Online курс «Физические основы космонавтики»

Для кого этот курс

Курс рассчитан на тех, кто желает лучше разобраться в физических основах орбитальной механики, механики полёта ракет-носителей и движения космического аппарата.

В программе курса предусмотрено повторение основ векторной алгебры и базового курса физики до того, как приступить к рассмотрению предмета курса. В состав учебного материала включены учебные фильмы, демонстрационные эксперименты, лабораторные работы и практические занятия.

Курс рассчитан на слушателей, имеющих начальную подготовку по математике в объёме 6 класса средней школы.

Для доступа к лекциям и материалам занятий участникам потребуется компьютер или ноутбук с доступом к интернету и возможностью принимать участие в видеоконференциях в Zoom или Google Meet.

Цель курса

Изложить слушателям физические основы явлений, необходимые для более глубокого понимания явлений, возникающих при движении летательных аппаратов как в атмосфере планеты, так и за её пределами.

Длительность и даты проведения

Курс состоит из вводного занятия, 9 онлайн лекций длительностью по 1.5 часа и итогового тестирования.

Курс начинается 27 апреля и заканчивается 28 мая. Каждую неделю проходит два занятия: в среду и в субботу. Длительность одного занятия 1.5 часа.

Все лекции будут записываться и будут доступны для просмотра участниками.

Расписание курса

27 апреля, среда 19:00

Вводное занятие: знакомство участников и организаторов курса, рассказ о том, как будет проходить курс, ответы на вопросы
Длительность: 1 час

30 апреля, суббота 17:00

Лекция: “Векторы, операции с векторами. Задачи кинематики на сложение скоростей на плоскости”
Тема: Понятие вектора. Отличие вектора от отрезка. Свойства вектора (длина, направление). Нулевой вектор. Сложение и вычитание векторов. Задачи на сложение скоростей на плоскости. Применение операций с векторами к расчёту манёвров.

Длительность: 1.5 часа

4 мая, среда 19:00

Лекция: “Прямолинейное движение. Скорость и ускорение. Начала динамики”
Тема: Скорость тела, ускорение тела. Зависимость пути и скорости тела от времени. Ускорение свободного падения. Независимость времени падения тела от его массы. Опыт Галилея с падением в вакууме. Масса тела. Сравнение масс двух тел. Закон сохранения импульса. Принцип реактивного движения. Опыт Галилея с двумя тележками одинаковой массы и разной массы. Принцип работы реактивного двигателя.

Длительность: 1.5 часа

7 мая, суббота 17:00

Лекция: “Криволинейное (вращательное) движение тела”
Тема: Угол и его элементы. Единицы измерения угла (градус, град, радиан). Центральные и вписанные углы. Взаимосвязь меры угла, радиуса окружности и длины дуги. Кинематика вращательного движения. Угол поворота, угловая скорость, период и частота вращения. Взаимосвязь линейных и угловых величин (угла поворота и длины дуги окружности; угловой и линейной скорости).

Длительность: 1.5 часа

11 мая, среда 19:00

Лекция: “Динамика вращательного движения”
Тема: Масса тела, вес тела. Зависимость веса тела от ускорения движения тела (Вес тела в НИСО). Перегрузки. Невесомость. Способы создания невесомости. Эффекты в невесомости (положение жидкости в неполном сосуде и т.д.). Центростремительное ускорение. Центростремительная и центробежная сила. Принцип работы центрифуги. Перегрузка в центрифуге. Вес тела на экваторе и полюсах планеты.

Длительность: 1.5 часа

14 мая мая, суббота 17:00

Лекция: “Силы в природе”
Тема: Понятие силы. Первый закон динамики. Силы в природе: тяжести, тяготения, трения, упругости, архимедова сила. Второй закон динамики (F=ma). Сила тяжести и сила тяготения. Закон всемирного тяготения. Зависимость ускорения свободного падения от высоты и массы планеты. Расчёт первой космической скорости (вывод), второй и третьей космических скоростей для планеты конкретной массы (без вывода).

Длительность: 1.5 часа

18 мая, среда 19:00

Лекция: “Силы, трения, упругости. Потенциальная энергия”
Тема: Силы сухого трения. Силы вязкого трения. Силы упругости. Торможение летательного аппарата в атмосфере планеты. Работа постоянной силы. Работа силы тяжести и силы трения. Потенциальная энергия тела. Теорема об изменении потенциальной энергии тела.

Длительность: 1.5 часа

21 мая, суббота 17:00

Лекция: “Кинетическая энергия тела. Теорема об изменении кинетической энергии тела. Закон сохранения энергии”
Тема: Кинетическая энергия тела. Теорема об изменении кинетической энергии тела. Закон сохранения энергии. Преобразования энергии при спуске в атмосфере планеты. Расчёт второй космической скорости с использованием закона сохранения энергии и закона Всемирного тяготения.

Длительность: 1.5 часа

25 мая, среда 19:00

Лекция: “Давление твёрдых тел, жидкостей и газов”
Тема: Давление твёрдых тел. Способы изменения давления. Понятие предела текучести. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля. Давление на дно и стенки сосуда. Атмосфера планеты, атмосферное давление, измерение атм. давления. Измерение атм. давления. Зависимость атм. д. от высоты над поверхностью.

Длительность: 1.5 часа

28 мая, суббота 17:00

Лекция: “Архимедова сила”
Тема: Природа силы Архимеда. Условие плавания тел. Сила Архимеда в жидкостях и газах. Гравитационное расслоение. Сила Архимеда в невесомости. Сила Архимеда в НИСО.

Длительность: 1.5 часа

29 мая, воскресенье

Итоговое тестирование для проверки усвоения материала участниками.

Длительность: до среды

1 июня, среда

Заключительное занятие: подведение итогов курса, вручение сертификатов
Длительность: 1 час