Kurs Fizyki Trofimowa 18 edycja. Fizyczne podstawy mechaniki

TI Trofimowa

DOBRZE

FIZYKA

Wydanie siódme, stereotypowe

rZALECANAmINSTYTUCJA EDUKACJI

rOSSIANFEDERACJA JAKO POMOC NAUCZANIA

DLA INŻYNIERII- SPECJALNOŚCI TECHNICZNE

INSTYTUCJE WYŻSZEJ EDUKACJI

SZKOŁA ABSOLWENTOWA

2003

Recenzent: Profesor Wydziału Fizyki im. A.M. Producent Moskiewskiego Instytutu Energetyki ( Uniwersytet Techniczny) V.A.Kasyanov

Numer ISBN 5-06-003634-0

FSUE "Wydawnictwo" Szkoła podyplomowa”, 2003

Oryginalna szata graficzna tej publikacji jest własnością wydawnictwa Wysszaja Szkoła, a jej powielanie (reprodukowanie) w jakikolwiek sposób bez zgody wydawcy jest zabronione.

PRZEDMOWA

Instruktaż napisany zgodnie z aktualnym programem kursu fizyki dla specjalności inżyniersko-technicznych wyższych instytucje edukacyjne i jest przeznaczony dla studentów wyższych technicznych placówek kształcenia stacjonarnego z ograniczoną liczbą godzin z fizyki, z możliwością wykorzystania na kursach wieczorowych i korespondencyjnych.

Niewielką objętość podręcznika osiągnięto dzięki starannej selekcji i zwięzłej prezentacji materiału.

Książka podzielona jest na siedem części. W pierwszej przedstawiono systematyczne przedstawienie fizycznych podstaw mechaniki klasycznej oraz rozważono elementy szczególnej (szczególnej) teorii względności. Druga część poświęcona jest podstawom fizyki molekularnej i termodynamiki. Trzecia część dotyczy elektrostatyki, prądu stałego i elektromagnetyzmu. W czwartej części, poświęconej przedstawieniu teorii oscylacji i fal, oscylacje mechaniczne i elektromagnetyczne są rozpatrywane równolegle, wskazano ich podobieństwa i różnice oraz porównano procesy fizyczne zachodzące podczas odpowiadających im oscylacji. W części piątej rozważane są elementy optyki geometrycznej i elektronicznej, optyki falowej oraz kwantowa natura promieniowania. Część szósta poświęcona jest elementom fizyki kwantowej atomów, cząsteczek i ciała stałe... Część siódma przedstawia elementy fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Prezentacja materiału odbywa się bez kłopotliwych obliczeń matematycznych, zwracając należytą uwagę na fizyczną istotę zjawisk oraz pojęcia i prawa je opisujące, a także na ciągłość fizyki współczesnej i klasycznej. Wszystkie dane biograficzne podane są zgodnie z książką „Fizyka” Yu.A.Chramova (Moskwa: Nauka, 1983).

Do oznaczenia wielkości wektorowych na wszystkich rysunkach i w tekście stosuje się pogrubienie, z wyjątkiem wielkości oznaczonych literami greckimi, które ze względów technicznych są wpisywane w tekście jasną czcionką ze strzałką.

Autor wyraża głęboką wdzięczność kolegom i czytelnikom, których życzliwe uwagi i życzenia przyczyniły się do udoskonalenia książki. Jestem szczególnie wdzięczny profesorowi V.A.Kasyanovowi za zapoznanie się z podręcznikiem i jego komentarzami.

WPROWADZANIE

PRZEDMIOT FIZYKI I JEJ ZWIĄZKI Z INNYMI NAUKAMI

Świat wokół ciebie, wszystko, co istnieje wokół nas i jest przez nas odkrywane poprzez doznania, jest materią.

Integralną własnością materii i formy jej istnienia jest ruch. Ruch w najszerszym tego słowa znaczeniu to wszelkiego rodzaju zmiany w materii – od prostego ruchu po najbardziej złożone procesy myślenia.

Różne formy ruchu materii badają różne nauki, w tym fizyka. Przedmiot fizyki, jak zresztą każdej nauki, może zostać ujawniony dopiero w trakcie jej szczegółowej prezentacji. Trudno podać ścisłą definicję przedmiotu fizyki, ponieważ granice między fizyką a szeregiem dyscyplin pokrewnych są warunkowe. Na tym etapie rozwoju niemożliwe jest zachowanie definicji fizyki tylko jako nauki o przyrodzie.

Akademik A.F. Ioffe (1880-1960; fizyk rosyjski) zdefiniował fizykę jako naukę badającą ogólne właściwości i prawa ruchu materii i pola. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że wszystkie oddziaływania odbywają się za pomocą pól, na przykład pól sił grawitacyjnych, elektromagnetycznych, jądrowych. Pole, obok materii, jest jedną z form istnienia matki. Nierozerwalny związek między polem a substancją, a także różnica w ich właściwościach będą brane pod uwagę podczas studiowania kursu.

Fizyka to nauka o najprostszych i zarazem najogólniejszych formach ruchu materii i ich wzajemnych przemianach. Formy ruchu materii badane przez fizykę (mechaniczne, termiczne itp.) są obecne we wszystkich wyższych i więcej złożone kształty ruch materii (chemiczny, biologiczny itp.). Dlatego też, będąc najprostszymi, są jednocześnie najogólniejszymi formami ruchu materii. Wyższe i bardziej złożone formy ruchu materii są przedmiotem badań w innych naukach (chemia, biologia itp.).

Fizyka jest ściśle związana z naukami przyrodniczymi. Ten ścisły związek fizyki z innymi dziedzinami nauk przyrodniczych, jak zauważył akademik S.I. Wawiłow (1891-1955; rosyjski fizyk i osoba publiczna), doprowadził do tego, że fizyka zakorzeniła się głęboko w astronomii, geologii, chemii, biologii i innych naukach przyrodniczych ... W rezultacie pojawiło się wiele nowych pokrewnych dyscyplin, takich jak astrofizyka, biofizyka itp.

Fizyka jest ściśle powiązana z technologią, a to połączenie ma charakter dwukierunkowy. Fizyka wyrosła z potrzeb techniki (na przykład rozwój mechaniki wśród starożytnych Greków był spowodowany potrzebami konstrukcji i wyposażenie wojskowe w tym czasie), a technologia z kolei wyznacza kierunek badania fizyczne(na przykład kiedyś zadanie stworzenia najbardziej ekonomicznych silników cieplnych spowodowało szybki rozwój termodynamiki). Z drugiej strony poziom techniczny produkcji zależy od rozwoju fizyki. Fizyka jest podstawą tworzenia nowych gałęzi techniki (technologia elektroniczna, technologia jądrowa itp.).

Szybkie tempo rozwoju fizyki, jej coraz większe powiązania z techniką wskazują na istotną rolę kierunku fizyki na politechnice: jest to podstawowa podstawa teoretycznego przygotowania inżyniera, bez której jego skuteczna praca jest niemożliwa.

miDyno wielkości fizycznych

Główną metodą badawczą w fizyce jest doświadczenie- opartą na praktyce, sensoryczno-empiryczną wiedzę o obiektywnej rzeczywistości, czyli obserwację badanych zjawisk w precyzyjnie uwzględnionych warunkach, które pozwalają śledzić przebieg zjawisk i wielokrotnie go odtwarzać, gdy te warunki się powtarzają .

Dla wyjaśnienia dowody eksperymentalne wysunięto hipotezy.

Hipoteza jest założeniem naukowym wysuniętym w celu wyjaśnienia zjawiska i wymagającym eksperymentalnej weryfikacji i teoretycznego uzasadnienia, aby stać się wiarygodną teorią naukową.

W wyniku uogólnienia faktów doświadczalnych, a także wyników działalności człowieka, ustala się prawa fizyczne- stabilne, powtarzające się obiektywne prawa, które istnieją w przyrodzie. Najważniejsze prawa ustalają związek między wielkościami fizycznymi, dla których konieczne jest zmierzenie tych wielkości. Pomiar wielkości fizycznej to czynność wykonywana za pomocą przyrządów pomiarowych w celu znalezienia wartości wielkości fizycznej w przyjętych jednostkach. Jednostki wielkości fizyczne mogą być wybrane arbitralnie, ale wtedy pojawiają się trudności w ich porównywaniu. Dlatego wskazane jest wprowadzenie systemu jednostek obejmującego jednostki wszystkich wielkości fizycznych.

Aby skonstruować system jednostek, jednostki są arbitralnie wybierane dla kilku niezależnych wielkości fizycznych. Jednostki te nazywają się podstawowy. Pozostałe wielkości i ich jednostki pochodzą z praw łączących te wielkości i ich jednostki z głównymi. Nazywają się pochodne.

Obecnie jest obowiązkowy do stosowania w naukach, jak również w in literatura edukacyjna System International (SI), który jest zbudowany na siedmiu podstawowych jednostkach – metrach, kilogramach, sekundach, amperach, kelwinach, molach, kandelach – oraz dwóch dodatkowych jednostkach – radianach i steradianach.

Metr(m) - długość drogi pokonywanej przez światło w próżni przez 1/299792458 s. Kilogram(kg) - masa równa masie międzynarodowego prototypu kilograma (butla platynowo-irydowa przechowywana w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres pod Paryżem).

druga(s) - czas równy 9 192631770 okresom promieniowania odpowiadającym przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133.

Amper(A) - siła prądu stałego, która przechodząc przez dwa równoległe przewody prostoliniowe o nieskończonej długości i znikomym przekroju, znajdujące się w próżni w odległości 1 m od siebie, wytwarza między tymi przewodami siłę równą do 2⋅10 -7 N na każdy metr długości.

kelwin(K) - 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.

Ćma(mol) - ilość materii w układzie zawierającym taką samą liczbę pierwiastków strukturalnych jak atomy zawarte w nuklidzie 12 C o masie 0,012 kg.

Candela(cd) - światłość w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 540” 10 12 Hz, którego światłość w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr.

Radian(rad) - kąt między dwoma promieniami okręgu, którego długość łuku jest równa promieniowi.

Steradian(cf) - kąt bryłowy z wierzchołkiem w środku kuli, wycinający z powierzchni kuli obszar równy polu kwadratu o boku równym promieniowi kuli.

Aby ustalić jednostki pochodne, stosuje się prawa fizyczne, które łączą je z jednostkami podstawowymi. Na przykład ze wzoru na jednostajny ruch prostoliniowy v = st (s- przebyty dystans, T- czas) wyprowadzona jednostka prędkości jest równa 1 m/s.

Recenzent: Profesor Wydziału Fizyki im. A.M. Fabrikanta Moskiewskiego Instytutu Energetyki (Politechniki) V.A.Kasyanov

Numer ISBN 5-06-003634-0  Państwowy Zakład Wydawniczy „Szkoła Wyższa”, 2001

Oryginalna szata graficzna tej publikacji jest własnością wydawnictwa Wysszaja Szkoła, a jej powielanie (reprodukowanie) w jakikolwiek sposób bez zgody wydawcy jest zabronione.

Przedmowa

Podręcznik jest napisany zgodnie z aktualnym programem kursu fizyki dla inżynierskich i technicznych uczelni wyższych i jest przeznaczony dla studentów wyższych technicznych placówek kształcenia stacjonarnego z ograniczoną liczbą godzin z fizyki, z możliwością wykorzystania na kursach wieczorowych i korespondencyjnych.

Niewielką objętość podręcznika osiągnięto dzięki starannej selekcji i zwięzłej prezentacji materiału.

Książka podzielona jest na siedem części. W pierwszej przedstawiono systematyczne przedstawienie fizycznych podstaw mechaniki klasycznej oraz rozważono elementy szczególnej (szczególnej) teorii względności. Druga część poświęcona jest podstawom fizyki molekularnej i termodynamiki. Trzecia część dotyczy elektrostatyki, prądu stałego i elektromagnetyzmu. W czwartej części, poświęconej przedstawieniu teorii oscylacji i woli, oscylacje mechaniczne i elektromagnetyczne są rozpatrywane równolegle, wskazano ich podobieństwa i różnice oraz porównano procesy fizyczne zachodzące podczas odpowiadających im oscylacji. W części piątej rozważane są elementy optyki geometrycznej i elektronicznej, optyki falowej oraz kwantowa natura promieniowania. Część szósta poświęcona jest elementom fizyki kwantowej atomów, cząsteczek i ciał stałych. Część siódma przedstawia elementy fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Prezentacja materiału odbywa się bez uciążliwych obliczeń matematycznych, zwracając należytą uwagę na fizyczną istotę zjawisk oraz pojęcia i prawa je opisujące, a także na ciągłość fizyki współczesnej i klasycznej. Wszystkie dane biograficzne podane są zgodnie z książką „Fizyka” Yu.A.Chramova (Moskwa: Nauka, 1983).

Do oznaczania wielkości wektorowych na wszystkich rysunkach iw tekście stosuje się pogrubienie, z wyjątkiem wielkości oznaczonych literami greckimi, które ze względów technicznych są w tekście wpisywane jasną czcionką ze strzałką.

Wstęp

Przedmiot fizyki i jej związek z innymi naukami

Świat wokół ciebie, wszystko, co istnieje wokół ciebie i jest przez nas odkrywane poprzez doznania, jest materią.

Akademik A. F. Ioffe (1880-1960; fizyk rosyjski) * zdefiniował fizykę jako naukę badającą ogólne właściwości i prawa ruchu materii i pola. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że oddziaływania wagowe odbywają się za pomocą pól, takich jak pola sił grawitacyjnych, elektromagnetycznych i jądrowych. Pole, obok materii, jest jedną z form istnienia materii. Nierozerwalny związek między polem a substancją, a także różnica w ich właściwościach będą brane pod uwagę podczas studiowania kursu.

* Wszystkie dane są podane według biograficznej książki Yu A. Khramova „Fizyka” (Moskwa: Nauka, 1983).

Fizyka to nauka o najprostszych i zarazem najogólniejszych formach ruchu materii i ich wzajemnych przemianach. Formy ruchu materii badane przez fizykę (mechaniczne, termiczne itp.) są obecne we wszystkich wyższych i bardziej złożonych formach ruchu materii (chemicznych, biologicznych itp.). Dlatego też, będąc najprostszymi, są jednocześnie najogólniejszymi formami ruchu materii. Wyższe i bardziej złożone formy ruchu materii są przedmiotem badań w innych naukach (chemia, biologia itp.).

Fizyka jest ściśle związana z naukami przyrodniczymi. Ten ścisły związek fizyki z innymi gałęziami nauk przyrodniczych, jak zauważył akademik SI Wawiłow (1891-1955; rosyjski fizyk i osoba publiczna), doprowadził do tego, że fizyka jest głęboko zakorzeniona w astronomii, geologii, chemii, biologii i innych nauki ... W rezultacie pojawiło się wiele nowych pokrewnych dyscyplin, takich jak astrofizyka, biofizyka itp.

Fizyka jest ściśle powiązana z technologią, a to połączenie ma charakter dwukierunkowy. Fizyka wyrosła z potrzeb techniki (na przykład rozwój mechaniki wśród starożytnych Greków był spowodowany wymaganiami ówczesnego sprzętu budowlanego i wojskowego), a technika z kolei wyznacza kierunek badań fizycznych (np. na przykład kiedyś zadanie stworzenia najbardziej ekonomicznych silników cieplnych spowodowało gwałtowny rozwój termodynamiki). Z drugiej strony poziom techniczny produkcji zależy od rozwoju fizyki. Fizyka jest podstawą tworzenia nowych gałęzi techniki (technologia elektroniczna, technologia jądrowa itp.).

Jednostki fizyczne

Główną metodą badawczą w fizyce jest doświadczenie – oparte na praktyce, zmysłowo-empirycznej wiedzy o obiektywnej rzeczywistości, czyli obserwacji badanych zjawisk w precyzyjnie uwzględnionych warunkach, które umożliwiają śledzenie przebiegu zjawisk i ich odtworzenie wiele razy, gdy te warunki się powtarzają.

W celu wyjaśnienia faktów doświadczalnych stawia się hipotezy. Hipoteza- Jest to założenie naukowe wysunięte w celu wyjaśnienia zjawiska i wymagające eksperymentalnej weryfikacji i teoretycznego uzasadnienia, aby stać się wiarygodną teorią naukową.

W wyniku uogólnienia faktów doświadczalnych, a także wyników działalności człowieka, ustala się prawa fizyczne- stabilne, powtarzające się obiektywne prawa, które istnieją w przyrodzie. Najważniejsze prawa ustalają związek między wielkościami fizycznymi, dla których konieczne jest zmierzenie tych wielkości. Pomiar wielkości fizycznej to czynność wykonywana za pomocą przyrządów pomiarowych w celu znalezienia wartości wielkości fizycznej w przyjętych jednostkach. Jednostki wielkości fizycznych można wybrać dowolnie, ale wtedy pojawią się trudności w ich porównywaniu. Dlatego wskazane jest wprowadzenie systemu jednostek obejmującego jednostki wszystkich wielkości fizycznych.

Aby zbudować system jednostek, jednostki są arbitralnie wybierane dla kilku wielkości fizycznych niezależnych od siebie. Jednostki te nazywają się podstawowy. Pozostałe wielkości i ich jednostki wynikają z praw wiążących te wielkości i ich jednostki z głównymi. Nazywają się pochodne.

Obecnie w literaturze naukowej i edukacyjnej obowiązkowy jest System Międzynarodowy (SI), który jest zbudowany na siedmiu podstawowych jednostkach – metrach, kilogramach, sekundach, amperach, kelwinach, molach, kandelach – oraz dwóch dodatkowych – radianach i steradianach.

Metr(m) - długość drogi pokonywanej przez światło w próżni przez 1/299792458 s.

Kilogram(kg) to masa równa masie międzynarodowego prototypu kilograma (butla platynowo-irydowa przechowywana w Międzynarodowym Biurze Miar w Sevres pod Paryżem).

druga(s) - czas równy 9192631770 okresom promieniowania odpowiadającym przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu-133.

Amper(A) - siła stałego prądu, która przechodząc przez dwa równoległe przewody prostoliniowe o nieskończonej długości i znikomym przekroju, znajdujące się w próżni w odległości 1 m od siebie, wytworzy siłę między tymi przewodami równy 210 - 7 N na każdy metr długości.

kelwin(K) - 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.

Ćma(mol) - ilość materii w układzie zawierającym taką samą liczbę pierwiastków strukturalnych jak atomy zawarte w nuklidzie 12 C o masie 0,012 kg.

Candela(cd) - światłość w danym kierunku źródła emitującego promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 54010 12 Hz, którego światłość w tym kierunku wynosi 1/683 W/sr.

Radian(rad) - kąt między dwoma promieniami okręgu, którego długość łuku jest równa promieniowi.

Steradian(cf) - kąt bryłowy z wierzchołkiem w środku kuli, wycinający na powierzchni kuli obszar równy powierzchni kwadratu o boku równym promieniowi kuli.

Aby ustalić jednostki pochodne, stosuje się prawa fizyczne, które łączą je z jednostkami podstawowymi. Na przykład ze wzoru na jednostajny ruch prostoliniowy v= s/ T (s – przebyty dystans, T - czas) pochodna jednostka prędkości jest równa 1 m/s.

1 FIZYCZNE PODSTAWY MECHANIKI

Rozdział 1 Elementy kinematyki

§ 1. Modele w mechanice. System odniesienia. Trajektoria, długość drogi, wektor przemieszczenia

Mechanika- część fizyki, która bada prawa ruchu mechanicznego i przyczyny, które powodują lub zmieniają ten ruch. Ruch mechaniczny- jest to zmiana w czasie względnej pozycji ciał lub ich części.

Rozwój mechaniki jako nauki rozpoczyna się w III wieku. pne Pne, kiedy starożytny grecki naukowiec Archimedes (287-212 pne) sformułował prawo równowagi dźwigni i prawa równowagi ciał pływających. Podstawowe prawa mechaniki zostały ustanowione przez włoskiego fizyka i astronoma G. Galilei (1564-1642) i zostały ostatecznie sformułowane przez angielskiego naukowca I. Newtona (1643-1727).

Mechanika Galileo-Newtona nazywa się Mechanika klasyczna. Bada prawa ruchu ciał makroskopowych, których prędkości są małe w porównaniu z prędkością światła cw próżni. Badane są prawa ruchu ciał makroskopowych o prędkościach porównywalnych z prędkością c mechanika relatywistyczna, oparte na szczególna teoria względności, sformułowany przez A. Einsteina (1879-1955). Do opisu ruchu ciał mikroskopijnych (pojedynczych atomów i cząstek elementarnych) nie stosuje się praw mechaniki klasycznej - zastępują je prawa mechanika wielorybów.

W pierwszej części naszego kursu będziemy studiować mechanikę Galileo-Newtona, tj. rozważ ruch ciał makroskopowych o prędkościach znacznie mniejszych niż prędkość c. W mechanice klasycznej powszechnie akceptowana jest koncepcja przestrzeni i czasu, opracowana przez I. Newtona i dominująca w naukach przyrodniczych w XVII-XIX wieku. Mechanika Galileusza-Newtona uważa przestrzeń i czas za obiektywne formy istnienia materii, ale w izolacji od siebie i od ruchu ciał materialnych, co odpowiadało poziomowi wiedzy tamtego czasu.

Mechanika podzielona jest na trzy działy: I) kinematyka; 2) dynamika; 3) statyka.

Kinematyka bada ruch ciał bez uwzględniania przyczyn, które powodują ten ruch.

Dynamika bada prawa ruchu ciał i przyczyny, które powodują lub zmieniają ten ruch.

Statyka bada prawa równowagi układu ciał. Jeśli znane są prawa ruchu ciał, to z nich można również ustalić prawa równowagi. Dlatego fizyka nie rozpatruje praw statyki w oderwaniu od praw dynamiki.

Mechanika do opisu ruchu ciał, w zależności od warunków konkretnych problemów, wykorzystuje różne modele fizyczne. Najprostszy model to punkt materialny- ciało o masie, której wymiary można pominąć w tym problemie. Pojęcie punkt materialny- abstrakcyjne, ale jego wprowadzenie ułatwia rozwiązywanie praktycznych problemów. Na przykład badając ruch planet na orbitach wokół Słońca, można je wziąć za punkty materialne.

Dowolne makroskopowe ciało lub układ ciał można mentalnie podzielić na małe oddziałujące ze sobą części, z których każda jest uważana za punkt materialny. Wtedy badanie ruchu dowolnego układu ciał sprowadza się do badania układu punktów materialnych. W mechanice najpierw bada się ruch jednego punktu materialnego, a następnie przechodzi się do badania ruchu układu punktów materialnych.

Pod wpływem ciał na siebie ciała mogą się deformować, to znaczy zmieniać swój kształt i rozmiar. Dlatego w mechanice wprowadza się kolejny model - absolutnie sztywne nadwozie. Ciało absolutnie sztywne to ciało, które w żadnych okolicznościach nie może się odkształcić i w każdych warunkach odległość między dwoma punktami (a dokładniej między dwiema cząstkami) tego ciała pozostaje stała.

Każdy ruch ciała sztywnego można przedstawić jako kombinację ruchów translacyjnych i obrotowych. Ruch postępowy to ruch, w którym każda linia prosta sztywno połączona z poruszającym się ciałem pozostaje równoległa do swojego pierwotnego położenia. Ruch obrotowy to ruch, w którym wszystkie punkty ciała poruszają się po okręgach, których środki leżą na tej samej linii prostej, zwanej osią obrotu.

Ruch ciał zachodzi w przestrzeni i czasie. Dlatego, aby opisać ruch punktu materialnego, trzeba wiedzieć, w jakich miejscach w przestrzeni znajdował się ten punkt iw jakich momentach przekroczył tę lub inną pozycję.

Położenie punktu materialnego określa się w stosunku do innego, dowolnie wybranego ciała, zwanego ciałem odniesienia. Jest z nim powiązany układ odniesienia - zestaw układu współrzędnych i zegar powiązany z ciałem odniesienia. W najczęściej używanym kartezjańskim układzie współrzędnych położenie punktu A w danym momencie w stosunku do tego układu charakteryzuje się trzema współrzędnymi x, tak oraz z lub wektor promienia r narysowany od początku układu współrzędnych do danego punktu (rys. 1).

Kiedy punkt materialny się porusza, jego współrzędne zmieniają się w czasie. W ogólnym przypadku jego ruch określają równania skalarne

x = x (t), y = y (t), z = z (t), (1.1)

równoważne równaniu wektorowemu

r = r(T). (1.2)

Równania (1.1) i odpowiednio (1.2) są nazywane równania kinematyczne ruch punkt materialny.

Nazywa się liczbę niezależnych współrzędnych, które całkowicie określają położenie punktu w przestrzeni liczba stopni swobody... Jeżeli punkt materialny porusza się swobodnie w przestrzeni, to, jak już wspomniano, ma trzy stopnie swobody (współrzędne x, y oraz z), jeśli porusza się po jakiejś powierzchni, to o dwa stopnie swobody, jeśli po pewnej linii, to o jeden stopień swobody.

Nie licząc T w równaniach (1.1) i (1.2) otrzymujemy równanie trajektorii punktu materialnego. Trajektoria ruch punktu materialnego - linia opisana przez ten punkt w przestrzeni. W zależności od kształtu trajektorii ruch może być prosty lub zakrzywiony.

Rozważ ruch punktu materialnego po dowolnej trajektorii (ryc. 2). Czas zaczniemy liczyć od momentu, gdy punkt był na pozycji A. Długość segmentu trajektorii AB, przemierzany przez punkt materialny od początku czasu nazywa się długa ścieżka s i jest funkcja skalarna czas:  s = s(T) .Wektor r = r -r 0, narysowany od początkowej pozycji poruszającego się punktu do jego pozycji w określonym czasie (przyrost wektora promienia punktu w rozważanym przedziale czasu) jest nazywany przemieszczenie.

W ruchu prostoliniowym wektor przemieszczenia pokrywa się z odpowiednim odcinkiem trajektorii i modułem przemieszczenia | r| jest równa przebytej odległości  s.

§ 2. Prędkość

Aby scharakteryzować ruch punktu materialnego, wprowadza się wielkość wektorową - prędkość, którą określa się jako szybkość ruch i jego kierunek w tym momencie.

Niech punkt materialny porusza się po jakiejś krzywoliniowej trajektorii, aby w danym momencie czasu T odpowiada wektorowi promienia r 0 (rys. 3). Przez krótki czas  T punkt minie ścieżkę  s i otrzyma elementarne (nieskończone) przemieszczenie r.

Wektor średniej prędkości jest stosunkiem przyrostu r wektora promienia punktu do przedziału czasu  T:

(2.1)

Kierunek wektora prędkości średniej pokrywa się z kierunkiem r. Z nieograniczonym spadkiem  Tśrednia prędkość dąży do wartości granicznej, która nazywa się prędkość chwilowa v:

Prędkość chwilowa v jest zatem wielkością wektorową równą pierwszej pochodnej wektora promienia poruszającego się punktu względem czasu. Ponieważ sieczna w granicy pokrywa się ze styczną, wektor prędkości v jest skierowany stycznie do trajektorii w kierunku ruchu (rys. 3). Gdy maleje  Tścieżka  s będzie się zbliżał | r | coraz bardziej, więc moduł natychmiastowa prędkość

Zatem moduł prędkości chwilowej jest równy pierwszej pochodnej drogi względem czasu:

(2.2)

Na nierówny ruch - moduł prędkości chwilowej zmienia się w czasie. W tym przypadku wartość skalarna  v - Średnia prędkość nierówny ruch:

Figa. 3 wynika z tego, że  v> | v |, ponieważ  s> |r |, i tylko w przypadku ruchu prostoliniowego

Jeśli wyrażenie d s = v D T (patrz wzór (2.2)) całkować w czasie w zakresie od T przed T + T, wtedy znajdujemy długość drogi przebytej przez punkt w czasie  T:

(2.3)

Kiedy jednolity ruch wartość liczbowa prędkości chwilowej jest stała; wtedy wyrażenie (2.3) przyjmuje postać

Długość drogi przebytej przez punkt w przedziale czasu od T 1 do T 2 jest podane przez całkę

§ 3. Przyspieszenie i jego elementy

W przypadku nierównego ruchu, ważne jest, aby wiedzieć, jak szybko zmienia się prędkość w czasie. Wielkość fizyczna, która charakteryzuje szybkość zmian prędkości pod względem wielkości i kierunku, to przyśpieszenie.

Rozważać ruch płaski, te. ruch, w którym wszystkie odcinki trajektorii punktu leżą na tej samej płaszczyźnie. Niech wektor v określi prędkość punktu A w tym momencie T. W tym czasie  T ruchomy punkt przeniesiony do pozycji V i uzyskał prędkość różną od v zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku i równą v 1 = v + v. Przesuń wektor v 1 do punktu A i znajdź v (ryc. 4).

Średnie przyspieszenie nierównomierny ruch w zakresie od T przed T + T nazywana jest wielkością wektorową równą stosunkowi zmiany prędkości v do przedziału czasu  T

Natychmiastowe przyspieszenie a (przyspieszenie) punktu materialnego w chwili czasu T będzie granica średniego przyspieszenia:

Zatem przyspieszenie a jest wielkością wektorową równą pierwszej pochodnej prędkości względem czasu.

Rozłóżmy wektor v na dwie składowe. Aby to zrobić, z punktu A(rys. 4) w kierunku prędkości v odkładamy wektor
moduł v 1. Oczywiście wektor
, równy
, określa zmianę prędkości w czasie  T modułowy:
... Drugi składnik
wektor v charakteryzuje zmianę prędkości w czasie  T w stronę.

Składowa styczna przyspieszenia

oznacza to, że jest równa pierwszej pochodnej modułu prędkości, określając w ten sposób szybkość zmian modulo prędkości.

Znajdźmy drugą składową przyspieszenia. Załóżmy, że punkt V wystarczająco blisko punktu A, dlatego s można uznać za łuk koła o pewnym promieniu r, który niewiele różni się od cięciwy AB. Następnie z podobieństwa trójkątów AOB oraz EAD następuje  v n /AB = v 1 / r, ale ponieważ AB = vT, następnie

W limicie w
dostwać
.

Ponieważ kąt EAD dąży do zera, a ponieważ trójkąt EAD równoramienne, a następnie kąt ADE między v i v n dąży do bezpośredniego. Dlatego dla wektorów v n i v są wzajemnie prostopadłe. Tax jako wektor prędkości jest skierowany stycznie do trajektorii, to wektor v n prostopadły do wektora prędkości skierowany jest do środka jego krzywizny. Druga składowa przyspieszenia równa

nazywa normalna składowa przyspieszenia i jest skierowany wzdłuż normalnej do trajektorii do środka jej krzywizny (dlatego jest również nazywany przyspieszenie dośrodkowe).

Pełne przyspieszenie ciało jest geometryczną sumą składowych stycznych i normalnych (ryc. 5):

Więc, styczny składnik przyspieszenia charakteryzuje tempo zmian prędkości modulo(ukierunkowany stycznie do trajektorii) oraz normalna składnik przyspieszenia - tempo zmian prędkości w kierunku(skierowany w stronę środka krzywizny trajektorii).

W zależności od składowych stycznych i normalnych przyspieszenia ruch można sklasyfikować w następujący sposób:

1)
, a n = 0 - ruch jednostajny prostoliniowy;

2)
, a n = 0 - prostoliniowy ruch równy. Z takim ruchem

Jeśli początkowy moment czasu T 1 = 0, a prędkość początkowa v = v T.I. Dobrze fizyka: [samouczek inżynierski i techniczny...

Instrukcja metodyczna nr 1 dla studentów I roku Wydziału Lekarskiego i Biologicznego semestr nr 1

Dokument

... (2,1 m; l = 10 m; 1,3 s) Literatura: Trofimowa TI Dobrze fizyka: Podręcznik. podręcznik dla uczelni -18 ... prędkość. (0.43) Literatura: Trofimowa TI Dobrze fizyka: Podręcznik. podręcznik dla uniwersytetów - ... o wpływie. () Literatura: Trofimowa TI Dobrze fizyka: Podręcznik. podręcznik dla uniwersytetów - ...

Podręcznik (wydanie 9, poprawione i powiększone, 2004) składa się z siedmiu części, które przedstawiają fizyczne podstawy mechaniki, fizyki molekularnej i termodynamiki, elektryczności i magnetyzmu, optyki, fizyki kwantowej atomów, cząsteczek i ciał stałych, fizyki jądra atomowego i cząstki elementarne. Kwestia łączenia oscylacji mechanicznych i elektromagnetycznych została racjonalnie rozwiązana. Logiczna ciągłość i związek między klasycznym a współczesna fizyka... są podane Pytania kontrolne i zadania do samodzielnego rozwiązania.
Dla studentów kierunków inżynieryjno-technicznych uczelni wyższych.

ELEMENTY KINEMATYKI.
Mechanika jest częścią fizyki, która bada prawa ruchu mechanicznego i przyczyny, które powodują lub zmieniają ten ruch. Ruch mechaniczny zmienia się w czasie? wzajemne porozumienie korpusy lub ich części.

Rozwój mechaniki jako nauki rozpoczyna się w III wieku. Pne, kiedy starożytny grecki naukowiec Archimedes (287 - 212 pne) sformułował prawo równowagi dźwigni i prawa równowagi ciał pływających. Podstawowe prawa mechaniki zostały ustanowione przez włoskiego fizyka i astronoma G. Galilei (1564-1642), a ostatecznie sformułowane przez angielskiego naukowca I. Newtona (1643-1727).

Galileo - Mechanika Newtona nazywana jest mechaniką klasyczną. Bada prawa ruchu ciał makroskopowych, których prędkości są małe w porównaniu z prędkością światła cw próżni. Prawa ruchu ciał makroskopowych o prędkościach porównywalnych z prędkością c są badane przez mechanikę relatywistyczną opartą na specjalnej teorii względności sformułowanej przez A. Einsteina (1879-1955). Do opisu ruchu ciał mikroskopijnych (pojedynczych atomów i cząstek elementarnych) nie można zastosować praw mechaniki klasycznej - zastępują je prawa mechaniki kwantowej.

SPIS TREŚCI
Przedmowa 2
Wprowadzenie 2
Przedmiot fizyki i jej związek z innymi naukami 2
Jednostki fizyczne 3
1 PODSTAWA FIZYCZNA MECHANIKI 4
Rozdział 1 Elementy kinematyki 4
§ 1. Modele w mechanice. System odniesienia. Trajektoria, długość drogi, wektor przemieszczenia 4
§ 2. Prędkość 6
§ 3. Przyspieszenie i jego elementy 7
§ 4. Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe 9
Rozdział 2 Dynamika punktu materialnego i ruch postępowy ciała sztywnego 11
§ 5. Pierwsze prawo Newtona. Waga. Siła 11
§ 6. Drugie prawo Newtona 11
§ 7. Trzecie prawo Newtona 13
§ 8. Siły tarcia 13
§ 9. Prawo zachowania pędu. Środek ciężkości 14
§ 10. Równanie ruchu ciała o zmiennej masie 16
Rozdział 3 Praca i energia 17
§jedenaście. Energia, praca, moc 17
§ 12. Energie kinetyczne i potencjalne 18
§ 13. Prawo zachowania energii 20
§ 14. Graficzne przedstawienie energii 22
§ 15. Wpływ ciał absolutnie elastycznych i niesprężystych 23
Rozdział 4 Mechanika nadwozi sztywnych 27
§ 16. Moment bezwładności 27
Sekcja 17. Energia kinetyczna obrót 28
§ 18. Moment mocy. Równanie dynamiki ruch obrotowy stałe 28
§ 19. Moment pędu a prawo konserwatorskie 29
§ 20. Darmowe osie... Żyroskop 32
§ 21. Odkształcenia bryły sztywnej 34
Rozdział 5 Grawitacja. Elementy teorii pola 36
§ 22. Prawa Keplera. Prawo powszechnego ciążenia 36
§ 23. Grawitacja i waga. Zerowa grawitacja 37
§ 24. Pole grawitacyjne i to napięcie 38
§ 25. Praca w polu grawitacyjnym. Potencjał pola grawitacyjnego 38
§ 26. Prędkości kosmiczne 40
§ 27. Nieinercyjne układy odniesienia. Siły bezwładności 40
Rozdział 6 Elementy mechaniki płynów 44
§ 28. Ciśnienie w cieczy i gazie 44
§ 29. Równanie ciągłości 45
§ 30. Równanie Bernoulliego i jego konsekwencje 46
§ 31. Lepkość (tarcie wewnętrzne). Reżimy laminarne i turbulentne przepływu płynu 48
§ 32. Metody określania lepkości 50
§ 33. Ruch ciał w cieczach i gazach 51
Rozdział 7 Elementy szczególnej (szczególnej) teorii względności 53
§ 34. Przemiany Galileusza. Mechaniczna zasada względności 53
§ 35. Postulaty szczególnej (szczególnej) teorii względności 54
§ 36. Przekształcenia Lorentza 55
§ 37. Konsekwencje przekształceń Lorentza 56
Sekcja 38. Odstęp między zdarzeniami 59
§ 39. Podstawowe prawo relatywistycznej dynamiki punktu materialnego 60
§ 40. Prawo stosunku masy i energii 61
2 PODSTAWY FIZYKI MOLEKULARNEJ I TERMODYNAMIKI 63
Rozdział 8 Molekularno-kinetyczna teoria gazów doskonałych 63
§ 41. Metody statystyczne i termodynamiczne. Doświadczone prawa dotyczące gazu doskonałego 63
§ 42. Clapeyron - równanie Mendelejewa 66
§ 43. Podstawowe równanie teorii molekularno-kinetycznej gazów doskonałych 67
§ 44. Prawo Maxwella o rozkładzie cząsteczek gazu doskonałego według prędkości i energii ruchu termicznego 69
§ 45. Formuła barometryczna. Rozkład Boltzmanna 71
§ 46. Średnia liczba zderzeń i średnia średnia droga swobodna cząsteczek 72
§ 47. Eksperymentalne uzasadnienie teorii kinetyki molekularnej 73
§ 48. Zjawiska transportu w układach termodynamicznie nierównowagowych 74
§ 48. Próżnia i sposoby jej uzyskiwania. Właściwości gazów ultrarozrzedzonych 76
Rozdział 9 Podstawy termodynamiki 78
§ 50. Liczba stopni swobody cząsteczki. Prawo równomiernego rozkładu energii w stopniach swobody cząsteczek 78
§ 51. Pierwsza zasada termodynamiki 79
§ 52. Praca gazu przy zmianie jego objętości 80
§ 53. Ciepło właściwe 81
§ 54. Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki do izoprocesów 82
§ 55. Proces adiabatyczny. Proces politropowy 84
§ 56. Proces o obiegu zamkniętym (cykl). Odwracalne i procesy nieodwracalne 86
§ 57. Entropia, jej interpretacja statystyczna i związek z prawdopodobieństwem termodynamicznym 87
§ 58. Druga zasada termodynamiki 89
§ 59. Silniki cieplne i maszyny chłodnicze. Cykl Carnota i jego wydajność dla gazu idealnego 90
Zadania 92
Rozdział 10 Rzeczywiste gazy, ciecze i ciała stałe 93
§ 60. Siły i energia potencjalna oddziaływania międzycząsteczkowego 93
§ 61. Równanie Van der Waalsa 94
§ 62. Izotermy Van der Waalsa i ich analiza 95
Sekcja 63. Energia wewnętrzna gazu rzeczywistego 97
§ 64. Efekt Joule'a-Thomsona 98
Sekcja 65. Skraplanie gazu 99
§ 66. Właściwości płynów. Napięcie powierzchniowe 100
Sekcja 67. Zwilżanie 102
§ 68. Ciśnienie pod zakrzywioną powierzchnią cieczy 103
§ 69. Zjawiska kapilarne 104
§ 70. Ciała stałe. Mono- i polikryształy 104
§ 71. Rodzaje ciał krystalicznych 105
§ 72. Wady kryształów 109
§ 73. Pojemność cieplna ciał stałych 110
§ 74. Odparowanie, sublimacja, topienie i krystalizacja. Ciała amorficzne 111
§ 75. Przemiany fazowe I i II rodzaju 113
§ 76. Schemat stanu. Potrójny punkt 114
Zadania 115
3 ELEKTRYCZNOŚĆ I ELEKTROMAGNETYZM 116
Rozdział 11 Elektrostatyka 116
§ 77. Prawo zachowania ładunku elektrycznego 116
Sekcja 78. Prawo Coulomba 117
§ 79. Pole elektrostatyczne. Natężenie pola elektrostatycznego 117
§ 80. Zasada superpozycji pól elektrostatycznych. Pole dipolowe 119
§ 81. Twierdzenie Gaussa dla pola elektrostatycznego w próżni 120
§ 82. Zastosowanie twierdzenia Gaussa do obliczania niektórych pól elektrostatycznych w próżni 122
§ 83. Obieg wektora natężenia pola elektrostatycznego 124
§ 84. Potencjał pola elektrostatycznego 125
§ 85. Napięcie jako gradient potencjału. Powierzchnie ekwipotencjalne 126
§ 86. Obliczanie różnicy potencjałów od natężenia pola 127
§ 87. Rodzaje dielektryków. Polaryzacja dielektryków 128
§ 88. Polaryzacja. Natężenie pola w dielektryku 129
§ 88. Przemieszczenie elektryczne. Twierdzenie Gaussa dla pola elektrostatycznego w dielektryku 130
§ 90. Warunki na styku dwóch mediów dielektrycznych 131
§ 91. Ferroelektryki 132
§ 92. Przewodniki w polu elektrostatycznym 134
§ 93. Moc elektryczna izolowanego przewodu 136
Sekcja 94. Kondensatory 136
§ 95. Energia układu ładunków, przewodnika samotnego i kondensatora. Energia pola elektrostatycznego 138
Zadania 140
Rozdział 12 Stały prąd elektryczny 141
§ 96. Prąd elektryczny, siła i gęstość prądu 141
Artykuł 97. Siły zewnętrzne. Siła elektromotoryczna i napięcie 142
§ 98. Prawo Ohma. Rezystancja przewodów 143
§ 99. Praca i moc prądu. Prawo Joule'a - Lenz 144
Sekcja 100. Prawo Ohma dla niejednorodnego odcinka łańcucha 145
§ 101. Zasady Kirchhoffa dla rozgałęzionych łańcuchów 146
Przypadki 148
Rozdział 13 Prądy elektryczne w metalach, próżni i gazach 148
§ 102. Elementarna klasyczna teoria przewodnictwa elektrycznego metali 148
§ 103. Wyprowadzenie podstawowych praw prądu elektrycznego w klasycznej teorii przewodnictwa elektrycznego metali 149
§ 104. Funkcja pracy elektronów z metalu 151
§ 105. Zjawiska emisji i ich zastosowanie 152
§ 106. Jonizacja gazów. Niesamodzielne wyładowanie gazowe 154
§ 107. Samowystarczalny zrzut gazu i jego rodzaje 155
§ 108. Plazma i jej właściwości 158
Przypadki 159
Rozdział 14 Pole magnetyczne 159
§ 109. Pole magnetyczne i jego charakterystyka 159
Sekcja 110. Prawo Bio - Savart - Laplace i jego zastosowanie do obliczeń pole magnetyczne 162
Sekcja 111. Prawo Ampera. Oddziaływanie prądów równoległych 163
§ 112. Stała magnetyczna. Jednostki indukcji magnetycznej i natężenia pola magnetycznego 164
§ 113. Pole magnetyczne poruszającego się ładunku 165
§ 114. Działanie pola magnetycznego na poruszający się ładunek 166
§ 115. Ruch naładowanych cząstek w polu magnetycznym 166
§ 116. Akceleratory cząstek naładowanych 167
§ 117. Efekt Halla 169
§ 118. Obieg wektora B pola magnetycznego w próżni 169
§ 119. Pola magnetyczne solenoidu i toroidu 171
§ 120. Strumień wektora indukcji magnetycznej. Twierdzenie Gaussa dla pola B 172
§ 121. Praca nad poruszaniem przewodnika i obwodu prądem w polu magnetycznym 172
Przypadki 174
Rozdział 15 Indukcja elektromagnetyczna 174
§122. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej (eksperymenty Faradaya) 174
§ 123. Prawo Faradaya i jego wyprowadzenie z prawa zachowania energii 175
§ 124. Obrót ramy w polu magnetycznym 177
§ 125. Prądy wirowe (prądy Foucaulta) 177
§ 126. Indukcyjność obwodu. Indukcja własna 178
§ 127. Prądy podczas otwierania i zamykania obwodu 179
§ 128. Wzajemna indukcja 181
§ 129. Transformatory 182
§ 130. Energia pola magnetycznego 183
Rozdział 16 Magnetyczne właściwości materii 184
§ 131. Momenty magnetyczne elektronów i atomów 184
§ 132. Dia- i paramagnetyzm 186
§ 133. Magnetyzacja. Pole magnetyczne w materii 187
§ 134. Warunki na styku dwóch magnesów 189
§ 135. Ferromagnesy i ich właściwości 190
§ 136. Natura ferromagnetyzmu 191
Rozdział 17 Podstawy teorii Maxwella dla pola elektromagnetycznego 193
§ 137. Pole elektryczne wirowe 193
Sekcja 138. Prąd polaryzacji 194
§ 139. Równania Maxwella dla pola elektromagnetycznego 196
4 WIBRACJE I FALE 198
Rozdział 18 Drgania mechaniczne i elektromagnetyczne 198
§ 140. Drgania harmoniczne i ich charakterystyka 198
§ 141. Drgania harmoniczne mechaniczne 200
§ 142. Oscylator harmoniczny. Wahadełka sprężynowe, fizyczne i matematyczne 201
§ 143. Drgania harmoniczne swobodne w obwodzie oscylacyjnym 203
§ 144. Dodatek drgania harmoniczne w tym samym kierunku i tej samej częstotliwości. Bije 205
§ 145. Dodanie drgań wzajemnie prostopadłych 206
§ 146. Równanie różniczkowe drgań swobodnych tłumionych (mechanicznych i elektromagnetycznych) i jego rozwiązanie. Samooscylacja 208
§ 147. Równanie różniczkowe oscylacji wymuszonych (mechanicznych i elektromagnetycznych) i jego rozwiązanie 211
§ 148. Amplituda i faza oscylacji wymuszonych (mechanicznych i elektromagnetycznych). Rezonans 213
Sekcja 148. Prąd przemienny 215
§ 150. Rezonans napięć 217
§ 151. Rezonans prądów 218
§ 152. Moc alokowana w obwodzie prądu przemiennego 219
Rozdział 19 Elastyczne fale 221
§ 153. Procesy falowe. Fale podłużne i poprzeczne 221
§ 154. Równanie fali biegnącej. Prędkość fazowa. Równanie fali 222
§ 155. Zasada superpozycji. Stawka grupowa 223
§ 156. Interferencja fal 224
§ 157. Fale stojące 225
§ 158. Fale dźwiękowe 227
S 159. Efekt Dopplera w akustyce 228
Sekcja 160. Ultradźwięki i ich zastosowanie 229
Rozdział 20 Fale elektromagnetyczne 230
§ 161. Nabycie eksperymentalne fale elektromagnetyczne 230
§ 162. Równanie różniczkowe fali elektromagnetycznej 232
§ 163. Energia fal elektromagnetycznych. Impuls elektromagnetyczny 233
§ 164. Promieniowanie dipola. Zastosowanie fal elektromagnetycznych 234
5 OPTYKA. KWANTOWA CHARAKTER PROMIENIOWANIA 236
Rozdział 21 Elementy optyki geometrycznej i elektronicznej 236
§ 165. Podstawowe prawa optyki. Całkowite odbicie 236
§ 166. Cienkie soczewki. Obrazowanie obiektów za pomocą soczewek 238
§ 187. Aberracje (błędy) układów optycznych 241
§ 168. Podstawowe wielkości fotometryczne i ich jednostki 242
§ 189. Elementy optyki elektronicznej 243
Rozdział 22 Zakłócenia światła 245
§ 170. Rozwój wyobrażeń o naturze światła 245
§ 171. Spójność i monochromatyczność fal świetlnych 248
§ 172. Zakłócenie światła 249
§ 173. Metody obserwacji interferencji światła 250
§ 174. Interferencja światła w cienkich warstwach 252
§ 175. Zastosowanie interferencji światła 254
Rozdział 23 Dyfrakcja światła 257
§ 176. Zasada Huygensa - Fresnel 257
§ 177. Sposób stosowania stref Fresnela. Prostoliniowa propagacja światła 258
§ 178. Dyfrakcja Fresnela na okrągłym otworze i dysku 260
§ 178. Dyfrakcja Fraunhofera na jednej szczelinie 261
§ 180. Dyfrakcja Fraunhofera na siatce dyfrakcyjnej 263
§ 181. Krata przestrzenna. Rozpraszanie światła 265
§ 182. Dyfrakcja na siatce przestrzennej. Formuła Wolfe'a - Braggs 266
§ 183. Rozdzielczość urządzeń optycznych 267
§ 184. Pojęcie holografii 268
Rozdział 24 Oddziaływanie fal elektromagnetycznych z materią 27 0
§ 185. Rozproszenie światła 270
§ 186. Elektroniczna teoria rozproszenia światła 271
§ 187. Pochłanianie (pochłanianie) światła 273
§ 188. Efekt Dopplera 274
§ 189. Wawiłow - promieniowanie Czerenkowa 275
Rozdział 25 Polaryzacja światła 276
§ 190. Światło naturalne i spolaryzowane 276
§ 191. Polaryzacja światła podczas odbicia i załamania na granicy dwóch dielektryków 278
§ 192. Podwójne załamanie 279
§ 193. Pryzmaty polaryzacyjne i polaroidy 280
§ 194. Analiza światła spolaryzowanego 282
§ 195. Sztuczna anizotropia optyczna 283
§ 196. Obrót płaszczyzny polaryzacji 284
Rozdział 26 Kwantowa natura promieniowania 285
Sekcja 197. Promieniowanie cieplne i jego cechy 285
Sekcja 188. Prawo Kirchhoffa 287
§ 199. Prawa Stefana - Wysiedlenie Boltzmanna i Vin 288
§ 200. Wzory Rayleigha-Jeansa i Plancka 288
§ 201. Pirometria optyczna. Termiczne źródła światła 291
§ 202. Rodzaje efektu fotoelektrycznego. Prawa zewnętrznego efektu fotoelektrycznego 292
§ 203. Równanie Einsteina dla zewnętrznego efektu fotoelektrycznego. Eksperymentalne potwierdzenie kwantowych właściwości światła 294
§ 204. Zastosowanie efektu fotoelektrycznego 296
§ 205. Masa i pęd fotonu. Lekki nacisk 297
§ 206. Efekt Comptona i jego elementarna teoria 298
§ 207. Jedność właściwości korpuskularnych i falowych” promieniowanie elektromagnetyczne 299
6 ELEMENTÓW FIZYKI KWANTOWEJ ATOMÓW, CZĄSTECZEK I STAŁYCH 300
Rozdział 27 Teoria atomu wodoru według Bohra 300
§ 208. Modele atomu Thomsona i Rutherforda 300
§ 209. Widmo liniowe atomu wodoru 301
§ 210. Postulaty Bohra 302
§ 211. Eksperymenty Franka i Hertza 303
§ 212. Widmo atomu wodoru według Bohra 304
Rozdział 28 Elementy mechaniki kwantowej 306
§ 213. Dualizm korpuskularno-falowy własności materii 306
§ 214. Niektóre właściwości fal da Broglie 308
§ 215. Związek niepewności 308
§ 216. Funkcja falowa i jej znaczenie statystyczne 311
Sekcja 217. Równanie ogólne Schrödingera. Równanie Schrödingera dla stanów stacjonarnych 312
§ 218. Zasada przyczynowości w mechanice kwinta 314
§ 219. Ruch cząstki swobodnej 314
§ 220. Cząstka w jednowymiarowej prostokątnej „studni potencjału” o nieskończenie wysokich „ścianach” 315
§ 221. Przejście cząstki przez potencjalną barierę. Efekt tunelu 317
§ 222. Liniowy oscylator harmoniczny w mechanice kwantowej 320
Rozdział 29 Elementy współczesnej fizyki atomów i cząsteczek 321
§ 223. Atom wodoru w mechanice kwantowej 321
§ 224.1s-stan elektronu w atomie wodoru 324
§ 225. Spin elektronu. Zakręć numer kwantowy 325
§ 226. Zasada nierozróżnialności cząstek identycznych. Fermiony i bozony 326
§ 227. Zasada Pauliego. Rozkład elektronów w atomie w stanach 327
Sekcja 228. Układ okresowy elementy Mendelejewa 328
§ 229. Widma rentgenowskie 330
§ 230. Cząsteczki: wiązania chemiczne, pojęcie poziomów energetycznych 332
§ 231. Widma molekularne. Rozproszenie Ramana 333
§ 232. Przejęcie. Emisja spontaniczna i stymulowana 334
§ 233. Optyczne generatory kwantowe (lasery) 335
Rozdział 30 Elementy statystyki kwantowej 338
§ 234. Statystyka kwantowa. Przestrzeń fazowa. Funkcja dystrybucji 338
§ 235. Pojęcie statystyki kwantowej Bose - Einstein i Fermi - Dirac 339
§ 236. Zdegenerowany gaz elektronowy w metalach 340
§ 237. Pojęcie kwantowej teorii pojemności cieplnej. fonony 341
§ 238. Wnioski z kwantowej teorii przewodnictwa elektrycznego metali 342
§ 239. Nadprzewodnictwo. Zrozumienie efektu Josephsona 343
Rozdział 31 Elementy fizyki ciała stałego 345
§ 240. Pojęcie teorii pasmowej ciał stałych 345
§ 241. Metale, dielektryki i półprzewodniki według teorii pasmowej 346
§ 242. Przewodnictwo własne półprzewodników 347
§ 243. Przewodność domieszkowa półprzewodników 350
§ 244. Fotoprzewodnictwo półprzewodników 352
§ 245. Luminescencja ciał stałych 353
§ 246. Kontakt dwóch metali według teorii pasmowej 355
§ 247. Zjawiska termoelektryczne i ich zastosowanie 356
§ 248. Prostowanie na styku metal - półprzewodnik 358
§ 249. Styk półprzewodników elektronicznych i dziurowych (p-n-junction) 360
§ 250. Diody i triody półprzewodnikowe (tranzystory) 362
7 ELEMENTÓW FIZYKI JĄDKA ATOMOWEGO I CZĄSTECZEK ELEMENTARNYCH 364
Rozdział 32 Elementy atomowej fizyki jądrowej 364
§ 251. Wielkość, skład i ładunek jądra atomowego. Liczby masowe i ładunkowe 364
§ 252. Wada masy i energia wiązania jądra 365
§ 253. Spin jądra i jego moment magnetyczny 366
Sekcja 254. Siły jądrowe... Modele jądra 367
§ 255. Promieniowanie promieniotwórcze i jego rodzaje 368
§ 256. Prawo rozpadu promieniotwórczego. Zasady offsetu 369
§ 257. Prawa -rozpadu 370
§ 258. Próchnica. Neutrino 372
§ 259. Promieniowanie gamma i jego właściwości 373
§ 260. Pochłanianie rezonansowe promieniowania  (efekt Mössbauera *) 375
§ 261. Metody obserwacji i rejestracji promieniowania radioaktywnego i cząstek 376
§ 262. Reakcje jądrowe i ich główne typy 379
§ 263. Pozyton. Rozkład. Chwytak elektroniczny 381
§ 264. Odkrycie neutronu. Reakcje jądrowe pod wpływem neutronów 382
§ 265. Reakcja rozszczepienia jądrowego 383
§ 266. Reakcja łańcuchowa rozszczepienia 385
§ 267. Pojęcie energetyki jądrowej 386
§ 268. Reakcja fuzji jąder atomowych. Problem kontrolowanych reakcji termojądrowych 388
Rozdział 33 Elementy fizyki cząstek elementarnych 390
§ 269. Promieniowanie kosmiczne 390
§ 270. Miony i ich właściwości 391
§ 271. Mezony i ich właściwości 392
§ 272. Rodzaje oddziaływań cząstek elementarnych 393
Sekcja 273. Cząstki i antycząstki 394
§ 274. Hiperony. Obcość i parzystość cząstek elementarnych 396
§ 275. Klasyfikacja cząstek elementarnych. Kwarki 397
WNIOSEK 400
PODSTAWOWE PRAWA I WZORY 402
INDEKS PRZEDMIOTÓW 413.

Wydanie 11, skasowane. - M .: 2006.- 560 s.

Podręcznik (wydanie 9, poprawione i powiększone, 2004) składa się z siedmiu części, które przedstawiają fizyczne podstawy mechaniki, fizyki molekularnej i termodynamiki, elektryczności i magnetyzmu, optyki, fizyki kwantowej atomów, cząsteczek i ciał stałych, fizyki jądra atomowego i cząstki elementarne. Kwestia łączenia oscylacji mechanicznych i elektromagnetycznych została racjonalnie rozwiązana. Ustalono logiczną ciągłość i związek między fizyką klasyczną a nowoczesną. Podane są pytania kontrolne i zadania do samodzielnego rozwiązania.

Dla studentów kierunków inżynieryjno-technicznych uczelni wyższych.

Format: pdf / zip (11- wyd., 2006, 560.)

Rozmiar: 6 Mb

Pobierać:

RGhost

1. Fizyczne podstawy mechaniki.
Rozdział 1. Elementy kinematyki

§ 1. Modele w mechanice. System odniesienia. Trajektoria, długość drogi, wektor przemieszczenia

§ 2. Prędkość

§ 3. Przyspieszenie i jego elementy

§ 4. Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe

Zadania

Rozdział 2. Dynamika punktu materialnego i ruch postępowy ciała sztywnego Siła

§ 6. Drugie prawo Newtona

§ 7. Trzecie prawo Newtona

§ 8. Siły tarcia

§ 9. Prawo zachowania pędu. Środek masy

§ 10. Równanie ruchu ciała o zmiennej masie

Zadania

Rozdział 3. Praca i energia

§ 11. Energia, praca, moc

§ 12. Energie kinetyczne i potencjalne

§ 13. Prawo zachowania energii

§ 14. Graficzna reprezentacja energii

§ 15. Wpływ ciał absolutnie elastycznych i niesprężystych

Zadania

Rozdział 4. Mechanika nadwozi sztywnych

§ 16. Moment bezwładności

§ 17. Kinetyczna energia rotacji

§ 18. Moment mocy. Równanie dynamiki ruchu obrotowego ciała sztywnego.

§ 19. Moment impulsu i prawo jego zachowania”
§ 20. Wolne siekiery. Żyroskop
§ 21. Odkształcenia bryły sztywnej
Zadania

Rozdział 5. Grawitacja. Elementy teorii pola
§ 22. Prawa Keplera. Prawo powszechnego ciążenia
§ 23. Grawitacja i waga. Nieważkość .. 48 y 24. Pole grawitacyjne i jego natężenie
§ 25. Praca w polu grawitacyjnym. Potencjał pola grawitacyjnego
§ 26. Prędkości kosmiczne

§ 27. Nieinercyjne układy odniesienia. Siły bezwładności
Zadania

Rozdział 6. Elementy mechaniki płynów
§ 28. Ciśnienie w cieczy i gazie
§ 29. Równanie ciągłości
§ 30. Równanie Bernoulla i konsekwencje z niego
§ 31. Lepkość (tarcie wewnętrzne). Reżimy przepływu laminarnego i turbulentnego
§ 32. Metody określania lepkości
§ 33. Ruch ciał w cieczach i gazach

Zadania
Rozdział 7. Elementy szczególnej (szczególnej) teorii względności
§ 35. Postulaty szczególnej (szczególnej) teorii względności”
§ 36. Przekształcenia Lorentza
§ 37. Konsekwencje przekształceń Lorentza
Sekcja 38. Odstęp między wydarzeniami
§ 39. Podstawowe prawo relatywistycznej dynamiki punktu materialnego”
§ 40. Prawo stosunku masy i energii
Zadania

2. Podstawy fizyki molekularnej i termodynamiki
Rozdział 8. Molekularno-kinetyczna teoria gazów doskonałych
§ 41. Metody badawcze. Doświadczone prawa gazu doskonałego
§ 42. Równanie Clapeyrona - Mendelejewa
§ 43. Podstawowe równanie teorii molekularno-kinetycznej gazów doskonałych
§ 44. Prawo Maxwella dotyczące rozkładu cząsteczek gazu doskonałego według prędkości i energii ruchu termicznego
§ 45. Formuła barometryczna. Dystrybucja Boltzmanna
§ 46. Średnia liczba zderzeń i średnia średnia droga wolna cząsteczek
§ 47. Eksperymentalne uzasadnienie teorii kinetyki molekularnej
§ 48. Zjawiska transportu w układach termodynamicznie nierównowagowych
§ 49. Próżnia i sposoby jej uzyskiwania. Właściwości gazów ultrarozrzedzonych
Zadania

Rozdział 9. Podstawy termodynamiki.
§ 50. Liczba stopni swobody cząsteczki. Prawo równomiernego rozkładu energii w stopniach swobody cząsteczek
§ 51. Pierwsza zasada termodynamiki
§ 52. Praca gazu przy zmianie jego objętości
§ 53. Pojemność cieplna
§ 54. Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki do izoprocesów
§ 55. Proces adiabatyczny. Proces politropowy
§ 57. Entropia, jej interpretacja statystyczna i związek z prawdopodobieństwem termodynamicznym
§ 58. Druga zasada termodynamiki
§ 59. Silniki cieplne i maszyny chłodnicze Cykl Carnota i jego wydajność dla gazu doskonałego
Zadania
Rozdział 10. Rzeczywiste gazy, ciecze i ciała stałe
§ 61. Równanie Van der Waalsa
§ 62. Izotermy Van der Waalsa i ich analiza
§ 63. Energia wewnętrzna gazu rzeczywistego
§ 64. Efekt Joule'a-Thomsona
Sekcja 65. Skraplanie gazów
§ 66. Właściwości płynów. Napięcie powierzchniowe
Sekcja 67. Zwilżanie
§ 68. Ciśnienie pod zakrzywioną powierzchnią cieczy
§ 69. Zjawiska kapilarne
§ 70. Ciała stałe. Mono- i polikryształy
§ 71. Rodzaje ciał krystalicznych
§ 72. Wady kryształów
§ 75. Przemiany fazowe pierwszego i drugiego rodzaju
§ 76. Schemat stanu. Potrójny punkt
Zadania

3. Elektryczność i magnetyzm
Rozdział 11. Elektrostatyka
§ 77. Prawo zachowania ładunku elektrycznego
Sekcja 78. Prawo Coulomba
§ 79. Pole elektrostatyczne. Siła pola elektrostatycznego
§ 80. Zasada superpozycji pól elektrostatycznych. Pole dipolowe
§ 81. Twierdzenie Gaussa dla pola elektrostatycznego w próżni
§ 82. Zastosowanie twierdzenia Gaussa do obliczania niektórych pól elektrostatycznych w próżni
§ 83. Obieg wektora natężenia pola elektrostatycznego
§ 84. Potencjał pola elektrostatycznego
§ 85. Napięcie jako gradient potencjału. Powierzchnie ekwipotencjalne
§ 86. Obliczanie różnicy potencjałów od natężenia pola
§ 87. Rodzaje dielektryków. Polaryzacja dielektryczna
§ 88. Polaryzacja. Natężenie pola w dielektryku
§ 89. Mieszanie elektryczne. Twierdzenie Gaussa dla pola elektrostatycznego w dielektryku
§ 90. Warunki na styku dwóch mediów dielektrycznych
§ 91. Ferroelektryki
§ 92. Przewodniki w polu elektrostatycznym
§ 93. Pojemność elektryczna izolowanego przewodu
§ 94. Kondensatory
§ 95. Energia układu ładunków, przewodnika samotnego i kondensatora. Energia pola elektrostatycznego
Zadania
Rozdział 12. Stały prąd elektryczny
§ 96. Prąd elektryczny, siła i gęstość prądu
Artykuł 97. Siły zewnętrzne. Siła elektromotoryczna i napięcie
§ 98. Prawo Ohma. Rezystancja przewodu

Sekcja 99 praca i moc Prawo Joule'a-Lenza
§ 100. Prawo Ohma dla niejednorodnego odcinka łańcucha
§ 101. Zasady Kirchhoffa dla rozgałęzionych łańcuchów
Zadania
Rozdział 13. Prądy elektryczne w metalach, próżni i gazach
§ 104. Funkcja pracy elektronów z metalu
§ 105. Zjawiska emisji i ich zastosowanie
§ 106. Jonizacja gazów. Niesamodzielne wyładowanie gazowe
§ 107. Niezależny zrzut gazu i jego rodzaje
§ 108. Plazma i jej właściwości
Zadania

Rozdział 14. Pole magnetyczne.
§ 109. Pole magnetyczne i jego charakterystyka
§ 110. Prawo Bio - Savart - Laplace i jego zastosowanie do obliczania pola magnetycznego
Sekcja 111. Prawo Ampera. Oddziaływanie prądów równoległych
§ 112. Stała magnetyczna. Jednostki indukcji magnetycznej i natężenia pola magnetycznego
§ 113. Pole magnetyczne poruszającego się ładunku
§ 114. Działanie pola magnetycznego na poruszający się ładunek
§ 115. Ruch naładowanych cząstek w polu magnetycznym
§ 117. Efekt Halla
§ 118. Obieg wektora B pola magnetycznego w próżni
§ 119. Pola magnetyczne solenoidu i toroidu
§ 121. Praca nad poruszaniem przewodnika i obwodu z prądem w polu magnetycznym
Zadania

Rozdział 15. Indukcja elektromagnetyczna
§ 122. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej (eksperymenty Faradaya
§ 123. Prawo Faradaya i jego wyprowadzenie z prawa zachowania energii
§ 125. Prądy wirowe (prądy Foucaulta
§ 126. Indukcyjność obwodu. Samoindukcja
§ 127. Prądy podczas otwierania i zamykania obwodu
§ 128. Wzajemna indukcja
§ 129. Transformatory
§130. Energia pola magnetycznego
domki
Rozdział 16. Magnetyczne właściwości materii
§ 131. Momenty magnetyczne elektronów i atomów
§ 132. Dno i paramagnetyzm
§ 133. Magnetyzacja. Pole magnetyczne w materii
§ 134. Warunki na styku dwóch magnesów
§ 135. Ferromagnesy i ich właściwości

§ 136. Natura ferromagnetyzmu
Zadania
Rozdział 17. Podstawy teorii Maxwella dla elektromagnetycznego zera
§ 137. Pole elektryczne wirowe
Sekcja 138. Prąd polaryzacji
§ 139. Równania Maxwella dla pola elektromagnetycznego

4. Drgania i fale.
Rozdział 18. Drgania mechaniczne i elektromagnetyczne
§ 140. Drgania harmoniczne i ich charakterystyka
§ 141. Mechaniczne drgania harmoniczne
§ 142. Oscylator harmoniczny. Wahadełka sprężynowe, fizyczne i matematyczne
§ 144. Dodanie oscylacji harmonicznych o tym samym kierunku i tej samej częstotliwości. Uderzenia
§ 145. Dodawanie wzajemnie prostopadłych drgań
§ 146. Równanie różniczkowe drgań swobodnych tłumionych (mechanicznych i elektromagnetycznych) i jego rozwiązanie. Samooscylacje
§ 147. Równanie różniczkowe drgań wymuszonych (mechanicznych i elektromagnetycznych) i jego rozwiązanie
§ 148. Amplituda i faza oscylacji wymuszonych (mechanicznych i elektromagnetycznych). Rezonans
§ 149. Prąd przemienny
§ 150. Rezonans naprężeń
§ 151. Rezonans prądów
§ 152. Moc alokowana w obwodzie prądu przemiennego
Zadania

Rozdział 19. Fale sprężyste.
§ 153. Procesy falowe. Fale podłużne i poprzeczne
§ 154. Równanie fali biegnącej. Prędkość fazowa. Równanie falowe

§ 155. Zasada superpozycji. Prędkość grupowa
§ 156. Zakłócenia fal
§ 157. Fale stojące
§ 158. Fale dźwiękowe
§ 159. Efekt Dopplera w akustyce
Sekcja 160. Ultrasonografia i jej zastosowanie

Zadania

Rozdział 20. Fale elektromagnetyczne.
§ 161. Eksperymentalna produkcja fal elektromagnetycznych
§ 162. Równanie różniczkowe fali elektromagnetycznej

§ 163. Energia fal elektromagnetycznych. Impuls pola elektromagnetycznego

§ 164. Promieniowanie dipola. Zastosowanie fal elektromagnetycznych
Zadania

5. Optyka. Kwantowa natura promieniowania.

Rozdział 21. Elementy optyki geometrycznej i elektronicznej.
§ 165. Podstawowe prawa optyki. Pełne odbicie
§ 166. Cienkie soczewki. Obraz obiektów za pomocą soczewek
§ 167. Aberracje (błędy) układów optycznych
§ 168. Podstawowe wielkości fotometryczne i ich jednostki
Zadania
Rozdział 22. Interferencja światła
§ 170. Rozwój wyobrażeń o naturze światła
§ 171. Spójność i monochromatyczność fal świetlnych
§ 172. Interferencja światła
§ 173. Metody obserwacji interferencji światła
§ 174. Interferencja światła w cienkich warstwach
§ 175. Zastosowanie interferencji światła
Rozdział 23. Dyfrakcja światła
§ 177. Sposób stosowania stref Fresnela. Prostoliniowa propagacja światła
§ 178. Dyfrakcja Fresnela na okrągłym otworze i dysku
§ 179. Dyfrakcja Fraunhofera na jednej szczelinie
§ 180. Dyfrakcja Fraunhofera na siatce dyfrakcyjnej
§ 181. Krata przestrzenna. Rozpraszanie światła
§ 182. Dyfrakcja na siatce przestrzennej. Wzór Wolfe'a - Braggs
§ 183. Rozdzielczość urządzeń optycznych
§ 184. Pojęcie holografii
Zadania

Rozdział 24. Oddziaływanie fal elektromagnetycznych z materią.
§ 185. Rozproszenie światła
§ 186. Elektroniczna teoria rozproszenia światła
§ 188. Efekt Dopplera
§ 189. Promieniowanie Wawiłow - Czerenkowa

Zadania
Rozdział 25. Polaryzacja światła
§ 190. Światło naturalne i spolaryzowane
§ 191. Polaryzacja światła podczas odbicia i załamania na granicy dwóch dielektryków
§ 192. Podwójne załamanie
§ 193. Pryzmaty polaryzacyjne i polaroidy
§ 194. Analiza światła spolaryzowanego

§ 195. Sztuczna anizotropia optyczna
§ 196. Obrót płaszczyzny polaryzacji

Zadania

Rozdział 26. Kwantowa natura promieniowania.
§ 197. Promieniowanie cieplne i jego charakterystyka.

§ 198. Prawo Kirchhoffa
§ 199. Prawa Stefana - Wysiedlenie Boltzmanna i Vin

§ 200. Formuły Rayleigha-Jeansa i Plancka.
§ 201. Pirometria optyczna. Termiczne źródła światła
§ 203. Równanie Einsteina dla zewnętrznego efektu fotoelektrycznego. Eksperymentalne potwierdzenie kwantowych właściwości światła
§ 204. Zastosowanie efektu fotoelektrycznego
§ 205. Masa i pęd fotonu. Lekki nacisk
§ 206. Efekt Comptona i jego elementarna teoria
§ 207. Jedność właściwości korpuskularnych i falowych promieniowania elektromagnetycznego
Zadania

6. Elementy fizyki kwantowej

Rozdział 27. Teoria atomu wodoru według Bohra.

§ 208. Modele atomu Thomsona i Rutherforda
§ 209. Widmo liniowe atomu wodoru
§ 210. Postulaty Bohra
§ 211. Eksperymenty Franka w Hertz
§ 212. Widmo atomu wodoru według Bohr

Zadania

Rozdział 28. Elementy mechaniki kwantowej
§ 213. Dualizm korpuskularno-falowy własności materii
§ 214. Niektóre własności fal de Broglie
§ 215. Związek niepewności
§ 216. Funkcja falowa i jej znaczenie statystyczne
§ 217. Ogólne równanie Schrödingera. Równanie Schrödingera dla stanów stacjonarnych
§ 218. Zasada przyczynowości w mechanice kwantowej
§ 219. Ruch cząstki swobodnej
§ 222. Liniowy oscylator harmoniczny w mechanice kwantowej
Zadania
Rozdział 29. Elementy współczesnej fizyki atomów t molekuły
§ 223. Atom wodoru w mechanice kwantowej
§ 224. L-spalanie elektronu w atomie wodoru
§ 225. Spin elektronu. Zakręć liczbę kwantową
§ 226. Zasada nierozróżnialności cząstek identycznych. Fermiony i bozony
Mendelejew
§ 229. Widma rentgenowskie
§ 231. Widma molekularne. Rozpraszanie światła Ramana
§ 232. Wchłanianie, emisja spontaniczna i stymulowana
(lasery
Zadania
Rozdział 30. Elementy statystyki kwantowej
§ 234. Statystyka kwantowa. Przestrzeń fazowa. Funkcja dystrybucyjna
§ 235. Pojęcie statystyki kwantowej Bosego - Einsteina i Fermiego - Dirac
§ 236. Zdegenerowany gaz elektronowy w metalach
§ 237. Pojęcie kwantowej teorii pojemności cieplnej. fonole
§ 238. Wnioski z kwantowej teorii przewodnictwa elektrycznego metali
! Efekt Josephsona
Zadania
Rozdział 31. Elementy fizyki ciała stałego
§ 240. Pojęcie teorii pasmowej ciał stałych
§ 241. Metale, dielektryki i półprzewodniki według teorii pasmowej
§ 242. Przewodnictwo własne półprzewodników
§ 243. Przewodnictwo domieszkowe półprzewodników
§ 244. Fotoprzewodnictwo półprzewodników
§ 245. Luminescencja ciał stałych
§ 246. Kontakt dwóch metali według teorii pasmowej
§ 247. Zjawiska termoelektryczne i ich zastosowanie
§ 248. Prostowanie na styku metal-półprzewodnik
§ 250. Diody i triody półprzewodnikowe (tranzystory
Zadania

7. Elementy fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.

Rozdział 32. Elementy fizyki jądra atomowego.

§ 252. Defekt masy i energia wiązania, jądro

§ 253. Wirowanie jądra i jego moment magnetyczny

§ 254. Siły jądrowe. Modele jądra

§ 255. Promieniowanie promieniotwórcze i jego rodzaje Zasady przemieszczania

§ 257. Prawa rozpadu

§ 259. Promieniowanie gamma i jego właściwości.

§ 260. Rezonansowa absorpcja promieniowania γ (efekt Mössbauera

§ 261. Metody obserwacji i rejestracji promieniowania radioaktywnego i cząstek”

§ 262. Reakcje jądrowe i ich główne typy

§ 263. Pozyton. /> - Rozpad. Przechwytywanie elektroniczne

§ 265. Reakcja rozszczepienia jądrowego
§ 266. Reakcja łańcuchowa rozszczepienia
§ 267. Pojęcie energetyki jądrowej
§ 268. Reakcja fuzji jąder atomowych. Problem kontrolowanych reakcji termojądrowych
Zadania
Rozdział 33. Elementy fizyki cząstek elementarnych
§ 269. Promieniowanie kosmiczne
§ 270. Miony i ich właściwości
§ 271. Mezony i ich właściwości
§ 272. Rodzaje oddziaływań cząstek elementarnych
§ 273. Cząstki i antycząstki
§ 274. Hiperony. Obcość i parzystość cząstek elementarnych
§ 275. Klasyfikacja cząstek elementarnych. Kwarki
Zadania
Podstawowe prawa i wzory
1. Fizyczne podstawy mechaniki
2. Podstawy fizyki molekularnej i termodynamiki
4. Drgania i fale
5. Optyka. Kwantowa natura promieniowania
6. Elementy fizyki kwantowej atomów, cząsteczek i ciał stałych

7. Elementy fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych
Indeks tematyczny

Wydanie 5, skasowane. - M .: 2006.- 352 s.

Książka w zwięzłej i przystępnej formie przedstawia materiał dotyczący wszystkich działów programu kursu „Fizyka” - od mechaniki po fizykę jądra atomowego i cząstek elementarnych. Dla studentów. Przydatne do przeglądania omawianego materiału i przygotowania do egzaminów na uniwersytetach, technikach, kolegiach, szkołach, wydziałach przygotowawczych i kursach.

Format: djvu / zip

Rozmiar: 7, 45 Mb

Pobierać:

RGhost

SPIS TREŚCI
Przedmowa 3
Wprowadzenie 4
Przedmiot Fizyka 4
Związek fizyki z innymi naukami 5
1. FIZYCZNE PODSTAWY MECHANIKI 6
Mechanika i jej struktura 6
Rozdział 1. Elementy kinematyki 7
Modele w mechanice. Kinematyczne równania ruchu punktu materialnego. Trajektoria, długość drogi, wektor przemieszczenia. Prędkość. Przyspieszenie i jego składowe. Prędkość kątowa. Przyspieszenie kątowe.
Rozdział 2 Dynamika punktu materialnego i ruchu postępowego ciała sztywnego 14
Pierwsze prawo Newtona. Waga. Zmuszać. Drugie i trzecie prawo Newtona. Prawo zachowania impulsów. Prawo ruchu środka masy. Siły tarcia.
Rozdział 3. Praca i energia 19
Praca, energia, moc. Energia kinetyczna i potencjalna. Związek między siłą zachowawczą a energią potencjalną. Pełna energia. Prawo zachowania energii. Graficzna reprezentacja energii. Absolutnie elastyczny wpływ... Absolutnie nieelastyczny cios
Rozdział 4. Mechanika nadwozi sztywnych 26
Moment bezwładności. Twierdzenie Steinera. Moment mocy. Kinetyczna energia rotacji. Równanie dynamiki ruchu obrotowego ciała sztywnego. Moment impulsu i prawo jego zachowania. Deformacje ciała stałego. Prawo Hooke'a. Związek między napięciem a stresem.
Rozdział 5. Grawitacja. Elementy teorii pola 32
Prawo powszechnego ciążenia. Charakterystyka pola grawitacyjnego. Praca w polu grawitacyjnym. Związek między potencjałem pola grawitacyjnego a jego siłą. Kosmiczne prędkości. Siły bezwładności.
Rozdział 6. Elementy mechaniki płynów 36
Ciśnienie w cieczy i gazie. Równanie ciągłości. Równanie Bernoulliego. Wybrane zastosowania równania Bernoulliego. Lepkość (tarcie wewnętrzne). Sposoby przepływu cieczy.
Rozdział 7. Elementy szczególnej teorii względności 41
Mechaniczna zasada względności. Transformacje Galileusza. Postulaty SRT. Transformacje Lorentza. Konsekwencje przekształceń Lorentza (1). Konsekwencje przekształceń Lorentza (2). Odstęp między wydarzeniami. Podstawowe prawo dynamiki relatywistycznej. Energia w dynamice relatywistycznej.
2. PODSTAWY FIZYKI MOLEKULARNEJ I TERMODYNAMIKI 48
Rozdział 8. Molekularno-Knetyczna teoria gazów doskonałych 48
Działy fizyki: fizyka molekularna i termodynamika. Metoda badań termodynamiki. Skale temperatury. Idealny gaz. Prawa Boyle-Marie-otgi, Avogadro, Daltona. Prawo Gaya Lussaca. Równanie Clapeyrona-Mendeleeva. Podstawowe równanie teorii kinetyki molekularnej. Prawo Maxwella dotyczące rozkładu prędkości cząsteczek gazu doskonałego. Formuła barometryczna. Rozkład Boltzmanna. Średnia wolna droga cząsteczek. Kilka eksperymentów potwierdzających MKT. Zjawiska transportu (1). Zjawiska transportu (2).
Rozdział 9. Podstawy termodynamiki 60
Energia wewnętrzna. Liczba stopni swobody. Prawo równomiernego rozkładu energii w stopniach swobody cząsteczek. Pierwsza zasada termodynamiki. Gaz działa, gdy zmienia się jego objętość. Ciepło właściwe (1). Ciepło właściwe (2). Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki do izoprocesów (1). Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki do izoprocesów (2). Proces adiabatyczny. Proces okrężny (cykl). Procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia (1). Entropia (2). Druga zasada termodynamiki. Silnik cieplny. Twierdzenie Karno. Maszyna chłodnicza. Cykl Carnota.
Rozdział 10. Rzeczywiste gazy, ciecze i ciała stałe 76
Siły i energia potencjalna oddziaływań międzycząsteczkowych. Równanie Van der Waalsa (równanie stanu dla gazów rzeczywistych). Izotermy Van der Waalsa i ich analiza (1). Izotermy Van der Waalsa i ich analiza (2). Energia wewnętrzna gazu rzeczywistego. Płyny i ich opis. Napięcie powierzchniowe cieczy. Zwilżanie. Zjawiska kapilarne. Ciała stałe: krystaliczne i amorficzne. Mono- i polikryształy. Cecha krystalograficzna kryształów. Rodzaje kryształów według atrybutów fizycznych. Wady kryształów. Odparowanie, sublimacja, topienie i krystalizacja. Przejścia fazowe. Diagram stanu. Potrójny punkt. Analiza eksperymentalnego diagramu stanu.
3. ELEKTRYCZNOŚĆ I ELEKTROMAGNETYZM 94
Rozdział 11. Elektrostatyka 94
Ładunek elektryczny i jego właściwości. Prawo zachowania opłat. Prawo Coulomba. Siła pola elektrostatycznego. Linie natężenia pola elektrostatycznego. Przepływ wektora napięcia. Zasada superpozycji. Pole dipolowe. Twierdzenie Gaussa dla pola elektrostatycznego w próżni. Zastosowanie twierdzenia Gaussa do obliczania pól w próżni (1). Zastosowanie twierdzenia Gaussa do obliczania pól w próżni (2). Obieg wektora natężenia pola elektrostatycznego. Potencjał pola elektrostatycznego. Potencjalna różnica. Zasada superpozycji. Związek między napięciem a potencjałem. Powierzchnie ekwipotencjalne. Obliczanie różnicy potencjałów od natężenia pola. Rodzaje dielektryków. Polaryzacja dielektryków. Polaryzacja. Natężenie pola w dielektryku. Przemieszczenie elektryczne. Twierdzenie Gaussa dla pola w dielektryku. Warunki na styku dwóch mediów dielektrycznych. Przewodniki w polu elektrostatycznym. Pojemność elektryczna. Płaski kondensator. Podłączanie kondensatorów do akumulatorów. Energia układu ładunków i przewodnika samotnego. Energia naładowanego kondensatora. Energia pola elektrostatycznego.
Rozdział 12. Prąd stały 116
Prąd elektryczny, siła i gęstość prądu. Siły zewnętrzne. Siła elektromotoryczna (EMF). Napięcie. Rezystancja przewodów. Prawo Ohma dla sekcji z jednym prętem w obwodzie zamkniętym. Praca i moc prądu. Prawo Ohma dla niejednorodnego odcinka łańcucha (uogólnione prawo Ohma (OZO)). Zasady Kirchhoffa dla rozgałęzionych łańcuchów.
Rozdział 13. Prądy elektryczne w metalach, próżni i gazach 124
Charakter nośników prądu w metalach. Klasyczna teoria przewodnictwa elektrycznego metali (1). Klasyczna teoria przewodnictwa elektrycznego metali (2). Funkcja pracy elektronów z metali. Zjawiska emisji. Jonizacja gazów. Niesamodzielne wyładowanie gazowe. Samodzielne wyładowanie gazu.
Rozdział 14. Pole magnetyczne 130
Opis pola magnetycznego. Główne cechy pola magnetycznego. Linie indukcji magnetycznej. Zasada superpozycji. Prawo Bio-Savarta-Laplace'a i jego zastosowanie. Prawo Ampera. Oddziaływanie prądów równoległych. Stała magnetyczna. Jednostki B i H. Pole magnetyczne poruszającego się ładunku. Działanie pola magnetycznego na poruszający się ładunek. Ruch naładowanych cząstek w
pole magnetyczne. Twierdzenie o cyrkulacji wektorowej B. Pola magnetyczne solenoidu i toroidu. Strumień wektora indukcji magnetycznej. Twierdzenie Gaussa dla pola B. Praca nad ruchem przewodnika i obwodu z prądem w polu magnetycznym.
Rozdział 15. Indukcja elektromagnetyczna 142
Eksperymenty Faradaya i ich konsekwencje. Prawo Faradaya (prawo indukcji elektromagnetycznej). Zasada Lenza. EMF indukcji w przewodach stałych. Obrót ramy w polu magnetycznym. Prądy wirowe. Indukcyjność obwodu. Indukcja własna. Prądy otwierania i zamykania. Wzajemna indukcja. Transformatory. Energia pola magnetycznego.
Rozdział 16. Magnetyczne właściwości materii 150
Elektronowy moment magnetyczny. Dia- i paramagnesy. Namagnesowanie. Pole magnetyczne w materii. Prawo całkowitego prądu dla pola magnetycznego w materii (twierdzenie o cyrkulacji wektora B). Twierdzenie o cyrkulacji dla wektora H. Warunki na styku dwóch magnesów. Ferromagnesy i ich właściwości.
Rozdział 17. Podstawy teorii Maxwella dla pola elektromagnetycznego 156
Wirowe pole elektryczne. Prąd polaryzacji (1). Prąd polaryzacji (2). Równania Maxwella dla pola elektromagnetycznego.
4. OSCYLACJE I FALE 160
Rozdział 18. Drgania mechaniczne i elektromagnetyczne 160
Oscylacje: swobodne i harmoniczne. Okres i częstotliwość drgań. Metoda obracającego się wektora amplitudy. Drgania harmoniczne mechaniczne. Oscylator harmoniczny. Wahadła: sprężyste i matematyczne. Wahadło fizyczne. Wibracje swobodne w wyidealizowanym obwodzie oscylacyjnym. Równanie oscylacji elektromagnetycznych dla obwodu wyidealizowanego. Dodanie drgań harmonicznych o tym samym kierunku i tej samej częstotliwości. Bije. Dodanie drgań wzajemnie prostopadłych. Oscylacje swobodne tłumione i ich analiza. Swobodne tłumione drgania wahadła sprężynowego. Spadek tłumienia. Drgania swobodne tłumione w elektrycznym obwodzie oscylacyjnym. Współczynnik jakości układu oscylacyjnego. Wymuszone drgania mechaniczne. Wymuszone oscylacje elektromagnetyczne. Prąd przemienny. Prąd przez rezystor. Prąd zmienny płynący przez cewkę z cewką indukcyjną L. Prąd zmienny płynący przez kondensator o pojemności C. Obwód prądu zmiennego zawierający szeregowo rezystor, cewkę indukcyjną i kondensator. Rezonans napięć (rezonans sukcesywny). Rezonans prądów (rezonans równoległy). Moc uwalniana w obwodzie prądu przemiennego.
Rozdział 19. Fale sprężyste 181
Proces falowy. Fale podłużne i poprzeczne. Fala harmoniczna i jej opis. Równanie fali biegnącej. Prędkość fazowa. Równanie falowe. Zasada superpozycji. Szybkość grupy. Interferencja fal. Stojące fale. Fale dźwiękowe. Efekt Dopplera w akustyce. Odbieranie fal elektromagnetycznych. Skala fal elektromagnetycznych. Równanie różniczkowe
fale elektromagnetyczne. Konsekwencje teorii Maxwella. Wektor gęstości strumienia energii elektromagnetycznej (wektor Umova-Poinga). Impuls pola elektromagnetycznego.
5. OPTYKA. KWANTOWA CHARAKTER PROMIENIOWANIA 194
Rozdział 20. Elementy optyki geometrycznej 194
Podstawowe prawa optyki. Pełna refleksja. Soczewki, soczewki cienkie, ich charakterystyka. Cienka formuła soczewek. Moc optyczna obiektywu. Budowa obrazów w obiektywach. Aberracje (błędy) układów optycznych. Wielkości energetyczne w fotometrii. Wielkości światła w fotometrii.
Rozdział 21. Interferencja światła 202
Wyprowadzenie praw odbicia i załamania światła na podstawie teorii falowej. Spójność i monochromatyczność fal świetlnych. Zakłócenia światła. Niektóre metody obserwacji interferencji światła. Obliczanie wzoru interferencji z dwóch źródeł. Pasy o równym nachyleniu (kolizja z płyty płasko-równoległej). Paski o jednakowej grubości (przenikanie z płyty o zmiennej grubości). Pierścienie Newtona. Niektóre zastosowania interferencji (1). Niektóre zastosowania interferencji (2).
Rozdział 22. Dyfrakcja światła 212
Zasada Huygensa-Fresnela. Metoda stref Fresnela (1). Metoda strefy Fresnela (2). Dyfrakcja Fresnela na okrągłym otworze i dysku. Dyfrakcja Fraunhofera na szczelinie (1). Dyfrakcja Fraunhofera na szczelinie (2). Dyfrakcja Fraunhofera na siatce dyfrakcyjnej. Dyfrakcja na siatce przestrzennej. Kryterium Rayleigha. Rozdzielczość urządzenia spektralnego.
Rozdział 23. Oddziaływanie fal elektromagnetycznych z materią 221
Rozproszenie światła. Różnice w widmach dyfrakcyjnych i pryzmatycznych. Wariancja normalna i nienormalna. Elementarna elektroniczna teoria dyspersji. Absorpcja (absorpcja) światła. Efekt Dopplera.
Rozdział 24. Polaryzacja światła 226
Światło naturalne i spolaryzowane. Prawo Malusa. Przejście światła przez dwa polaryzatory. Polaryzacja światła przez odbicie i załamanie na granicy dwóch dielektryków. Podwójne załamanie. Kryształy dodatnie i ujemne. Pryzmaty polaryzacyjne i polaroidy. Płyta ćwierćfalowa. Analiza światła spolaryzowanego. Sztuczna anizotropia optyczna. Obrót płaszczyzny polaryzacji.
Rozdział 25. Kwantowa natura promieniowania 236
Promieniowanie cieplne i jego charakterystyka. Prawa Kirchhoffa, Stefana-Boltzmanna, Wiedeńskie. Wzory Rayleigha-Jeansa i Plancka. Wyprowadzenie ze wzoru Plancka szczegółowych praw promieniowania cieplnego. Temperatury: promieniowanie, kolor, jasność. Charakterystyka prądowo-napięciowa efektu fotoelektrycznego. Prawa fotoefektów. Równanie Einsteina. Pęd fotonu. Lekki nacisk. Efekt Comptona. Jedność korpuskularnych i falowych właściwości promieniowania elektromagnetycznego.
6. ELEMENTY FIZYKI KWANTOWEJ ATOMÓW
Rozdział 26. Teoria atomu wodoru według Bohra 246
Modele atomu Thomsona i Rutherforda. Widmo liniowe atomu wodoru. Postulaty Bohra. Eksperymenty Franka i Hertza. Widmo Bohra atomu wodoru.
Rozdział 27. Elementy mechaniki kwantowej 251
Dualizm korpuskularno-falowy własności materii. Niektóre własności fal de Broglie. Współczynnik niepewności. Probabilistyczne podejście do opisu mikrocząstek. Opis mikrocząstek za pomocą funkcji falowej. Zasada superpozycji. Ogólne równanie Schrödingera. Równanie Schrödingera dla stanów stacjonarnych. Ruch cząstek swobodnych. Cząstka w jednowymiarowej prostokątnej „studni potencjału” o nieskończenie wysokich „ścianach”. Bariera potencjalna o kształcie prostokątnym. Przejście cząstki przez potencjalną barierę. Efekt tunelowania. Liniowy oscylator harmoniczny w mechanice kwantowej.
Rozdział 28. Elementy współczesnej fizyki atomów i cząsteczek 263
Atom wodoropodobny w mechanice kwantowej. Liczby kwantowe. Widmo atomu wodoru. Stan ls elektronu w atomie wodoru. Spin elektronu. Wirująca liczba kwantowa. Zasada nierozróżnialności identycznych cząstek. Fermiony i bozony. Zasada Pauliego. Rozkład elektronów w atomie według stanów. Ciągłe (bremsstrahlung) widmo rentgenowskie. Charakterystyczne widmo rentgenowskie. Prawo Moseleya. Cząsteczki: wiązania chemiczne, pojęcie poziomów energetycznych. Widma molekularne. Wchłanianie. Emisja spontaniczna i stymulowana. Aktywne środowiska. Rodzaje laserów. Zasada działania lasera na ciele stałym. Laser gazowy. Właściwości promieniowania laserowego.
Rozdział 29. Elementy fizyki ciała stałego 278
Teoria strefowa ciał stałych. Metale, dielektryki i półprzewodniki według teorii pasmowej. Przewodnictwo własne półprzewodników. Przewodność elektronowa zanieczyszczeń (przewodność typu n). Przewodność zanieczyszczenia dawcy (przewodność typu p). Fotoprzewodnictwo półprzewodników. Luminescencja ciał stałych. Styk półprzewodników elektronicznych i otworowych (złącze pn). Przewodnictwo p-and-junction. Diody półprzewodnikowe. Triody półprzewodnikowe (tranzystory).
7. ELEMENTY FIZYKI JĄDKA ATOMOWEGO I CZĄSTECZEK ELEMENTARNYCH 289
Rozdział 30. Elementy fizyki jądra atomowego 289
Jądra atomowe i ich opis. Wada masowa. Energia wiązania jądra. Spin jądra i jego moment magnetyczny. Sępy jądrowe. Modele jądra. Promieniowanie promieniotwórcze i jego rodzaje. Prawo rozpadu promieniotwórczego. Zasady przemieszczania. Rodziny radioaktywne. a-Rozpad. p-Rozpad. promieniowanie y i jego właściwości. Urządzenia do rejestracji promieniowania radioaktywnego i cząstek. Licznik scyntylacyjny. Komora pulsacyjnej jonizacji. Licznik wyładowań gazu. Licznik półprzewodników. Komnata Wilsona. Komory dyfuzyjne i bąbelkowe. Jądrowe emulsje fotograficzne. Reakcje jądrowe i ich klasyfikacja. Pozyton. P + - Rozpad. Pary elektron-pozyton, ich anihilacja. Przechwytywanie elektroniczne. Reakcje jądrowe pod wpływem neutronów. Reakcja rozszczepienia jądrowego. Reakcja łańcuchowa rozszczepienia. Reaktor nuklearny... Reakcja fuzji jąder atomowych.
Rozdział 31. Elementy fizyki cząstek elementarnych 311
Promieniowanie kosmiczne. Miony i ich właściwości. Mezony i ich właściwości. Rodzaje oddziaływań cząstek elementarnych. Opis trzech grup cząstek elementarnych. Cząstki i antycząstki. Neutrina i antyneutrina, ich rodzaje. Hiperony. Obcość i parzystość cząstek elementarnych. Charakterystyka leptonów i hadronów. Klasyfikacja cząstek elementarnych. Kwarki.
Układ okresowy pierwiastków D.I. Mendelejew 322
Podstawowe prawa i wzory 324
Indeks 336