МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Основы физического материаловедения
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.04.02. Физика
ПрофильФизика наносистем
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость8 ЗЕТ
Учебный план03_04_02_ФН-2-2020
Часов по учебному плану 288
в том числе:
аудиторные занятия 78
самостоятельная работа 183
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 2
зачеты: 1

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (1) 1 (2) Итого
Недель 19 13
Вид занятий УПРПДУПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18 36 36
Практические 18 18 24 24 42 42
Сам. работа 72 72 111 111 183 183
Часы на контроль 0 0 27 27 27 27
Итого 108 108 180 180 288 288

Программу составил(и):
д-р физ.-мат. наук, зав.кафедрой, В.А. Плотников

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Д.Д. Рудер

Рабочая программа дисциплины
Основы физического материаловедения

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.04.02 ФИЗИКА (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 28.08.2015г. №913)

составлена на основании учебного плана:
03.04.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников В.А.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Целью преподавания дисциплины “ Нелинейной физики ” является получение студентами основополагающих представлений о фундаментальном строении материи и физических принципах, лежащих в основе современной естественнонаучной картины мира. Курс должен способствовать формированию у студентов современного естественнонаучного мировоззрения, развитию научного мышления и расширению их научно-технического кругозора.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОК-1: способностью к абстрактному мышлению, анализу, синтезу
ПК-1: способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с помощью современной аппаратуры и информационных технологий с использованием новейшего российского и зарубежного опыта
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.фундаментальные разделы теоретических и экспериментальных методов в физике, термины и основные законы предмета
3.2.Уметь:
3.2.1.Обрабатывать и визуализировать полученные результаты
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.навыками аналитического и численного анализа нелинейных процессов

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1.
1.1. Укороченное действие. Канонические преобразования. Лекции 1 9 ОК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.2. Укороченное действие. Канонические преобразования. Сам. работа 1 18 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.3. Гармонический осциллятор в переменных действие-угол. Динамические системы в физике. Лекции 1 9 ОК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.4. Гармонический осциллятор в переменных действие-угол. Динамические системы в физике. Сам. работа 1 18 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.5. Теорема Колмогорова–Арнольда–Мозера. Устойчивость и неустойчивость Лекции 2 9 ОК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.6. Теорема Колмогорова–Арнольда–Мозера. Устойчивость и неустойчивость Сам. работа 2 28 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.7. Фазовый портрет нелинейного осциллятора. Устойчивость периодического движения Лекции 2 9 ОК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.8. Фазовый портрет нелинейного осциллятора. Устойчивость периодического движения Сам. работа 2 28 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.9. Интегрируемые системы Практические 1 9 ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.10. Интегрируемые системы Сам. работа 1 18 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.11. Типы бифуркаций. Бифуркация Пуанкаре-Андронова-Хопфа. Практические 1 9 ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.12. Типы бифуркаций. Бифуркация Пуанкаре-Андронова-Хопфа. Сам. работа 1 18 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.13. Размерность Хаусдорфа. Обобщенная размерность. Практические 2 12 ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.14. Размерность Хаусдорфа. Обобщенная размерность. Сам. работа 2 28 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.15. Теорема Шарковского. Универсальная постоянная Фейгенбаума Практические 2 12 ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3
1.16. Теорема Шарковского. Универсальная постоянная Фейгенбаума Сам. работа 2 27 ОК-1, ПК-1 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
Укороченное действие. Канонические преобразования. Канонически сопряженные переменные. Движение как каноническое преобразование. Теорема Лиувилля. Переменные действие-угол. Гармонический осциллятор в переменных действие-угол. Динамические системы в физике. Фазовый поток. Отображение Пуанкаре. Каскады. Качественный анализ движения с помощью отображения Пуанкаре. Интегрируемые системы. Геометрическая интерпретация интегрируемых систем. Инвариантные торы. Системы, близкие к интегрируемым. Теорема Колмогорова–Арнольда–Мозера. Устойчивость и неустойчивость. Первый и второй методы Ляпунова. Функция Ляпунова. Устойчивость движения по Пуассону. Классификация особых точек. Фазовый портрет нелинейного осциллятора. Устойчивость периодического движения. Режимы возбуждения автоколебаний. Генератор Ван-дер-Поля. Методы решения уравнения Ван-дер-Поля. Предельные циклы. Структурная устойчивость (грубость). Гомологическое уравнение. Бифуркации. Типы бифуркаций. Бифуркация Пуанкаре-Андронова-Хопфа. Тепловая конвекция. Теория эффекта Бенара. Система Лоренца. Эргодичность. Перемешивание. Расцепление временных корреляций. Аттракторы. Странные аттракторы. Энтропия Крылова-Колмогорова. Свойства характеристических показателей Ляпунова. Критерии динамического хаоса. Численный метод расчета показателей Ляпунова. Размерности стохастического аттрактора. Фрактальная размерность. Размерность Хаусдорфа. Обобщенная размерность. Связь размерностей аттрактора с показателями Ляпунова. Спектр динамической системы в хаотическом режиме. Динамика точечных отображений. Универсальное и стандартное отображение. Нелинейный резонанс. Перекрытие резонансов. Критерий Чирикова. Логистическое отображение. Теорема Шарковского. Универсальная постоянная Фейгенбаума. Уравнение Фробениуса-Перрона. Определение предельной плотности вероятности для логистического отображения.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
см. приложение (ФОС)
5.3. Фонд оценочных средств
см. приложение (ФОС)
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Гуртов В. А. , Осауленко Р. Н. Физика твердого тела для инженеров [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Техносфера, 2012 http://biblioclub.ru/index.php?page=book_red&id=233466&sr=1
Л1.2 Золоторевский Н.Ю., Рыбин В.В. Материаловедение. Фрагментация и текстурообразование при деформации металлических материалов [Электронный ресурс]: Учебное пособие для вузов М. : Юрайт, 2018 https://biblio-online.ru/book/38965EE0-524E-4623-9CD8-7DB161504DB3
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Корнилович А.А., Ознобихин В.И., Суханов И.И., Холявко В.Н. Физика твердого тела [Электронный ресурс]: учебное пособие Новосибирск: НГТУ, 2012 http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=556765
Л2.2 Епифанов И.Г. Физика твердого тела [Электронный ресурс] : учебное пособие СПб.:Лань, 2011 https://e.lanbook.com/reader/book/2023/#2
Л2.3 Кудреватых Н.В., Волегов А.С. Физика металлов. Редкоземельные металлы и их соединения [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов М. : Юрайт, 2018 https://biblio-online.ru/book/C0217026-048D-4EE2-8000-394338FF4449
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office
MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint
Adobe Photoshop
WinRAR, WinZIP
Far Manager, Total Commander
Internet Explorer, Google Chrome
Microsoft Windows
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
www.intuit.ru/ Образовательный сайт
www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы»
www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
news.rea.ru/portal/Departments.nsf/(Index)/Lib Библиотека Российской экономической академии им. Плеханова.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
002К лаборатория физического материаловедения - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. лазер ЛТИ502; лазер ЛТН-103; лазерная установка HTS 300; микроскоп металлографический Метам РВ-23; микроскоп НЕОФОТ -32; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД; насадка для микроскопа VEC-535 цветная в/к ПЗС-матрица 1/1,8" 1700ТВ лин 1,0Iuх; ноутбук Acer TM424WXMi Cel-M(380) 1,6GHz/14,1" WXGA/512Mb/60Gb/DVD-RW/LAN/Wlan b; оптико-электронная система (сканирующий зондовый микроскоп) Солвер Некст; проектор: Epson EMP-TW10H (V11H164040); системный блок Celeron 1000/128/FDD/HDD; системный блок P IV - 1800 Celeron/ 256 Mb/60 Gb/AGP 32/CD/Net/SB/SPK; термостат; установка "Дрон-3"; блок БВЦ 97-04; блок БГА-2-97; блок БПВ2-90; блок Д3У2-91; блок питания БНН-43; блок УВЦ-2-95; вакуумный пост универсальный ВУП-5; компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; микрокомпьютер Tandy 1000HX; монитор 15" RoverScan 115GS 0.28 TCO95; монитор 15" Samsung 550 S.28; монитор 17" Philips TFT; ноутбук ASUS BU401LG 14"HD,Ci7-4500U, 8192Mb,1Tb,GT730M-2Gb,WiFi, BT, Cam, W8Pro; ноутбук Asus K50IN (2,2GHz/4Gb/320Gb/DVD-RW/Bluetooth/факс-модем/веб камера; преобразователь акустической эмиссии; прибор АМА-0,2ф1; принтер HP LJ 1150; самописец 62201; система магнетронного напыления МАГ-2000; системный блок Celeron 733 INTEL; системный блок P - IV 3000MHz/Плата ЛА-2USB/АЦП ЛА-н150-14PCI; сканер HP SJ 6300; сканер ч/б; спектрофонометр 6ф-20; усилитель напряжения сигналов преобразователей акустической эмиссии; учебные наглядные пособия: "Лабораторные работы по физическому материаловедению"; "Специальный физический практикум по сканирующей зондовой микроскопии"" "Специальный физический практикум. Акустическая эмиссия в физике конденсированного состояния"
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

см. приложение (ФОС)