Физика нелинейных явлений в конденсированных средах

Бакалавриат 2020/2021

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Физика)

Направление: 03.03.02. Физика

Кто читает: Базовая кафедра физики конденсированных сред Института физики твердого тела РАН

Где читается: Факультет физики

Когда читается: 4-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Бражников Максим Юрьевич

Язык: русский

Кредиты: 5

Контактные часы: 48

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целями освоения дисциплины «Физика нелинейных явлений в конденсированных средах» являются: • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных представлений в области физики конденсированных сред, • приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы, • формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты, • развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели электронных процессов в твердых телах.

Цель освоения дисциплины

формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных представлений в области физики конденсированных сред,
приобретение студентами навыков самостоятельной исследовательской работы,
формирование подходов, основанных на полученных знаниях, позволяющих проводить научные исследования и анализировать полученные результаты,
развитие умений, позволяющих развивать качественные и количественные физические модели электронных процессов в твердых телах.

Планируемые результаты обучения

знает основные уравнения гидродинамики и умеет решать задачи на данную тему
имеет представление о волновой турбулентности и ее свойствах. Умеет решать задачи на данную тему
знает как вычислить когерентные вихри и структуры

Содержание учебной дисциплины

Основные уравнения гидродинамики. Стационарные и нестационарные течения. Турбулентность
Уравнение непрерывности. Уравнения движения идеальной жидкости. Гидростатика. Уравнение Бернулли. Потоки энергии и импульса. Сохранение циркуляции скорости. Потенциальные и несжимаемые течения. Вязкая жидкость. Уравнение НавьеСтокса. Закон подобия. Число Рейнольдса. Течение при малом числе Рейнольдса. Устойчивость стационарного движения жидкости. Неустойчивость КельвинаГельмгольца. Переход к турбулентности. Каскадная модель турбулентности. Спектр турбулентности. Закон КолмогороваОбухова.
Линейные и нелинейные волны. Волновая турбулентность
Линейные волны. Гравитационнокапиллярные волны. Закон дисперсии. Фазовая и групповая скорости волны. Вязкое затухание волн. Нелинейные волны. Гамильтонов формализм. Трёхволновые процессы. Слияние двух волн. Генерация второй гармоники. Распадная неустойчивость. Четырёхволновые процессы. Модуляционная неустойчивость. Слабая волновая турбулентность. Статистическое описание. Приближение случайных фаз. Кинетическое уравнение. Стационарные спектры турбулентности. Поток энергии. Знак потока. Прямой и обратный каскады.
Размерные эффекты. Двумерная турбулентность
Размерные эффекты в турбулентности. Дискретная и кинетическая турбулентность. Двумерная турбулентность. Двухкаскадная модель. Когерентные вихри и структуры. Конденсация энергии

Элементы контроля

Контрольная работа
Экзамен

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (2 модуль)
0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен

Программа дисциплины