. Энергия электрического тока и ее превращение
в другие виды энергии. Источники тока. ЭДС. |
Роль различных источников тока на космическом корабле. Виды электрического
тока на КА. |
| Электрический ток в газах. Типы газовых разрядов. |
Приборы для исследования корпускулярного излучения. |
| Электрический ток в вакууме. Электрические пучки и их применение.
Электронная лампа. |
|
3.8. Магнитное поле
| Магнитное поле. Индукция магнитного поля. |
Магнитное поле Земли, Луны и планет, полученные космическими методами. |
| Сила Ампера. Рамка с током в магнитном поле. |
Электромеханика космического корабля. |
| Сила Лоренца. Явление электромагнитной индукции. |
Физический механизм радиационных поясов. |
3.9. Механические и электромагнитные колебания. Волны. Звук
| Кинематика гармонических колебаний. |
Космические примеры повторяющихся движений (вращательное движение
Земли, искусственных спутников, пульсации звезд). |
| Динамика гармонических колебаний. |
Математический маятник в космическом полете. |
| Упругие волны. Поперечные и продольные волны. |
Естественные и искусственные землетрясения для изучения строения Земли
и Луны. Распространение колебаний звуковых частот на Луне. |
| Колебательный контур. Электронная лампа как генератор электромагнитных
колебаний. Открытый колебательный контур. |
Радиотехника и космонавтика. |
| Излучение и прием электромагнитных колебаний. |
Космическая радиосвязь. Космическое телевидение. Радиотелескопия и
радиолокация небесных тел. |
| Свойства электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. |
Методы исследования космических тел в различных диапазонах электромагнитных
волн. Революция в астрономии. |
| Переменный ток. Генераторы переменного и постоянного тока. Передача
электроэнергии на расстояние. |
Солнечные космические электростанции и передача электроэнергии на
Землю. |
3.10. Оптика
| Фотометрия. Фотометрические величины. Законы фотометрии. Скорость
света и способы ее определения. |
Фотометрия естественных и искусственных тел. Фотометрия в космосе.
Иллюстрация законов освещенности и прямолинейного распространения
света в космосе. Астрономические способы определения скорости света. |
| Законы отражения света. Зеркала. Законы преломления. Ход лучей в пластинке,
призме. Тонкие линзы. Формула линзы. Ход лучей в линзах. |
Зеркала и линзы - составные элементы телескопов. |
| Оптические приборы. |
Принцип действия и устройство телескопов. Современные телескопы. БТА
- крупнейший российский телескоп. Телескопы на орбитах. Космическая
фотография. |
| Интерференция света. Дифракция света. |
Определение размеров звезд методами оптической интерферометрии, принципы
радиоинтерферометрии. Принципиальные ограничения на видимость далеких
небесных светил |
| Дисперсия света. Спектры. Рентгеновское излучение. |
Дифракционные и призменные спектрографы в астрономических исследованиях
с Земли и борта КА. Роль спектрального анализа для исследования химического
состава и температуры небесных тел. Физические основы и задачи исследования
природных ресурсов Земли и окружающей среды космическими средствами.
УФ- и ИК- спектрофотометрия. Рентгеновские источники во Вселенной.
Рентгеновская астрономия. |
| Фотоэффект. Законы фотоэффекта. |
Применение фотоэлектронных фото умножителей в космических аппаратах.
Принципы электрофотометрии небесных объектов. |
3.11. Строение атома
| Строение атома. Теория Бора. Спектральные закономерности с точки зрения
теории Бора. |
Химический анализ звездных атмосфер. |
| Состав ядра. Нуклоны. |
|
| Деление и синтез ядер. Элементарные частицы. |
Ядерные реакции в недрах звезд. Космические лучи. Регистрация космических
лучей. Влияние космической радиации на биологические организмы внутри
космического корабля. Ядерные электростанции на борту космических
аппаратов. |
