T.I. Trofimova

BINE

FIZICĂ

Ediția a șaptea, stereotipată

RRECOMANDATMINISTRIUL ÎNVĂŢĂMÂNTULUI

ROSSIANFEDERAȚIA CA AJUTOR DIDACTIC

PENTRU INGINERIE- SPECIALITATI TEHNICE

INSTITUȚII DE ÎNVĂȚĂMÂNT SUPERIOR

FACULTATE

2003

Revizor: Profesor al Departamentului de Fizică numit după A.M. Producătorul Institutului de Inginerie Energetică din Moscova ( universitate tehnica) V.A.Kasyanov

ISBN 5-06-003634-0

FSUE „Editura” facultate", 2003

Aspectul original al acestei publicații este proprietatea editurii Vysshaya Shkola, iar reproducerea (reproducția) acesteia în orice mod fără acordul editorului este interzisă.

CUVÂNT ÎNAINTE

Tutorial redactat în conformitate cu programul actual al cursului de fizică pentru inginerie și specialități tehnice de înaltă calitate institutii de invatamantși este destinat studenților instituțiilor de învățământ tehnic superior de învățământ cu frecvență de zi cu număr limitat de ore la fizică, cu posibilitatea utilizării acestuia la cursurile serale și prin corespondență.

Un volum mic al manualului a fost realizat printr-o selecție atentă și o prezentare concisă a materialului.

Cartea este împărțită în șapte părți. În prima parte, este dată o prezentare sistematică a fundamentelor fizice ale mecanicii clasice, precum și elemente ale teoriei speciale (particulare) a relativității. A doua parte este dedicată elementelor de bază ale fizicii moleculare și termodinamicii. A treia parte tratează electrostatică, curent continuu și electromagnetism. În partea a patra, dedicată prezentării teoriei oscilațiilor și undelor, oscilațiile mecanice și electromagnetice sunt luate în considerare în paralel, sunt indicate asemănările și diferențele lor și sunt comparate procesele fizice care au loc în timpul oscilațiilor corespunzătoare. În partea a cincea sunt luate în considerare elementele de optică geometrică și electronică, optica undelor și natura cuantică a radiației. A șasea parte este dedicată elementelor de fizică cuantică a atomilor, moleculelor și solide... A șaptea parte prezintă elementele fizicii nucleului atomic și particulelor elementare.

Prezentarea materialului se realizează fără calcule matematice greoaie, se acordă atenția cuvenită esenței fizice a fenomenelor și conceptelor și legilor care le descriu, precum și continuității fizicii moderne și clasice. Toate datele biografice sunt date conform cărții „Fizica” de Yu. A. Khramov (Moscova: Nauka, 1983).

Pentru a desemna cantități vectoriale în toate cifrele și în text, se utilizează caractere aldine, cu excepția cantităților indicate cu litere grecești, care, din motive tehnice, sunt introduse în text cu caractere ușoare cu o săgeată.

Autorul exprimă profundă recunoștință colegilor și cititorilor, ale căror comentarii și urări amabile au contribuit la îmbunătățirea cărții. Îi sunt recunoscător în special profesorului V.A.Kasyanov pentru revizuirea manualului și comentariile sale.

INTRODUCERE

SUBIECTUL DE FIZICĂ ȘI RELAȚIA SA CU ALTE ȘTIINȚE

Lumea din jurul tău, tot ceea ce există în jurul nostru și este descoperit de noi prin senzații este materie.

O proprietate integrală a materiei și forma existenței sale este mișcarea. Mișcarea în sensul cel mai larg al cuvântului reprezintă tot felul de schimbări ale materiei - de la simpla mișcare la cele mai complexe procese de gândire.

Diverse forme de mișcare a materiei sunt studiate de diverse științe, inclusiv fizica. Subiectul fizicii, ca, într-adevăr, al oricărei științe, poate fi dezvăluit numai în cursul prezentării sale detaliate. Este destul de dificil de dat o definiție strictă a subiectului fizicii, deoarece granițele dintre fizică și o serie de discipline conexe sunt condiționate. În această etapă de dezvoltare, este imposibil să păstrăm definiția fizicii doar ca știință a naturii.

Academicianul A. F. Ioffe (1880-1960; fizician rus) a definit fizica ca o știință care studiază proprietățile generale și legile mișcării materiei și câmpului. Acum este general acceptat că toate interacțiunile sunt efectuate prin intermediul câmpurilor, de exemplu, câmpuri gravitaționale, electromagnetice, de forțe nucleare. Câmpul, împreună cu materia, este una dintre formele existenței mamei. Legătura inseparabilă dintre câmp și substanță, precum și diferența dintre proprietățile lor, vor fi luate în considerare pe măsură ce studiezi cursul.

Fizica este știința celor mai simple și în același timp a celor mai generale forme de mișcare a materiei și a transformărilor lor reciproce. Formele de mișcare ale materiei studiate de fizică (mecanică, termică etc.) sunt prezente în toate înaltele și mai multe. forme complexe mișcarea materiei (chimice, biologice etc.). Prin urmare, ele, fiind cele mai simple, sunt în același timp și cele mai generale forme de mișcare a materiei. Formele mai înalte și mai complexe de mișcare a materiei fac obiectul de studiu în alte științe (chimie, biologie etc.).

Fizica este strâns legată de științele naturii. Această relație strânsă a fizicii cu alte ramuri ale științelor naturale, după cum a remarcat academicianul SI Vavilov (1891-1955; fizician și personaj public rus), a condus la faptul că fizica are rădăcini adânci în astronomie, geologie, chimie, biologie și alte naturi. stiinte... Ca urmare, au apărut o serie de noi discipline conexe, cum ar fi astrofizica, biofizica etc.

Fizica este strâns legată de tehnologie, iar această conexiune este de natură bidirecțională. Fizica a apărut din nevoile tehnologiei (dezvoltarea mecanicii în rândul grecilor antici, de exemplu, a fost cauzată de nevoile de construcție și echipament militar acel timp), iar tehnologia, la rândul ei, determină direcția cercetare fizică(de exemplu, la un moment dat sarcina de a crea cele mai economice motoare termice a provocat dezvoltarea rapidă a termodinamicii). Pe de altă parte, nivelul tehnic al producției depinde de dezvoltarea fizicii. Fizica stă la baza creării de noi ramuri ale tehnologiei (tehnologia electronică, tehnologia nucleară etc.).

Ritmul rapid de dezvoltare a fizicii, legăturile sale tot mai mari cu tehnologia indică rolul semnificativ al cursului de fizică la colegiul tehnic: aceasta este baza fundamentală pentru pregătirea teoretică a unui inginer, fără de care munca sa de succes este imposibilă.

ECINE DE VALORI FIZICE

Principala metodă de cercetare în fizică este experienţă- bazata pe practica, cunoasterea senzorio-empirica a realitatii obiective, adica observarea fenomenelor studiate in conditii precis luate in considerare, care fac posibila urmarirea cursului fenomenelor si reproducerea acestuia de multe ori atunci cand aceste conditii se repeta. .

Pentru o explicație dovezi experimentale sunt prezentate ipoteze.

Ipoteză este o presupunere științifică propusă pentru a explica un fenomen și care necesită verificare experimentală și justificare teoretică pentru a deveni o teorie științifică de încredere.

Ca urmare a generalizării faptelor experimentale, precum și a rezultatelor activității umane, se stabilește legi fizice- legi obiective recurente stabile care există în natură. Cele mai importante legi stabilesc o relație între mărimile fizice, pentru care este necesară măsurarea acestor mărimi. Măsurarea unei mărimi fizice este o acțiune efectuată cu ajutorul instrumentelor de măsură pentru a afla valoarea unei mărimi fizice în unități acceptate. Unități mărimi fizice pot fi alese în mod arbitrar, dar atunci apar dificultăți în compararea lor. Prin urmare, este recomandabil să se introducă un sistem de unități care să acopere unitățile tuturor mărimilor fizice.

Pentru a construi un sistem de unități, unitățile sunt alese în mod arbitrar pentru mai multe mărimi fizice independente. Aceste unități sunt numite de bază. Restul cantităților și unitățile lor sunt derivate din legile care leagă aceste cantități și lor unitati cu cele principale. Sunt chemați derivate.

În prezent, este obligatoriu pentru utilizare în domeniul științific, precum și în literatură educațională System International (SI), care este construit pe șapte unități de bază - metru, kilogram, secundă, amper, kelvin, mole, candela - și două unități suplimentare - radian și steradian.

Metru(m) - lungimea traseului parcurs de lumină în vid timp de 1/299792458 s. Kilogram(kg) - masa egală cu masa prototipului internațional al kilogramului (cilindru de platină-iridiu depozitat la Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri din Sevres, lângă Paris).

Al doilea(s) - timp egal cu 9 192631770 perioade de radiație corespunzătoare tranziției între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.

Amper(A) - puterea unui curent constant, care, la trecerea prin doi conductori rectilinii paraleli de lungime infinită și secțiune transversală neglijabilă, situate în vid la o distanță de 1 m unul de celălalt, creează o forță între acești conductori egală. la 2⋅10 -7 N pentru fiecare metru lungime.

Kelvin(K) - 1 / 273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.

Molie(mol) - cantitatea de materie dintr-un sistem care contine acelasi numar de elemente structurale ca si atomii continuti in nuclidul de 12 C cu o greutate de 0,012 kg.

Candela(cd) - intensitatea luminoasă într-o direcție dată a unei surse care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 540”10 12 Hz, a cărei intensitate luminoasă în această direcție este de 1/683 W/sr.

Radian(rad) - unghiul dintre două raze ale unui cerc, lungimea arcului dintre care este egală cu raza.

Steradian(cf) - unghi solid cu vârful în centrul sferei, decupând de pe suprafața sferei o zonă egală cu aria unui pătrat cu latura egală cu raza sferei.

Pentru stabilirea unităților derivate se folosesc legile fizice care le conectează cu unitățile de bază. De exemplu, din formula pentru mișcarea liniară dreaptă uniformă v = st (s- distanta parcursa, t- timp) unitatea derivată a vitezei este egală cu 1 m/s.

Revizor: profesor al Departamentului de Fizică numit după A.M. Fabrikant al Institutului de Inginerie Energetică din Moscova (Universitatea Tehnică) V.A.Kasyanov

ISBN 5-06-003634-0  Editura Întreprinderea Unitară de Stat „Școala Superioară”, 2001

Aspectul original al acestei publicații este proprietatea editurii Vysshaya Shkola, iar reproducerea (reproducția) acesteia în orice mod fără acordul editorului este interzisă.

cuvânt înainte

Manualul este redactat în conformitate cu programul actual al cursului de fizică pentru specialitățile inginerești și tehnice ale instituțiilor de învățământ superior și se adresează studenților instituțiilor de învățământ tehnic superior de învățământ cu frecvență de zi cu număr limitat de ore la fizică, cu posibilitatea utilizării acestuia la cursurile serale și prin corespondență.

Un volum mic al manualului a fost realizat printr-o selecție atentă și o prezentare concisă a materialului.

Cartea este împărțită în șapte părți. În prima parte, este dată o prezentare sistematică a fundamentelor fizice ale mecanicii clasice, precum și elemente ale teoriei speciale (particulare) a relativității. A doua parte este dedicată elementelor de bază ale fizicii moleculare și termodinamicii. A treia parte tratează electrostatică, curent continuu și electromagnetism. În partea a patra, dedicată prezentării teoriei oscilațiilor și voinței, oscilațiile mecanice și electromagnetice sunt luate în considerare în paralel, sunt indicate asemănările și diferențele lor și sunt comparate procesele fizice care au loc în timpul oscilațiilor corespunzătoare. În partea a cincea sunt luate în considerare elementele de optică geometrică și electronică, optica undelor și natura cuantică a radiației. A șasea parte este dedicată elementelor de fizică cuantică a atomilor, moleculelor și solidelor. A șaptea parte prezintă elementele fizicii nucleului atomic și particulelor elementare.

Prezentarea materialului se realizează fără calcule matematice greoaie, se acordă atenția cuvenită esenței fizice a fenomenelor și conceptelor și legilor care le descriu, precum și continuității fizicii moderne și clasice. Toate datele biografice sunt date conform cărții „Fizica” de Yu. A. Khramov (Moscova: Nauka, 1983).

Pentru a desemna cantități vectoriale în toate cifrele și în text, se utilizează caractere aldine, cu excepția cantităților indicate cu litere grecești, care, din motive tehnice, sunt introduse în text cu caractere ușoare cu o săgeată.

Autorul exprimă profundă recunoștință colegilor și cititorilor, ale căror comentarii și urări amabile au contribuit la îmbunătățirea cărții. Îi sunt recunoscător în special profesorului V.A.Kasyanov pentru revizuirea manualului și comentariile sale.

Introducere

Subiectul fizicii și relația sa cu alte științe

Lumea din jurul tău, tot ceea ce există în jurul tău și este descoperit de noi prin senzații este materie.

O proprietate integrală a materiei și forma existenței sale este mișcarea. Mișcarea în sensul cel mai larg al cuvântului reprezintă tot felul de schimbări ale materiei - de la simpla mișcare la cele mai complexe procese de gândire.

Diverse forme de mișcare a materiei sunt studiate de diverse științe, inclusiv fizica. Subiectul fizicii, ca, într-adevăr, al oricărei științe, poate fi dezvăluit numai în cursul prezentării sale detaliate. Este destul de dificil de dat o definiție strictă a subiectului fizicii, deoarece granițele dintre fizică și o serie de discipline conexe sunt condiționate. În această etapă de dezvoltare, este imposibil să păstrăm definiția fizicii doar ca știință a naturii.

Academicianul A.F. Ioffe (1880-1960; fizician rus) * a definit fizica ca o știință care studiază proprietățile generale și legile mișcării materiei și câmpului. În prezent, este general acceptat că interacțiunile cu greutatea sunt efectuate prin intermediul câmpurilor, de exemplu, câmpuri de forță gravitaționale, electromagnetice și nucleare. Câmpul, împreună cu materia, este una dintre formele de existență ale materiei. Legătura inseparabilă dintre câmp și substanță, precum și diferența dintre proprietățile lor, vor fi luate în considerare pe măsură ce studiezi cursul.

* Toate datele sunt date conform cărții de referință biografice a lui Yu. A. Khramov „Fizica” (Moscova: Nauka, 1983).

Fizica este știința celor mai simple și în același timp a celor mai generale forme de mișcare a materiei și a transformărilor lor reciproce. Formele de mișcare ale materiei studiate de fizică (mecanică, termică etc.) sunt prezente în toate formele superioare și mai complexe de mișcare a materiei (chimice, biologice etc.). Prin urmare, ele, fiind cele mai simple, sunt în același timp și cele mai generale forme de mișcare a materiei. Formele mai înalte și mai complexe de mișcare a materiei fac obiectul de studiu în alte științe (chimie, biologie etc.).

Fizica este strâns legată de științele naturii. Această relație strânsă a fizicii cu alte ramuri ale științelor naturale, după cum a remarcat academicianul SI Vavilov (1891-1955; fizician și personaj public rus), a condus la faptul că fizica are rădăcini adânci în astronomie, geologie, chimie, biologie și alte naturi. stiinte... Ca urmare, au apărut o serie de noi discipline conexe, cum ar fi astrofizica, biofizica etc.

Fizica este strâns legată de tehnologie, iar această conexiune este de natură bidirecțională. Fizica a luat naștere din nevoile tehnologiei (dezvoltarea mecanicii în rândul grecilor antici, de exemplu, a fost cauzată de cerințele construcțiilor și ale echipamentelor militare din acea vreme), iar tehnologia, la rândul său, determină direcția cercetării fizice (pentru exemplu, la un moment dat sarcina de a crea cele mai economice motoare termice a provocat o dezvoltare violentă a termodinamicii). Pe de altă parte, nivelul tehnic al producției depinde de dezvoltarea fizicii. Fizica stă la baza creării de noi ramuri ale tehnologiei (tehnologia electronică, tehnologia nucleară etc.).

Ritmul rapid de dezvoltare a fizicii, legăturile sale tot mai mari cu tehnologia indică rolul semnificativ al cursului de fizică la colegiul tehnic: aceasta este baza fundamentală pentru pregătirea teoretică a unui inginer, fără de care munca sa de succes este imposibilă.

Unități fizice

Principala metodă de cercetare în fizică este experiența - bazată pe practică, cunoașterea senzorio-empiric a realității obiective, adică observarea fenomenelor studiate în condiții precis luate în considerare, care să permită urmărirea cursului fenomenelor și reproducerea acestora. de multe ori când aceste condiții se repetă.

Sunt formulate ipoteze pentru a explica faptele experimentale. Ipoteză este o presupunere științifică propusă pentru a explica un fenomen și care necesită verificare experimentală și justificare teoretică pentru a deveni o teorie științifică de încredere.

Ca urmare a generalizării faptelor experimentale, precum și a rezultatelor activității umane, se stabilește legi fizice- legi obiective recurente stabile care există în natură. Cele mai importante legi stabilesc o relație între mărimile fizice, pentru care este necesară măsurarea acestor mărimi. Măsurarea unei mărimi fizice este o acțiune efectuată cu ajutorul instrumentelor de măsură pentru a afla valoarea unei mărimi fizice în unități acceptate. Unitățile de mărime fizică pot fi alese în mod arbitrar, dar atunci apar dificultăți la compararea lor. Prin urmare, este recomandabil să se introducă un sistem de unități care să acopere unitățile tuturor mărimilor fizice.

Pentru a construi un sistem de unități, unitățile sunt alese în mod arbitrar pentru mai multe măreții fizice independente unele de altele. Aceste unități sunt numite de bază. Restul cantităților și unitățile lor sunt derivate din legile care leagă aceste cantități și unitățile lor cu cele principale. Sunt chemați derivate.

În prezent, Sistemul Internațional (SI), care este construit pe șapte unități de bază - metru, kilogram, secundă, amper, kelvin, mol, candela - și două suplimentare - radian și steradian, este obligatoriu pentru utilizare în literatura științifică și educațională. .

Metru(m) - lungimea traseului parcurs de lumină în vid timp de 1/299792458 s.

Kilogram(kg) - masa egală cu masa prototipului internațional al kilogramului (cilindru de platină-iridiu depozitat la Biroul Internațional de Greutăți și Măsuri din Sevres, lângă Paris).

Al doilea(s) - timp egal cu 9192631770 de perioade de radiație corespunzătoare tranziției între două niveluri hiperfine ale stării fundamentale a atomului de cesiu-133.

Amper(A) - puterea unui curent constant, care, la trecerea prin doi conductori rectilinii paraleli de lungime infinită și secțiune transversală neglijabilă, situate în vid la o distanță de 1 m unul de celălalt, va crea o forță între acești conductori egal cu 210 - 7 N pentru fiecare metru de lungime.

Kelvin(K) - 1 / 273,16 din temperatura termodinamică a punctului triplu al apei.

Molie(mol) - cantitatea de materie dintr-un sistem care contine acelasi numar de elemente structurale ca si atomii continuti in nuclidul de 12 C cu o greutate de 0,012 kg.

Candela(cd) - intensitatea luminoasă într-o direcție dată a unei surse care emite radiații monocromatice cu o frecvență de 54010 12 Hz, a cărei intensitate luminoasă în această direcție este de 1/683 W/sr.

Radian(rad) - unghiul dintre două raze ale unui cerc, lungimea arcului dintre care este egală cu raza.

Steradian(cf) - unghi solid cu vârful în centrul sferei, decupând pe suprafața sferei o zonă egală cu aria unui pătrat cu latura egală cu raza sferei.

Pentru stabilirea unităților derivate se folosesc legile fizice care le conectează cu unitățile de bază. De exemplu, din formula pentru mișcare rectilinie uniformă v= s/ t (s – distanta parcursa, t - timp) unitatea derivată a vitezei este egală cu 1 m/s.

1 BAZA FIZICĂ A MECANICII

Capitolul 1 Elemente de cinematică

§ 1. Modele în mecanică. Sistem de referință. Traiectorie, lungimea traseului, vector de deplasare

Mecanica- o parte a fizicii care studiază legile mișcării mecanice și motivele care provoacă sau modifică această mișcare. Mișcare mecanică- aceasta este o schimbare în timp a poziției relative a corpurilor sau a părților lor.

Dezvoltarea mecanicii ca știință începe în secolul al III-lea. î.Hr î.Hr., când omul de știință grec antic Arhimede (287-212 î.Hr.) a formulat legea echilibrului pârghiei și legile echilibrului corpurilor plutitoare. Legile de bază ale mecanicii au fost stabilite de fizicianul și astronomul italian G. Galilei (1564-1642) și au fost în cele din urmă formulate de omul de știință englez I. Newton (1643-1727).

Se numește mecanica Galileo-Newton mecanica clasica. Studiază legile mișcării corpurilor macroscopice, ale căror viteze sunt mici în comparație cu viteza luminii c în vid. Sunt studiate legile mișcării corpurilor macroscopice cu viteze comparabile cu viteza c mecanica relativistă, bazat pe teoria relativității speciale, formulat de A. Einstein (1879-1955). Pentru a descrie mișcarea corpurilor microscopice (atomi individuali și particule elementare), legile mecanicii clasice sunt inaplicabile - sunt înlocuite cu legile mecanica balenelor.

În prima parte a cursului nostru, vom studia mecanica lui Galileo-Newton, adică. luați în considerare mișcarea corpurilor macroscopice cu viteze mult mai mici decât viteza c. În mecanica clasică, conceptul de spațiu și timp, dezvoltat de I. Newton și dominant în știința naturii în secolele XVII-XIX, este general acceptat. Mecanica galileo-newtoniană consideră spațiul și timpul ca forme obiective ale existenței materiei, dar izolate unele de altele și de mișcarea corpurilor materiale, care corespundeau nivelului de cunoaștere al vremii.

Mecanica este împărțită în trei secțiuni: I) cinematică; 2) dinamica; 3) statică.

Cinematica studiază mișcarea corpurilor fără a lua în considerare motivele care provoacă această mișcare.

Dinamica studiază legile mișcării corpurilor și motivele care provoacă sau modifică această mișcare.

Statică studiază legile echilibrului unui sistem de corpuri. Dacă se cunosc legile mișcării corpurilor, atunci se pot stabili și legile echilibrului din ele. Prin urmare, fizica nu ia în considerare legile staticii separat de legile dinamicii.

Mecanica pentru a descrie mișcarea corpurilor, în funcție de condițiile problemelor specifice, utilizează diferite modele fizice. Cel mai simplu model este punct material- un corp cu o masă ale cărei dimensiuni pot fi neglijate în această problemă. Concept punct material- abstract, dar introducerea lui facilitează rezolvarea problemelor practice. De exemplu, studiind mișcarea planetelor pe orbite în jurul Soarelui, le putem lua drept puncte materiale.

Un corp macroscopic arbitrar sau un sistem de corpuri poate fi împărțit mental în părți mici care interacționează, fiecare dintre acestea fiind considerată ca un punct material. Apoi studiul mișcării unui sistem arbitrar de corpuri se reduce la studiul unui sistem de puncte materiale. În mecanică, se studiază mai întâi mișcarea unui punct material și apoi se trece la studiul mișcării unui sistem de puncte materiale.

Sub influența corpurilor unul asupra celuilalt, corpurile se pot deforma, adică își pot schimba forma și dimensiunea. Prin urmare, în mecanică este introdus un alt model - un corp absolut rigid. Un corp absolut rigid este un corp care sub nicio formă nu se poate deforma și în orice condiții distanța dintre două puncte (sau, mai precis, între două particule) ale acestui corp rămâne constantă.

Orice mișcare a unui corp rigid poate fi reprezentată ca o combinație de mișcări de translație și rotație. Mișcarea de translație este o mișcare în care orice linie dreaptă legată rigid de un corp în mișcare rămâne paralelă cu poziția inițială. Mișcarea de rotație este o mișcare în care toate punctele corpului se mișcă în cercuri, ai căror centre se află pe aceeași linie dreaptă, numită axa de rotație.

Mișcarea corpurilor are loc în spațiu și timp. Prin urmare, pentru a descrie mișcarea unui punct material, este necesar să știm în ce locuri din spațiu a fost localizat acest punct și în ce momente de timp a trecut cutare sau cutare poziție.

Poziția unui punct material este determinată în raport cu un alt corp, ales arbitrar, numit corp de referință. Un sistem de referință este asociat cu acesta - un set de un sistem de coordonate și un ceas asociat cu un corp de referință. În cel mai des folosit sistem de coordonate carteziene, poziția unui punct A la un moment dat în raport cu acest sistem se caracterizează prin trei coordonate X, y și z sau vector rază r trasate de la originea sistemului de coordonate la un punct dat (Fig. 1).

Când un punct material se mișcă, coordonatele acestuia se schimbă în timp. În cazul general, mișcarea sa este determinată de ecuațiile scalare

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

echivalent cu ecuația vectorială

r = r(t). (1.2)

Se numesc ecuațiile (1.1) și, în consecință, (1.2). ecuații cinematice circulaţie punct material.

Se numește numărul de coordonate independente care determină complet poziția unui punct în spațiu numărul de grade de libertate... Dacă un punct material se mișcă liber în spațiu, atunci, așa cum sa menționat deja, are trei grade de libertate (coordonate X yși z), dacă se mișcă de-a lungul unei suprafețe, atunci cu două grade de libertate, dacă de-a lungul unei anumite linii, atunci cu un grad de libertate.

Excluzând tîn ecuaţiile (1.1) şi (1.2), se obţine ecuaţia traiectoriei punctului material. Traiectorie mișcarea unui punct material - o linie descrisă de acest punct în spațiu. În funcție de forma traiectoriei, mișcarea poate fi dreaptă sau curbă.

Luați în considerare mișcarea unui punct material de-a lungul unei traiectorii arbitrare (Fig. 2). Vom începe să numărăm timpul din momentul în care punctul a fost în poziție A. Lungimea segmentului de traiectorie AB, parcurs de un punct material de la începutul timpului se numește cale lungă s si este functie scalara timp:  s = s(t) .Vector r = r -r 0, tras de la poziția inițială a punctului în mișcare până la poziția sa la un moment dat (creșterea vectorului rază a punctului în intervalul de timp considerat) se numește deplasare.

În mișcarea rectilinie, vectorul deplasare coincide cu secțiunea corespunzătoare a traiectoriei și cu modulul deplasării |  r| egală cu distanţa parcursă  s.

§ 2. Viteza

Pentru a caracteriza mișcarea unui punct material, se introduce o mărime vectorială - viteza, care este definită ca rapiditate mișcarea și a lui direcţieîn acest moment al timpului.

Lăsați punctul material să se miște de-a lungul unei traiectorii curbilinii, astfel încât în ​​momentul de față t corespunde vectorului rază r 0 (Fig. 3). Pentru o scurtă perioadă de timp  t punctul va trece pe calea  sși va primi o deplasare elementară (infinitesimală) r.

Vector viteză medie este raportul dintre incrementul r al vectorului rază al unui punct și intervalul de timp  t:

(2.1)

Direcția vectorului viteză medie coincide cu direcția lui r. Cu o scădere nelimitată  t viteza medie tinde spre o valoare limită, care se numește viteza instantanee v:

Astfel, viteza instantanee v este o mărime vectorială egală cu prima derivată a vectorului rază a punctului în mișcare în raport cu timpul. Deoarece secanta din limită coincide cu tangenta, vectorul viteză v este direcționat tangențial la traiectorie în direcția mișcării (Fig. 3). Pe măsură ce scade  t calea  s se va apropia | r | din ce în ce mai mult, deci modulul viteza instantanee

Astfel, modulul vitezei instantanee este egal cu prima derivată a căii în raport cu timpul:

(2.2)

La mișcare neuniformă - modulul de viteză instantaneu se modifică în timp. În acest caz, valoarea scalară  v - viteza medie mișcare neuniformă:

Din fig. 3 rezultă că  v> | v |, deoarece  s> | r |, și numai în cazul mișcării rectilinie

Dacă expresia d s = v d t (vezi formula (2.2)) se integrează în timp în limitele de t inainte de t + t, atunci găsim lungimea drumului parcurs de punctul în timp  t:

(2.3)

Când mișcare uniformă valoarea numerică a vitezei instantanee este constantă; atunci expresia (2.3) ia forma

Lungimea traseului parcurs de punctul din intervalul de timp de la t 1 la t 2 este dat de integrală

§ 3. Accelerația și componentele ei

În cazul traficului neuniform, este important să știți cât de repede se modifică viteza în timp. Mărimea fizică care caracterizează viteza de schimbare a vitezei în mărime și direcție este accelerare.

Considera mișcare plată, acestea. o mișcare în care toate segmentele traiectoriei unui punct se află în același plan. Fie vectorul v definirea vitezei punctului A pentru moment t. În timpul  t punctul de mișcare mutat în poziție Vși a dobândit o viteză diferită de v atât ca mărime, cât și ca direcție și egală cu v 1 = v + v. Mutați vectorul v 1 la punct Ași găsiți v (Fig. 4).

Accelerație medie mișcare neuniformă în intervalul de la t inainte de t + t se numește mărime vectorială egală cu raportul dintre modificarea vitezei v și intervalul de timp  t

Accelerație instantanee a (accelerarea) unui punct material în momentul de timp t va exista o limită pentru accelerația medie:

Astfel, accelerația a este o mărime vectorială egală cu derivata întâi a vitezei în raport cu timpul.

Să descompunăm vectorul v în două componente. Pentru a face asta, din punct de vedere A(Fig. 4) în direcția vitezei v amânăm vectorul
modulo v 1. Evident, vectorul
, egal
, determină modificarea vitezei în timp  t modulo:
... A doua componentă
vectorul v caracterizează modificarea vitezei în timp  t către.

Componenta tangenţială a acceleraţiei

adică este egală cu prima derivată temporală a modulului vitezei, determinând astfel rata de modificare a vitezei modulo.

Să găsim a doua componentă a accelerației. Să presupunem că ideea V suficient de aproape de punct A, prin urmare  s poate fi considerat un arc de cerc de o anumită rază r, care diferă puțin de coardă AB. Apoi din asemănarea triunghiurilor AOBși EAD urmează  v n /AB = v 1 / r, dar din moment ce AB = vt, atunci

În limita la
obține
.

Din moment ce unghiul EAD tinde spre zero, iar din moment ce triunghiul EAD isoscel apoi unghi ADEîntre v și v n tinde spre direct. Prin urmare, pentru vectorii v nși v sunt reciproc perpendiculare. Taxul ca vector viteză este direcționat tangențial la traiectorie, apoi vectorul v n perpendicular pe vectorul viteză este îndreptat spre centrul curburii acestuia. A doua componentă a accelerației, egală cu

numit componenta normala a acceleratieiși este îndreptată de-a lungul normalei la traiectoria către centrul curburii sale (prin urmare, se mai numește accelerație centripetă).

Accelerație completă corpul este suma geometrică a componentelor tangenţiale şi normale (Fig. 5):

Asa de, tangenţial componenta de accelerare caracterizează rata de modificare a vitezei modulo(direcționat tangențial la traiectorie) și normal componenta de accelerare - rata de schimbare a vitezei în direcție(direcționat spre centrul curburii traiectoriei).

În funcție de componentele tangențiale și normale ale accelerației, mișcarea poate fi clasificată după cum urmează:

1)
, A n = 0 - mișcare uniformă rectilinie;

2)
, A n = 0 - mișcare rectilinie egală. Cu acest gen de mișcare

Dacă momentul inițial de timp t 1 = 0 și viteza inițială v = v T.I. Bine fizică: [tutorial pentru inginerie...

Instruire metodică nr.1 pentru studenții anului I ai Facultății de Medicină și Biologie semestrul nr.1

Document

... (2,1 m; l = 10 m; 1,3 s) Literatură: Trofimova T.I. Bine fizică: Manual. manual pentru universitati.-18 ... viteza. (0,43) Literatură: Trofimova T.I. Bine fizică: Manual. manual pentru universități... - ... asupra impactului. () Literatură: Trofimova T.I. Bine fizică: Manual. manual pentru universități. -...

Manualul (ediția a IX-a, revizuită și extinsă, 2004) este compus din șapte părți, care stabilesc bazele fizice ale mecanicii, fizicii moleculare și termodinamicii, electricitate și magnetism, optică, fizica cuantică a atomilor, moleculelor și solidelor, fizica nucleului atomic. și particule elementare. Problema combinării oscilațiilor mecanice și electromagnetice a fost rezolvată în mod rațional. Continuitatea logică și legătura dintre clasicul și fizica modernă... Sunt date Întrebări de controlși sarcini pentru soluții independente.
Pentru studenții specialităților inginerești și tehnice ai instituțiilor de învățământ superior.

ELEMENTE DE CINEMATICĂ.
Mecanica este o parte a fizicii care studiază legile mișcării mecanice și motivele care provoacă sau modifică această mișcare. Mișcare mecanică se schimbă în timp dispozitie reciproca corpuri sau părți ale acestora.

Dezvoltarea mecanicii ca știință începe în secolul al III-lea. î.Hr., când omul de știință grec antic Arhimede (287 - 212 î.Hr.) a formulat legea echilibrului pârghiei și legile echilibrului corpurilor plutitoare. Legile de bază ale mecanicii au fost stabilite de fizicianul și astronomul italian G. Galilei (1564-1642) și formulate în final de omul de știință englez I. Newton (1643-1727).

Galileo - Mecanica newtoniana se numeste mecanica clasica. Studiază legile mișcării corpurilor macroscopice, ale căror viteze sunt mici în comparație cu viteza luminii c în vid. Legile mișcării corpurilor macroscopice cu viteze comparabile cu viteza c sunt studiate de mecanica relativistă bazată pe teoria relativității speciale formulată de A. Einstein (1879-1955). Pentru a descrie mișcarea corpurilor microscopice (atomi individuali și particule elementare), legile mecanicii clasice sunt inaplicabile - sunt înlocuite de legile mecanicii cuantice.

CUPRINS
Cuvânt înainte 2
Introducere 2
Tema fizicii și relația sa cu alte științe 2
Unități fizice 3
1 BAZA FIZICĂ A MECANICII 4
Capitolul 1 Elemente de cinematică 4
§ 1. Modele în mecanică. Sistem de referință. Traiectorie, lungimea traseului, vector de deplasare 4
§ 2. Viteza 6
§ 3. Accelerația și componentele sale 7
§ 4. Viteza unghiulară și accelerația unghiulară 9
Capitolul 2 Dinamica unui punct material și mișcarea de translație a unui corp rigid 11
§ 5. Prima lege a lui Newton. Greutate. Puterea 11
§ 6. A doua lege a lui Newton 11
§ 7. A treia lege a lui Newton 13
§ 8. Forțe de frecare 13
§ 9. Legea conservării impulsului. Centrul de greutate 14
§ 10. Ecuația mișcării unui corp de masă variabilă 16
Capitolul 3 Munca și energie 17
§unsprezece. Energie, muncă, putere 17
§ 12. Energiile cinetice și potențiale 18
§ 13. Legea conservării energiei 20
§ 14. Reprezentarea grafică a energiei 22
§ 15. Impactul corpurilor absolut elastice și inelastice 23
Capitolul 4 Mecanica corpului rigid 27
§ 16. Moment de inerție 27
Secțiunea 17. Energie kinetică rotatie 28
§ 18. Momentul puterii. Ecuația dinamicii mișcare de rotație solid 28
§ 19. Momentul impulsului și legea conservării 29
§ douăzeci. Topoare libere... Giroscop 32
§ 21. Deformari ale unui corp rigid 34
Capitolul 5 Gravitația. Elemente de teoria câmpului 36
§ 22. Legile lui Kepler. Lege gravitația universală 36
§ 23. Gravitaţia şi greutatea. Gravitate zero 37
§ 24. Câmpul gravitațional și acea tensiune 38
§ 25. Lucru în câmp gravitațional. Potențialul câmpului gravitațional 38
§ 26. Viteze spațiale 40
§ 27. Cadre de referință neinerțiale. Forțe de inerție 40
Capitolul 6 Elemente de mecanică a fluidelor 44
§ 28. Presiunea în lichid și gaz 44
§ 29. Ecuația continuității 45
§ 30. Ecuația lui Bernoulli și consecințele din ea 46
§ 31. Vâscozitate (frecare internă). Regimuri de curgere laminar și turbulent 48
§ 32. Metode de determinare a vâscozității 50
§ 33. Mişcarea corpurilor în lichide şi gaze 51
Capitolul 7 Elemente ale teoriei speciale (particulare) a relativității 53
§ 34. Transformări ale lui Galileo. Principiul mecanic al relativității 53
§ 35. Postulatele teoriei speciale (particulare) a relativității 54
§ 36. Transformări Lorentz 55
§ 37. Consecințele transformărilor Lorentz 56
Secțiunea 38. Intervalul dintre evenimente 59
§ 39. Legea de bază a dinamicii relativiste a unui punct material 60
§ 40. Legea raportului dintre masă și energie 61
2 FUNDAMENTE ALE FIZICII MOLECULARE ȘI TERMODINAMICII 63
Capitolul 8 Teoria molecular-cinetică a gazelor ideale 63
§ 41. Metode statistice şi termodinamice. Legile cu experiență a gazelor ideale 63
§ 42. Clapeyron - ecuația Mendeleev 66
§ 43. Ecuaţia de bază a teoriei molecular-cinetice a gazelor ideale 67
§ 44. Legea lui Maxwell privind distribuția moleculelor de gaze ideale după viteze și energii ale mișcării termice 69
§ 45. Formula barometrică. Distribuția Boltzmann 71
§ 46. Numărul mediu de ciocniri și calea liberă medie medie a moleculelor 72
§ 47. Fundamentarea experimentală a teoriei molecular-cinetice 73
§ 48. Fenomene de transport în sisteme de neechilibru termodinamic 74
§ 48. Vacuum şi metode de obţinere a lui. Proprietățile gazelor ultrarareficate 76
Capitolul 9 Fundamentele termodinamicii 78
§ 50. Numărul de grade de libertate ale moleculei. Legea distribuției uniforme a energiei asupra gradelor de libertate ale moleculelor 78
§ 51. Prima lege a termodinamicii 79
§ 52. Lucrul gazului la schimbarea volumului 80
§ 53. Căldura specifică 81
§ 54. Aplicarea primei legi a termodinamicii la izoprocese 82
§ 55. Proces adiabatic. Proces politropic 84
§ 56. Proces circular (ciclu). Reversibilă și procese ireversibile 86
§ 57. Entropia, interpretarea ei statistică și legătura cu probabilitatea termodinamică 87
§ 58. A doua lege a termodinamicii 89
§ 59. Motoare termice și mașini frigorifice. Ciclul Carnot și eficiența acestuia pentru gazul ideal 90
Sarcini 92
Capitolul 10 Gaze reale, lichide și solide 93
§ 60. Forțele și energia potențială a interacțiunii intermoleculare 93
§ 61. Ecuația Van der Waals 94
§ 62. Izotermele Van der Waals și analiza lor 95
Secțiunea 63. Energia internă a gazului real 97
§ 64. Efectul Joule-Thomson 98
Secțiunea 65. Lichefierea gazelor 99
§ 66. Proprietăţile lichidelor. Tensiune de suprafata 100
Secțiunea 67. Udare 102
§ 68. Presiunea sub suprafața curbată a lichidului 103
§ 69. Fenomene capilare 104
§ 70. Solide. Mono- și policristale 104
§ 71. Tipuri de solide cristaline 105
§ 72. Defecte ale cristalelor 109
§ 73. Capacitatea termică a solidelor 110
§ 74. Evaporare, sublimare, topire si cristalizare. Corpuri amorfe 111
§ 75. Tranziții de fază de tipul I și II 113
§ 76. Diagrama stărilor. Punctul triplu 114
Sarcini 115
3 ELECTRICITATE ȘI ELECTROMAGNETISM 116
Capitolul 11 ​​Electrostatică 116
Secțiunea 77. Legea conservării sarcinii electrice 116
Secțiunea 78. Legea lui Coulomb 117
§ 79. Câmp electrostatic. Intensitatea câmpului electrostatic 117
§ 80. Principiul suprapunerii câmpurilor electrostatice. Câmp dipol 119
§ 81. Teorema lui Gauss pentru un câmp electrostatic în vid 120
§ 82. Aplicarea teoremei lui Gauss la calculul unor câmpuri electrostatice în vid 122
§ 83. Circulaţia vectorului intensităţii câmpului electrostatic 124
§ 84. Potenţialul câmpului electrostatic 125
§ 85. Tensiunea ca gradient de potenţial. Suprafețe echipotențiale 126
§ 86. Calculul diferenței de potențial față de intensitatea câmpului 127
§ 87. Tipuri de dielectrici. Polarizarea dielectricilor 128
§ 88. Polarizare. Intensitatea câmpului într-un dielectric 129
§ 88. Deplasarea electrică. Teorema lui Gauss pentru câmpul electrostatic într-un dielectric 130
§ 90. Condiții la interfața dintre două medii dielectrice 131
§ 91. Feroelectrice 132
§ 92. Conductoare într-un câmp electrostatic 134
§ 93. Capacitatea electrică a unui conductor izolat 136
Secțiunea 94. Condensatoare 136
§ 95. Energia unui sistem de sarcini, a unui conductor solitar și a unui condensator. Energia câmpului electrostatic 138
Sarcini 140
Capitolul 12 Curent electric continu 141
§ 96. Curentul electric, puterea și densitatea curentului 141
Secţiunea 97. Forţe exterioare. Forța și tensiunea electromotoare 142
§ 98. Legea lui Ohm. Rezistența conductoarelor 143
§ 99. Munca şi puterea curentului. Legea lui Joule - Lenz 144
Secțiunea 100. Legea lui Ohm pentru o secțiune neuniformă a unui lanț 145
§ 101. Regulile lui Kirchhoff pentru lanțurile ramificate 146
Cazurile 148
Capitolul 13 Curenții electrici în metale, vid și gaze 148
§ 102. Teoria clasică elementară a conductivității electrice a metalelor 148
§ 103. Derivarea legilor de bază ale curentului electric în teoria clasică a conductivității electrice a metalelor 149
§ 104. Funcția de lucru a electronilor din metal 151
Secțiunea 105. Fenomene de emisie și aplicarea lor 152
§ 106. Ionizarea gazelor. Descărcare de gaze neauto-susținută 154
§ 107. Descărcare de gaze autonome și tipurile sale 155
§ 108. Plasma și proprietățile ei 158
Cazurile 159
Capitolul 14 Câmp magnetic 159
§ 109. Câmpul magnetic și caracteristicile lui 159
Secțiunea 110. Legea Bio - Savard - Laplace și aplicarea acesteia la calcul camp magnetic 162
Secțiunea 111. Legea lui Ampere. Interacțiunea curenților paraleli 163
§ 112. Constanta magnetica. Unitățile de inducție magnetică și intensitatea câmpului magnetic 164
§ 113. Câmpul magnetic al unei sarcini în mișcare 165
§ 114. Acţiunea unui câmp magnetic asupra unei sarcini în mişcare 166
§ 115. Mișcarea particulelor încărcate într-un câmp magnetic 166
§ 116. Acceleratoare de particule încărcate 167
§ 117. Efectul Hall 169
§ 118. Circulaţia vectorului B al câmpului magnetic în vid 169
§ 119. Câmpurile magnetice ale unui solenoid și ale unui toroid 171
§ 120. Fluxul vectorului de inducţie magnetică. Teorema lui Gauss pentru câmpul B 172
§ 121. Lucrări la deplasarea unui conductor și a unui circuit cu un curent într-un câmp magnetic 172
Cazurile 174
Capitolul 15 Inductie electromagnetica 174
§122. Fenomenul inducției electromagnetice (experimentele lui Faraday) 174
§ 123. Legea lui Faraday și derivarea ei din legea conservării energiei 175
§ 124. Rotirea cadrului într-un câmp magnetic 177
§ 125. Curenţi turbionari (curenţi Foucault) 177
§ 126. Inductanţa circuitului. Auto-inducere 178
§ 127. Curenți la deschiderea și închiderea unui circuit 179
§ 128. Inducerea reciprocă 181
§ 129. Transformatoare 182
§ 130. Energia câmpului magnetic 183
Capitolul 16 Proprietățile magnetice ale materiei 184
§ 131. Momentele magnetice ale electronilor si atomilor 184
§ 132. Dia- şi paramagnetism 186
§ 133. Magnetizare. Câmp magnetic în materie 187
§ 134. Condiții la interfața dintre doi magneți 189
§ 135. Feromagneții și proprietățile lor 190
§ 136. Natura feromagnetismului 191
Capitolul 17 Fundamentele teoriei lui Maxwell pentru câmpul electromagnetic 193
§ 137. Câmp electric vortex 193
Secțiunea 138. Curent de părtinire 194
§ 139. Ecuațiile lui Maxwell pentru câmpul electromagnetic 196
4 VIBRAȚII ȘI UNDE 198
Capitolul 18 Vibrații mecanice și electromagnetice 198
§ 140. Vibrațiile armonice și caracteristicile lor 198
§ 141. Vibrații armonice mecanice 200
§ 142. Oscilator armonic. Primăvara, pendulele fizice și matematice 201
§ 143. Oscilații armonice libere într-un circuit oscilator 203
§ 144. Adăugarea vibratii armonice aceeași direcție și aceeași frecvență. Bate 205
§ 145. Adăugarea vibrațiilor reciproc perpendiculare 206
§ 146. Ecuația diferențială a oscilațiilor libere amortizate (mecanice și electromagnetice) și soluția ei. Auto-oscilatie 208
§ 147. Ecuația diferențială a oscilațiilor forțate (mecanice și electromagnetice) și soluția ei 211
§ 148. Amplitudinea şi faza oscilaţiilor forţate (mecanice şi electromagnetice). Rezonanta 213
Secțiunea 148. Curent alternativ 215
§ 150. Rezonanta tensiunilor 217
§ 151. Rezonanța curenților 218
§ 152. Puterea alocată în circuitul de curent alternativ 219
Capitolul 19 Unde elastice 221
§ 153. Procese ondulatorii. Unde longitudinale și de forfecare 221
§ 154. Ecuaţia unei unde călătoare. Viteza de fază. Ecuația de undă 222
§ 155. Principiul suprapunerii. Tarif de grup 223
§ 156. Interferența undelor 224
§ 157. Unde stătătoare 225
§ 158. Unde sonore 227
S 159. Efectul Doppler în acustică 228
Secțiunea 160. Ultrasunetele și aplicarea acesteia 229
Capitolul 20 Unde electromagnetice 230
Sectiunea 161. Achizitie experimentala undele electromagnetice 230
§ 162. Ecuația diferențială a unei unde electromagnetice 232
§ 163. Energia undelor electromagnetice. Impuls de câmp electromagnetic 233
§ 164. Radiaţia dipolului. Aplicarea undelor electromagnetice 234
5 OPTICA. NATURA CUANTICA A RADIAȚIEI 236
Capitolul 21 Elemente de optică geometrică și electronică 236
§ 165. Legile fundamentale ale opticii. Reflecție totală 236
§ 166. Lentile subtiri. Imaginirea obiectelor cu lentile 238
§ 187. Aberațiile (erorile) sistemelor optice 241
§ 168. Mărimi fotometrice de bază și unitățile lor 242
§ 189. Elemente de optică electronică 243
Capitolul 22 Interferența luminii 245
§ 170. Dezvoltarea ideilor despre natura luminii 245
§ 171. Coerența și monocromaticitatea undelor luminoase 248
§ 172. Interferența luminii 249
§ 173. Metode de observare a interferenţei luminii 250
§ 174. Interferența luminii în peliculele subțiri 252
§ 175. Aplicarea interferenței luminii 254
Capitolul 23 Difracția luminii 257
§ 176. Principiul lui Huygens - Fresnel 257
§ 177. Metoda zonelor Fresnel. Propagarea luminii rectilinie 258
§ 178. Difracția Fresnel pe o gaură rotundă și disc 260
§ 178. Difracția Fraunhofer pe o fante 261
§ 180. Difracția Fraunhofer pe o rețea de difracție 263
§ 181. Rețea spațială. Difuzarea luminii 265
§ 182. Difracția pe o rețea spațială. Formula lui Wolfe - Braggs 266
§ 183. Rezoluția dispozitivelor optice 267
§ 184. Conceptul de holografie 268
Capitolul 24 Interacțiunea undelor electromagnetice cu materia 27 0
§ 185. Dispersia luminii 270
§ 186. Teoria electronică a dispersiei luminoaselor 271
§ 187. Absorbția (absorbția) luminii 273
§ 188. Efectul Doppler 274
§ 189. Radiația Vavilov - Cherenkov 275
Capitolul 25 Polarizarea luminii 276
§ 190. Lumina naturala si polarizata 276
§ 191. Polarizarea luminii în timpul reflexiei și refracției la limita a doi dielectrici 278
§ 192. Dubla refractie 279
§ 193. Prisme polarizante și polaroid 280
§ 194. Analiza luminii polarizate 282
§ 195. Anizotropie optică artificială 283
§ 196. Rotirea planului de polarizare 284
Capitolul 26 Natura cuantică a radiațiilor 285
Secțiunea 197. Radiația de căldurăși caracteristicile sale 285
Secțiunea 188. Legea lui Kirchhoff 287
§ 199. Legile lui Stefan - deplasarea lui Boltzmann si Vin 288
§ 200. Formule Rayleigh-Jeans și Planck 288
§ 201. Pirometrie optică. Surse de lumină termică 291
§ 202. Tipuri de efect fotoelectric. Legile efectului fotoelectric extern 292
§ 203. Ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric extern. Confirmarea experimentală a proprietăților cuantice ale luminii 294
§ 204. Aplicarea efectului fotoelectric 296
§ 205. Masa și impulsul unui foton. Presiune ușoară 297
§ 206. Efectul Compton și teoria sa elementară 298
§ 207. Unitatea proprietăților corpusculare și ondulatorii radiatie electromagnetica 299
6 ELEMENTE DE FIZICA CUANTICA A ATOMILOR, MOLECULELOR SI SOLIDELOR 300
Capitolul 27 Teoria atomului de hidrogen conform lui Bohr 300
§ 208. Modele ale atomului lui Thomson și Rutherford 300
§ 209. Spectrul de linii ale atomului de hidrogen 301
§ 210. Postulatele lui Bohr 302
§ 211. Experimentele lui Frank și Hertz 303
§ 212. Spectrul atomului de hidrogen conform Bohr 304
Capitolul 28 Elemente de mecanică cuantică 306
§ 213. Dualismul corpuscular-undă al proprietăților materiei 306
§ 214. Unele proprietăți ale undelor da Broglie 308
§ 215. Relația incertitudinilor 308
§ 216. Funcția de undă și semnificația ei statistică 311
Secțiunea 217. Ecuația generală Schrödinger. Ecuația Schrödinger pentru stări staționare 312
§ 218. Principiul cauzalităţii în mecanica chintului 314
§ 219. Mișcarea unei particule libere 314
§ 220. O particulă într-un „puț de potențial” dreptunghiular unidimensional cu „pereți” infinit de înalți 315
§ 221. Trecerea unei particule printr-o barieră de potențial. Efectul de tunel 317
§ 222. Oscilator armonic liniar în mecanica cuantică 320
Capitolul 29 Elemente de fizică modernă a atomilor și moleculelor 321
§ 223. Atomul de hidrogen în mecanica cuantică 321
§ 224.1s-starea unui electron într-un atom de hidrogen 324
§ 225. Spinul electronului. Rotiți numărul cuantic 325
§ 226. Principiul indistinguirii particulelor identice. Fermioni și bosoni 326
§ 227. Principiul lui Pauli. Distribuția electronilor într-un atom în stările 327
Secțiunea 228. Sistem periodic elemente ale lui Mendeleev 328
§ 229. Spectre de raze X 330
§ 230. Molecule: legături chimice, conceptul de niveluri de energie 332
§ 231. Spectre moleculare. împrăștierea Raman 333
Secțiunea 232. Preluare. Emisia spontană și stimulată 334
§ 233. Generatoare cuantice optice (lasere) 335
Capitolul 30 Elementele statisticii cuantice 338
§ 234. Statistica cuantică. Spațiul de fază. Funcția de distribuție 338
§ 235. Conceptul de statistică cuantică Bose - Einstein și Fermi - Dirac 339
§ 236. Gazul de electroni degenerat în metale 340
§ 237. Conceptul teoriei cuantice a capacităţii termice. Telefon 341
§ 238. Concluziile teoriei cuantice a conductivității electrice a metalelor 342
§ 239. Supraconductivitate. Înțelegerea efectului Josephson 343
Capitolul 31 Elemente de fizică a stării solide 345
§ 240. Conceptul teoriei benzilor solide 345
§ 241. Metale, dielectrici și semiconductori conform teoriei benzilor 346
§ 242. Conductivitatea intrinsecă a semiconductorilor 347
§ 243. Conductivitatea impurităţilor semiconductorilor 350
§ 244. Fotoconductivitatea semiconductorilor 352
§ 245. Luminescența solidelor 353
§ 246. Contactul a două metale conform teoriei benzilor 355
§ 247. Fenomenele termoelectrice şi aplicarea lor 356
§ 248. Rectificare la contactul metal-semiconductor 358
§ 249. Contactul semiconductorilor electronici și orificiilor (joncțiune p-n) 360
§ 250. Diode şi triode semiconductoare (tranzistoare) 362
7 ELEMENTE ALE FIZICA NUCLULUI ATOMIC ȘI PARTICULALOR ELEMENTARE 364
Capitolul 32 Elemente de fizică atomică nucleară 364
§ 251. Mărimea, compoziția și sarcina nucleului atomic. Numerele de masă și de încărcare 364
§ 252. Defectul de masă și energia de legare a nucleului 365
§ 253. Spinul nucleului și momentul său magnetic 366
Secțiunea 254. Forțele nucleare... Modele Kernel 367
§ 255. Radiațiile radioactive și tipurile sale 368
§ 256. Legea dezintegrarii radioactive. Reguli de compensare 369
§ 257. Legile dezintegrarii  370
§ 258. Decăderea. Neutrin 372
§ 259. Radiația gamma și proprietățile sale 373
§ 260. Absorbția rezonantă a radiației  (efectul Mössbauer *) 375
§ 261. Metode de observare și înregistrare a radiațiilor și particulelor radioactive 376
§ 262. Reacții nucleare și principalele lor tipuri 379
§ 263. Pozitron. Descompunere. Grip electronic 381
§ 264. Descoperirea neutronului. Reacții nucleare sub influența neutronilor 382
§ 265. Reacție de fisiune nucleară 383
§ 266. Reacția în lanț de fisiune 385
§ 267. Conceptul de energie nucleară 386
§ 268. Reacţia de fuziune a nucleelor ​​atomice. Problema reacțiilor termonucleare controlate 388
Capitolul 33 Elemente de fizică a particulelor 390
§ 269. Radiația cosmică 390
§ 270. Muonii și proprietățile lor 391
§ 271. Mezonii și proprietățile lor 392
§ 272. Tipuri de interacțiuni ale particulelor elementare 393
Secțiunea 273. Particule și antiparticule 394
§ 274. Hyperones. Cinietatea și paritatea particulelor elementare 396
§ 275. Clasificarea particulelor elementare. Quarcii 397
CONCLUZIA 400
LEGI ȘI FORMULE DE BAZĂ 402
INDEX SUBIECTUL 413.

Ed. a XI-a, Șters. - M .: 2006.- 560 p.

Manualul (ediția a IX-a, revizuită și extinsă, 2004) este compus din șapte părți, care stabilesc bazele fizice ale mecanicii, fizicii moleculare și termodinamicii, electricitate și magnetism, optică, fizica cuantică a atomilor, moleculelor și solidelor, fizica nucleului atomic. și particule elementare. Problema combinării oscilațiilor mecanice și electromagnetice a fost rezolvată în mod rațional. S-a stabilit continuitatea logică și legătura dintre fizica clasică și cea modernă. Sunt date întrebări de control și sarcini pentru soluții independente.

Pentru studenții specialităților inginerești și tehnice ai instituțiilor de învățământ superior.

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

Marimea: 6 Mb

Descarca:

RGhost

1. Bazele fizice ale mecanicii.
Capitolul 1. Elemente de cinematică

§ 1. Modele în mecanică. Sistem de referință. Traiectorie, lungimea traseului, vector de deplasare

§ 2. Viteza

§ 3. Accelerația și componentele ei

§ 4. Viteza unghiulara si acceleratia unghiulara

Sarcini

Capitolul 2. Dinamica unui punct material și mișcarea de translație a unui corp rigid Forța

§ 6. A doua lege a lui Newton

§ 7. A treia lege a lui Newton

§ 8. Forţe de frecare

§ 9. Legea conservării impulsului. Centrul de masă

§ 10. Ecuaţia mişcării unui corp de masă variabilă

Sarcini

Capitolul 3. Munca și energie

§ 11. Energie, muncă, putere

§ 12. Energiile cinetice si potentiale

§ 13. Legea conservării energiei

§ 14. Reprezentarea grafică a energiei

§ 15. Impactul corpurilor absolut elastice şi inelastice

Sarcini

Capitolul 4. Mecanica corpului rigid

§ 16. Moment de inerție

§ 17. Energia cinetică de rotaţie

§ 18. Momentul puterii. Ecuația dinamicii mișcării de rotație a unui corp rigid.

§ 19. Momentul impulsului şi legea conservării lui
§ 20. Topoare libere. Giroscop
§ 21. Deformari ale unui corp rigid
Sarcini

Capitolul 5. Gravitația. Elemente de teoria câmpului
§ 22. Legile lui Kepler. Legea gravitației universale
§ 23. Gravitaţia şi greutatea. Imponderabilitate .. 48 y 24. Câmpul gravitațional și intensitatea acestuia
§ 25. Lucru în câmp gravitațional. Potenţialul câmpului gravitaţional
§ 26. Viteze spațiale

§ 27. Cadre de referință neinerțiale. Forțele de inerție
Sarcini

Capitolul 6. Elemente de mecanica fluidelor
§ 28. Presiunea în lichid și gaz
§ 29. Ecuaţia continuităţii
§ 30. Ecuația lui Bernoull și consecințele din aceasta
§ 31. Vâscozitate (frecare internă). Regimuri de curgere a fluidelor laminare și turbulente
§ 32. Metode de determinare a vâscozităţii
§ 33. Mişcarea corpurilor în lichide şi gaze

Sarcini
Capitolul 7. Elemente ale teoriei speciale (particulare) a relativității
§ 35. Postulatele teoriei speciale (particulare) a relativității
§ 36. Transformări Lorentz
§ 37. Consecinţe ale transformărilor Lorentz
Secțiunea 38. Intervalul dintre evenimente
§ 39. Legea de bază a dinamicii relativiste a unui punct material
§ 40. Legea raportului dintre masă și energie
Sarcini

2. Fundamentele Fizicii Moleculare și Termodinamicii
Capitolul 8. Teoria molecular-cinetică a gazelor ideale
§ 41. Metode de cercetare. A experimentat legile gazelor ideale
§ 42. Ecuația Clapeyron - Mendeleev
§ 43. Ecuaţia de bază a teoriei molecular-cinetice a gazelor ideale
§ 44. Legea lui Maxwell privind distribuția moleculelor de gaze ideale după viteze și energii ale mișcării termice
§ 45. Formula barometrică. distribuția Boltzmann
§ 46. Numărul mediu de ciocniri și calea liberă medie medie a moleculelor
§ 47. Fundamentarea experimentală a teoriei cinetice moleculare
§ 48. Fenomene de transport în sisteme de neechilibru termodinamic
§ 49. Vacuum şi metode de obţinere a lui. Proprietățile gazelor ultra-rareficate
Sarcini

Capitolul 9. Fundamentele termodinamicii.
§ 50. Numărul de grade de libertate ale moleculei. Legea distribuției uniforme a energiei pe gradele de libertate ale moleculelor
§ 51. Prima lege a termodinamicii
§ 52. Lucrul gazului la modificarea volumului acestuia
§ 53. Capacitatea termică
§ 54. Aplicarea primei legi a termodinamicii la izoprocese
§ 55. Proces adiabatic. Proces politropic
§ 57. Entropia, interpretarea ei statistică și legătura cu probabilitatea termodinamică
§ 58. A doua lege a termodinamicii
§ 59. Motoare termice și mașini frigorifice Ciclul Carnot și randamentul acestuia pentru gaz ideal
Sarcini
Capitolul 10. Gaze reale, lichide și solide
§ 61. Ecuația Van der Waals
§ 62. Izotermele Van der Waals și analiza lor
Secțiunea 63. Energia internă a gazului real
§ 64. Efectul Joule-Thomson
Secțiunea 65. Lichefierea gazelor
§ 66. Proprietăţile lichidelor. Tensiune de suprafata
Secțiunea 67. Udare
§ 68. Presiunea sub suprafaţa curbată a lichidului
§ 69. Fenomene capilare
§ 70. Solide. Mono- și policristale
§ 71. Tipuri de solide cristaline
§ 72. Defecte ale cristalelor
§ 75. Tranziții de fază de primul și al doilea fel
§ 76. Diagrama stărilor. Punct triplu
Sarcini

3. Electricitate și magnetism
Capitolul 11. Electrostatică
Secțiunea 77. Legea conservării sarcinii electrice
Secțiunea 78. Legea lui Coulomb
§ 79. Câmp electrostatic. Intensitatea câmpului electrostatic
§ 80. Principiul suprapunerii câmpurilor electrostatice. Câmp dipol
§ 81. Teorema lui Gauss pentru un câmp electrostatic în vid
§ 82. Aplicarea teoremei lui Gauss la calculul unor câmpuri electrostatice în vid
§ 83. Circulaţia vectorului intensităţii câmpului electrostatic
§ 84. Potenţialul câmpului electrostatic
§ 85. Tensiunea ca gradient de potenţial. Suprafețe echipotențiale
§ 86. Calculul diferenței de potențial față de intensitatea câmpului
§ 87. Tipuri de dielectrici. Polarizare dielectrică
§ 88. Polarizare. Intensitatea câmpului în dielectric
§ 89. Amestecare electrică. Teorema lui Gauss pentru câmpul electrostatic într-un dielectric
§ 90. Condiţii la interfaţa dintre două medii dielectrice
§ 91. Feroelectrice
§ 92. Conductoare într-un câmp electrostatic
§ 93. Capacitatea electrică a unui conductor izolat
§ 94. Condensatoare
§ 95. Energia unui sistem de sarcini, a unui conductor solitar și a unui condensator. Energia câmpului electrostatic
Sarcini
Capitolul 12. Curentul electric continuu
§ 96. Curentul electric, puterea și densitatea curentului
Secţiunea 97. Forţe exterioare. Forța și tensiunea electromotoare
§ 98. Legea lui Ohm. Rezistența conductorului

Secțiunea 99 munca și puterea Legea Joule-Lenz
§ 100. Legea lui Ohm pentru o secțiune neuniformă a unui lanț
§ 101. Regulile lui Kirchhoff pentru lanțurile ramificate
Sarcini
Capitolul 13. Curenți electrici în metale, vid și gaze
§ 104. Funcția de lucru a electronilor din metal
§ 105. Fenomene de emisie şi aplicarea lor
§ 106. Ionizarea gazelor. Descărcare de gaz neauto-susținută
§ 107. Evacuarea gazelor autonome și tipurile acesteia
§ 108. Plasma și proprietățile ei
Sarcini

Capitolul 14. Câmp magnetic.
§ 109. Câmpul magnetic şi caracteristicile lui
§ 110. Legea lui Bio - Savart - Laplace și aplicarea ei la calculul câmpului magnetic
Secțiunea 111. Legea lui Ampere. Interacțiunea curenților paraleli
§ 112. Constanta magnetica. Unități ale inducției magnetice și ale intensității câmpului magnetic
§ 113. Câmpul magnetic al unei sarcini în mișcare
§ 114. Acţiunea unui câmp magnetic asupra unei sarcini în mişcare
§ 115. Mișcarea particulelor încărcate într-un câmp magnetic
§ 117. Efectul Hall
§ 118. Circulaţia vectorului B al câmpului magnetic în vid
§ 119. Câmpurile magnetice ale unui solenoid și ale unui toroid
§ 121. Lucrări la deplasarea unui conductor și a unui circuit cu un curent într-un câmp magnetic
Sarcini

Capitolul 15. Inducția electromagnetică
§ 122. Fenomenul inducţiei electromagnetice (experimentele lui Faraday
§ 123. Legea lui Faraday și derivarea ei din legea conservării energiei
§ 125. Curenţi turbionari (curenţi Foucault
§ 126. Inductanţa circuitului. Auto-inducție
§ 127. Curenţi la deschiderea şi închiderea unui circuit
§ 128. Inducerea reciprocă
Secțiunea 129. Transformatoare
§130. Energia câmpului magnetic
cabane de vara
Capitolul 16. Proprietățile magnetice ale materiei
§ 131. Momentele magnetice ale electronilor si atomilor
§ 132. Fund şi paramagnetism
§ 133. Magnetizare. Câmp magnetic în materie
§ 134. Condiţii la interfaţa dintre doi magneţi
§ 135. Ferromagneţii şi proprietăţile lor

§ 136. Natura feromagnetismului
Sarcini
Capitolul 17. Fundamentele teoriei lui Maxwell pentru zero electromagnetic
§ 137. Câmp electric vortex
Secțiunea 138. Curent de polarizare
§ 139. Ecuaţiile lui Maxwell pentru câmpul electromagnetic

4. Oscilații și unde.
Capitolul 18. Vibrații mecanice și electromagnetice
§ 140. Vibraţiile armonice şi caracteristicile lor
§ 141. Vibraţii mecanice armonice
§ 142. Oscilator armonic. Primăvara, pendulele fizice și matematice
§ 144. Adunarea oscilaţiilor armonice de aceeaşi direcţie şi aceeaşi frecvenţă. Beats
§ 145. Adăugarea vibraţiilor reciproc perpendiculare
§ 146. Ecuația diferențială a oscilațiilor libere amortizate (mecanice și electromagnetice) și soluția ei. Auto-oscilații
§ 147. Ecuația diferențială a oscilațiilor forțate (mecanice și electromagnetice) și soluția acesteia
§ 148. Amplitudinea şi faza oscilaţiilor forţate (mecanice şi electromagnetice). Rezonanţă
§ 149. Curent alternativ
§ 150. Rezonanţa tensiunilor
§ 151. Rezonanţa curenţilor
§ 152. Puterea alocată în circuitul de curent alternativ
Sarcini

Capitolul 19. Unde elastice.
§ 153. Procese ondulatorii. Unde longitudinale și transversale
§ 154. Ecuaţia unei unde călătoare. Viteza de fază. Ecuația undelor

§ 155. Principiul suprapunerii. Viteza grupului
§ 156. Interferența undelor
§ 157. Unde stătătoare
§ 158. Unde sonore
§ 159. Efectul Doppler în acustică
Secțiunea 160. Ultrasunetele și aplicarea acesteia

Sarcini

Capitolul 20. Unde electromagnetice.
§ 161. Producerea experimentală de unde electromagnetice
§ 162. Ecuația diferențială a undei electromagnetice

§ 163. Energia undelor electromagnetice. Impuls electromagnetic

§ 164. Radiaţia dipolului. Aplicarea undelor electromagnetice
Sarcini

5. Optica. Natura cuantică a radiațiilor.

Capitolul 21. Elemente de optică geometrică și electronică.
§ 165. Legile fundamentale ale opticii. Reflecție deplină
§ 166. Lentile subtiri. Imaginea obiectelor folosind lentile
§ 167. Aberaţiile (erorile) sistemelor optice
§ 168. Mărimi fotometrice de bază și unitățile lor
Sarcini
Capitolul 22. Interferența luminii
§ 170. Dezvoltarea ideilor despre natura luminii
§ 171. Coerenţa şi monocromaticitatea undelor luminoase
§ 172. Interferența luminii
§ 173. Metode de observare a interferenţei luminii
§ 174. Interferența luminii în peliculele subțiri
§ 175. Aplicarea interferenței luminii
Capitolul 23. Difracția luminii
§ 177. Metoda zonelor Fresnel. Propagarea luminii rectilinie
§ 178. Difracția Fresnel pe o gaură și disc rotund
§ 179. Difracția Fraunhofer pe o fante
§ 180. Difracția Fraunhofer pe o rețea de difracție
§ 181. Rețea spațială. Risipirea luminii
§ 182. Difracția pe o rețea spațială. Formula lui Wolfe - Braggs
§ 183. Rezoluția dispozitivelor optice
§ 184. Conceptul de holografie
Sarcini

Capitolul 24. Interacțiunea undelor electromagnetice cu materia.
§ 185. Dispersia luminii
§ 186. Teoria electronică a dispersiei luminii
§ 188. Efectul Doppler
§ 189. Radiaţia Vavilov - Cherenkov

Sarcini
Capitolul 25. Polarizarea luminii
§ 190. Lumina naturala si polarizata
§ 191. Polarizarea luminii în timpul reflexiei și refracției la limita a doi dielectrici
§ 192. Dubla refractie
§ 193. Prisme şi polaroide polarizante
§ 194. Analiza luminii polarizate

§ 195. Anizotropie optică artificială
§ 196. Rotirea planului de polarizare

Sarcini

Capitolul 26. Natura cuantică a radiațiilor.
§ 197. Radiaţia termică şi caracteristicile ei.

§ 198. Legea lui Kirchhoff
§ 199. Legile lui Stefan - deplasarea lui Boltzmann si Vin

§ 200. Formulele lui Rayleigh-Jeans și Planck.
§ 201. Pirometrie optică. Surse de lumină termică
§ 203. Ecuația lui Einstein pentru efectul fotoelectric extern. Confirmarea experimentală a proprietăților cuantice ale luminii
§ 204. Aplicarea efectului fotoelectric
§ 205. Masa și impulsul unui foton. Presiune ușoară
§ 206. Efectul Compton și teoria sa elementară
§ 207. Unitatea proprietăților corpusculare și ondulatorii ale radiațiilor electromagnetice
Sarcini

6. Elemente de fizică cuantică

Capitolul 27. Teoria lui Bohr a atomului de hidrogen.

§ 208. Modele ale atomului lui Thomson şi Rutherford
§ 209. Spectrul de linii ale atomului de hidrogen
§ 210. Postulatele lui Bohr
§ 211. Experimentele lui Frank în Hertz
§ 212. Spectrul atomului de hidrogen după Bohr

Sarcini

Capitolul 28. Elemente de mecanică cuantică
§ 213. Dualismul corpuscular-undă al proprietăţilor materiei
§ 214. Unele proprietăţi ale undelor de Broglie
§ 215. Relația incertitudinilor
§ 216. Funcția de undă și semnificația ei statistică
§ 217. Ecuaţia generală Schrödinger. Ecuația Schrödinger pentru stări staționare
§ 218. Principiul cauzalităţii în mecanica cuantică
§ 219. Mișcarea unei particule libere
§ 222. Oscilator armonic liniar în mecanica cuantică
Sarcini
Capitolul 29. Elemente de fizică modernă a atomilor t moleculelor
§ 223. Atomul de hidrogen în mecanica cuantică
§ 224. L-combustia unui electron într-un atom de hidrogen
§ 225. Spinul electronului. Spin număr cuantic
§ 226. Principiul indistinguirii particulelor identice. Fermioni și bosoni
Mendeleev
§ 229. Spectre de raze X
§ 231. Spectre moleculare. împrăștierea luminii Raman
§ 232. Absorbţie, emisie spontană şi stimulată
(lasere
Sarcini
Capitolul 30. Elemente de statistică cuantică
§ 234. Statistica cuantică. Spațiul de fază. Funcția de distribuție
§ 235. Conceptul de statistică cuantică Bose - Einstein și Fermi - Dirac
§ 236. Gazul de electroni degenerat în metale
§ 237. Conceptul teoriei cuantice a capacităţii termice. Fonoli
§ 238. Concluziile teoriei cuantice a conductivităţii electrice a metalelor
! efectul Josephson
Sarcini
Capitolul 31. Elemente de fizică a solidelor
§ 240. Conceptul teoriei benzilor solide
§ 241. Metale, dielectrici și semiconductori conform teoriei benzilor
§ 242. Conductivitatea intrinsecă a semiconductorilor
§ 243. Conductivitatea impurităţilor semiconductorilor
§ 244. Fotoconductivitatea semiconductorilor
§ 245. Luminescența solidelor
§ 246. Contactul a două metale conform teoriei benzilor
§ 247. Fenomenele termoelectrice şi aplicarea lor
§ 248. Rectificare la contactul metal-semiconductor
§ 250. Diode şi triode semiconductoare (tranzistoare
Sarcini

7. Elemente de fizică ale nucleului atomic și particulelor elementare.

Capitolul 32. Elemente de fizică ale nucleului atomic.

§ 252. Defect de masă și energie de legare, nucleu

§ 253. Spinul nucleului și momentul său magnetic

§ 254. Forţe nucleare. Modele de nucleu

§ 255. Radiaţiile radioactive şi tipurile sale Reguli de deplasare

§ 257. Legile a-degradării

§ 259. Radiația gamma și proprietățile ei.

§ 260. Absorbția rezonantă a radiațiilor γ (efectul Mössbauer

§ 261. Metode de observare și înregistrare a radiațiilor și particulelor radioactive

§ 262. Reacţiile nucleare şi principalele lor tipuri

§ 263. Pozitron. /> - Decădere. Captură electronică

§ 265. Reacție de fisiune nucleară
§ 266. Reacția în lanț de fisiune
§ 267. Conceptul de energie nucleară
§ 268. Reacţia de fuziune a nucleelor ​​atomice. Problema reacțiilor termonucleare controlate
Sarcini
Capitolul 33. Elemente de fizica a particulelor elementare
§ 269. Radiaţia cosmică
§ 270. Muonii şi proprietăţile lor
§ 271. Mezonii şi proprietăţile lor
§ 272. Tipuri de interacţiuni ale particulelor elementare
§ 273. Particule şi antiparticule
§ 274. Hyperones. Cinietatea și paritatea particulelor elementare
§ 275. Clasificarea particulelor elementare. Quarci
Sarcini
Legi și formule de bază
1. Bazele fizice ale mecanicii
2. Fundamentele Fizicii Moleculare și Termodinamicii
4. Oscilații și unde
5. Optica. Natura cuantică a radiațiilor
6. Elemente de fizică cuantică a atomilor, moleculelor și solidelor

7. Elemente de fizică ale nucleului atomic și particulelor elementare
Index de subiect

Ed. a 5-a, Șters. - M .: 2006.- 352 p.

Cartea, într-o formă concisă și accesibilă, prezintă materialul pe toate secțiunile programului cursului „Fizică” - de la mecanică la fizica nucleului atomic și a particulelor elementare. Pentru studenții universitari. Util pentru revizuirea materialului acoperit și pregătirea pentru examene în universități, școli tehnice, colegii, școli, departamente pregătitoare și cursuri.

Format: djvu / zip

Marimea: 7, 45 Mb

Descarca:

RGhost

CUPRINS
Cuvânt înainte 3
Introducere 4
disciplina fizica 4
Relația fizicii cu alte științe 5
1. BAZA FIZICĂ A MECANICII 6
Mecanica și structura ei 6
Capitolul 1. Elemente de cinematică 7
Modele în mecanică. Ecuații cinematice ale mișcării unui punct material. Traiectorie, lungimea traseului, vector de deplasare. Viteză. Accelerația și componentele sale. Viteză unghiulară. Accelerația unghiulară.
Capitolul 2 Dinamica unui punct material și mișcarea de translație a unui corp rigid 14
Prima lege a lui Newton. Greutate. Putere. A doua și a treia lege a lui Newton. Legea conservării impulsurilor. Legea mișcării centrului de masă. Forțele de frecare.
Capitolul 3. Munca și energie 19
Muncă, energie, putere. Energia cinetică și potențială. Legătura dintre puterea conservatoare și energia potențială. Energie deplină. Legea conservării energiei. Reprezentarea grafică a energiei. Absolut impact elastic... Lovitură absolut inelastică
Capitolul 4. Mecanica corpului rigid 26
Moment de inerție. teorema lui Steiner. Moment de putere. Energia cinetică de rotație. Ecuația dinamicii mișcării de rotație a unui corp rigid. Momentul impulsului și legea conservării lui. Deformații ale unui solid. Legea lui Hooke. Relația dintre efort și stres.
Capitolul 5. Gravitația. Elemente de teoria câmpului 32
Legea gravitației universale. Caracteristicile câmpului gravitațional. Lucru în câmpul gravitațional. Relația dintre potențialul câmpului gravitațional și puterea acestuia. Viteze spațiale. Forțele de inerție.
Capitolul 6. Elemente de mecanica fluidelor 36
Presiune în lichid și gaz. Ecuația de continuitate. ecuația lui Bernoulli. Câteva aplicații ale ecuației Bernoulli. Vâscozitate (frecare internă). Moduri de curgere a lichidelor.
Capitolul 7. Elemente ale teoriei relativității speciale 41
Principiul mecanic al relativității. Transformările lui Galileo. postulate SRT. Transformări Lorentz. Consecințele transformărilor Lorentz (1). Consecințele transformărilor Lorentz (2). Intervalul dintre evenimente. Legea de bază a dinamicii relativiste. Energia în dinamica relativistă.
2. BAZELE FIZICII MOLECULARE ȘI TERMODINAMICII 48
Capitolul 8. Teoria molecular-knetică a gazelor ideale 48
Secțiuni de fizică: fizică moleculară și termodinamică. Metoda de cercetare a termodinamicii. Scale de temperatură. Gaz perfect. Legile lui Boyle-Marie-otga, Avogadro, Dalton. Legea lui Gay-Lussac. Ecuația Clapeyron-Mendeleev. Ecuația de bază a teoriei cinetice moleculare. Legea lui Maxwell privind distribuția vitezei a moleculelor de gaz ideal. Formula barometrică. distribuția Boltzmann. Calea liberă medie a moleculelor. Unele experimente care confirmă MKT. Fenomene de transport (1). Fenomene de transport (2).
Capitolul 9. Fundamentele termodinamicii 60
Energie interna. Numărul de grade de libertate. Legea privind distribuția uniformă a energiei pe gradele de libertate ale moleculelor. Prima lege a termodinamicii. Gazul funcționează atunci când volumul acestuia se modifică. Căldura specifică (1). Căldura specifică (2). Aplicarea primei legi a termodinamicii la izoprocese (1). Aplicarea primei legi a termodinamicii la izoprocese (2). Proces adiabatic. Proces circular (ciclu). Procese reversibile și ireversibile. Entropie (1). Entropie (2). A doua lege a termodinamicii. Motor termic. teorema lui Karno. Aparat frigorific. Ciclul Carnot.
Capitolul 10. Gaze reale, lichide și solide 76
Forțele și energia potențială a interacțiunilor intermoleculare. Ecuația Van der Waals (ecuația de stare a gazelor reale). Izotermele Van der Waals și analiza lor (1). Izotermele Van der Waals și analiza lor (2). Energia internă a gazului real. Lichide și descrierea acestora. Tensiunea superficială a lichidelor. Udare. Fenomene capilare. Solide: cristaline și amorfe. Mono- și policristale. Caracteristica cristalografică a cristalelor. Tipuri de cristale în funcție de atributul fizic. Defecte ale cristalelor. Evaporare, sublimare, topire și cristalizare. Tranziții de fază. Diagrama stărilor. Punct triplu. Analiza diagramei de stare experimentală.
3. ELECTRICITATE ȘI ELECTROMAGNETISM 94
Capitolul 11. Electrostatică 94
Sarcina electrică și proprietățile sale. Legea conservarii taxelor. legea lui Coulomb. Puterea câmpului electrostatic. Liniile de intensitate ale câmpului electrostatic. Curgerea vectorului de tensiune. Principiul suprapunerii. Câmp dipol. Teorema lui Gauss pentru un câmp electrostatic în vid. Aplicarea teoremei Gauss la calculul câmpurilor în vid (1). Aplicarea teoremei Gauss la calculul câmpurilor în vid (2). Circulația vectorului intensității câmpului electrostatic. Potenţialul câmpului electrostatic. Diferenta potentiala. Principiul suprapunerii. Legătura dintre tensiune și potențial. Suprafețe echipotențiale. Calculul diferenței de potențial față de intensitatea câmpului. Tipuri de dielectrice. Polarizarea dielectricilor. Polarizare. Intensitatea câmpului în dielectric. Deplasarea electrică. Teorema lui Gauss pentru un câmp într-un dielectric. Condiții la interfața dintre două medii dielectrice. Conductori într-un câmp electrostatic. Capacitate electrică. Condensator plat. Conectarea condensatoarelor la baterii. Energia unui sistem de sarcini și a unui conductor solitar. Energia unui condensator încărcat. Energia câmpului electrostatic.
Capitolul 12. Curentul electric continuu 116
Curentul electric, puterea și densitatea curentului. Forțele exterioare. Forța electromotoare (EMF). Voltaj. Rezistența conductoarelor. Legea lui Ohm pentru o secțiune cu o singură tijă într-un circuit închis. Munca și puterea curentului. Legea lui Ohm pentru o secțiune neuniformă a unui lanț (legea lui Ohm generalizată (OZO)). Regulile lui Kirchhoff pentru lanțurile ramificate.
Capitolul 13. Curenți electrici în metale, vid și gaze 124
Natura purtătorilor de curent în metale. Teoria clasică a conductivității electrice a metalelor (1). Teoria clasică a conductivității electrice a metalelor (2). Funcția de lucru a electronilor din metale. Fenomene de emisie. Ionizarea gazelor. Descărcare de gaz neauto-susținută. Descărcare de gaz autonomă.
Capitolul 14. Câmp magnetic 130
Descrierea câmpului magnetic. Principalele caracteristici ale câmpului magnetic. Linii de inducție magnetică. Principiul suprapunerii. Legea lui Bio-Savart-Laplace și aplicarea acesteia. legea lui Ampere. Interacțiunea curenților paraleli. Constanta magnetica. Unitățile B și H. Câmp magnetic al unei sarcini în mișcare. Acțiunea unui câmp magnetic asupra unei sarcini în mișcare. Mișcarea particulelor încărcate în
camp magnetic. Teorema de circulație pentru vectorul B. Câmpurile magnetice ale solenoidului și toroidului. Fluxul vectorului de inducție magnetică. Teorema lui Gauss pentru câmpul B. Lucrări asupra mișcării unui conductor și a unui circuit cu un curent într-un câmp magnetic.
Capitolul 15. Inducția electromagnetică 142
Experimentele lui Faraday și consecințele acestora. Legea lui Faraday (legea inducției electromagnetice). regula lui Lenz. EMF de inducție în conductoare fixe. Rotirea cadrului într-un câmp magnetic. Curenți turbionari. Inductanța circuitului. Auto-inducție. Curenți de deschidere și închidere. Inducerea reciprocă. Transformatoare. Energia câmpului magnetic.
Capitolul 16. Proprietățile magnetice ale materiei 150
Momentul magnetic al electronilor. Dia- și paramagneți. Magnetizare. Câmp magnetic în materie. Legea curentului total pentru un câmp magnetic din materie (teorema circulației vectorului B). Teorema de circulație pentru vectorul H. Condiții la interfața dintre doi magneți. Ferromagneții și proprietățile lor.
Capitolul 17. Bazele teoriei lui Maxwell pentru câmpul electromagnetic 156
Câmp electric vortex. Curent de polarizare (1). Curent de polarizare (2). Ecuațiile lui Maxwell pentru câmpul electromagnetic.
4. OSCILAȚII ȘI UNDE 160
Capitolul 18. Vibrații mecanice și electromagnetice 160
Oscilații: libere și armonice. Perioada și frecvența oscilațiilor. Metoda vectorului de amplitudine rotativă. Vibrații armonice mecanice. Oscilator armonic. Pendule: de primăvară și matematice. Pendul fizic. Vibrații libereîntr-un circuit oscilator idealizat. Ecuația oscilațiilor electromagnetice pentru un circuit idealizat. Adăugarea vibrațiilor armonice de aceeași direcție și aceeași frecvență. Beats. Adăugarea de vibrații reciproc perpendiculare. Oscilații amortizate libere și analiza acestora. Oscilații amortizate libere ale unui pendul cu arc. Scăderea atenuării. Oscilații amortizate libere într-un circuit oscilator electric. Factorul de calitate al sistemului oscilant. Vibrații mecanice forțate. Oscilații electromagnetice forțate. Curent alternativ. Curent prin rezistor. Curentul alternativ care curge printr-o bobină cu inductanță L. Curentul alternativ care curge printr-un condensator de capacitate C. Un circuit de curent alternativ care conține un rezistor, un inductor și un condensator în serie. Rezonanța tensiunilor (rezonanța succesivă). Rezonanța curenților (rezonanța paralelă). Puterea eliberată în circuitul de curent alternativ.
Capitolul 19. Unde elastice 181
Procesul valurilor. Unde longitudinale și transversale. Unda armonică și descrierea acesteia. Ecuația undelor de călătorie. Viteza de fază. Ecuația undelor. Principiul suprapunerii. Viteza grupului. Interferența undelor. Valuri stătătoare. Unde sonore. Efectul Doppler în acustică. Recepția undelor electromagnetice. Scara undelor electromagnetice. Ecuație diferențială
undele electromagnetice. Consecințele teoriei lui Maxwell. Vector de densitate a fluxului de energie electromagnetică (vector Umov-Poyinging). Impulsul câmpului electromagnetic.
5. OPTICA. NATURA CUANTICA A RADIAȚIEI 194
Capitolul 20. Elemente de optică geometrică 194
Legile de bază ale opticii. Reflecție deplină. Lentile, lentile subțiri, caracteristicile lor. Formula de lentile subțiri. Puterea optică a lentilei. Construcția imaginilor în lentile. Aberațiile (erorile) sistemelor optice. Mărimi de energie în fotometrie. Cantități de lumină în fotometrie.
Capitolul 21. Interferența luminii 202
Derivarea legilor reflexiei și refracției luminii pe baza teoriei undelor. Coerența și monocromaticitatea undelor luminoase. Interferență luminoasă. Câteva metode de observare a interferenței luminii. Calculul modelului de interferență din două surse. Dungi cu panta egala (interferenta de la o placa plan-paralela). Dungi de grosime egală (interferență de la o placă de grosime variabilă). inelele lui Newton. Unele aplicații ale interferenței (1). Unele aplicații ale interferenței (2).
Capitolul 22. Difracția luminii 212
Principiul Huygens-Fresnel. Metoda zonei Fresnel (1). Metoda zonei Fresnel (2). Difracția Fresnel pe o gaură rotundă și un disc. Difracția Fraunhofer prin fantă (1). Difracția Fraunhofer la fantă (2). Difracția Fraunhofer pe o rețea de difracție. Difracția rețelei spațiale. criteriul Rayleigh. Rezoluția dispozitivului spectral.
Capitolul 23. Interacțiunea undelor electromagnetice cu materia 221
Dispersia luminii. Diferențele de difracție și spectre prismatice. Varianta normala si anormala. Teoria electronică elementară a dispersiei. Absorbția (absorbția) luminii. Efectul Doppler.
Capitolul 24. Polarizarea luminii 226
Lumina naturala si polarizata. legea lui Malus. Trecerea luminii prin două polarizatoare. Polarizarea luminii prin reflexie și refracție la interfața a doi dielectrici. Refracție dublă. Cristale pozitive și negative. Prisme și polaroide polarizante. Placă cu un sfert de undă. Analiza luminii polarizate. Anizotropie optică artificială. Rotația planului de polarizare.
Capitolul 25. Natura cuantică a radiațiilor 236
Radiația termică și caracteristicile sale. Legile lui Kirchhoff, ale lui Stefan-Boltzmann, ale lui Wien. Formule Rayleigh-Jeans și Planck. Derivând din formula lui Planck legile particulare ale radiației termice. Temperaturi: radiație, culoare, luminozitate. Caracteristica curent-tensiune a efectului fotoelectric. Legile fotoefectului. ecuația lui Einstein. Momentul fotonului. Presiune ușoară. Efectul Compton. Unitatea proprietăților corpusculare și ondulatorii ale radiației electromagnetice.
6. ELEMENTE DE FIZICA CUANTICA A ATOMILOR
Capitolul 26. Teoria lui Bohr despre atomul de hidrogen 246
Modelele atomului lui Thomson și Rutherford. Spectrul liniar al atomului de hidrogen. postulatele lui Bohr. Experimente de Frank și Hertz. Spectrul Bohr al unui atom de hidrogen.
Capitolul 27. Elemente de mecanică cuantică 251
Dualismul corpuscular-undă al proprietăților materiei. Unele proprietăți ale undelor de Broglie. Raportul de incertitudine. Abordare probabilistică a descrierii microparticulelor. Descrierea microparticulelor folosind funcția de undă. Principiul suprapunerii. Ecuația generală Schrödinger. Ecuația Schrödinger pentru stări staționare. Mișcarea liberă a particulelor. O particulă într-un „puț de potențial” dreptunghiular unidimensional cu „pereți” infinit de înalți. Bariera potențială de formă dreptunghiulară. Trecerea unei particule printr-o barieră de potențial. Efect de tunel. Oscilator armonic liniar în mecanica cuantică.
Capitolul 28. Elemente de fizică modernă a atomilor și moleculelor 263
Atomul asemănător hidrogenului în mecanica cuantică. Numerele cuantice. Spectrul atomului de hidrogen. ls-starea unui electron într-un atom de hidrogen. Spinul unui electron. Spin număr cuantic. Principiul indistinguirii particulelor identice. Fermioni și bosoni. principiul lui Pauli. Distribuția electronilor într-un atom pe stări. Spectru de raze X continuu (bremsstrahlung). Spectru de raze X caracteristic. Legea lui Moseley. Molecule: legături chimice, conceptul de niveluri de energie. Spectre moleculare. Absorbţie. Emisia spontană și stimulată. Medii active. Tipuri de lasere. Principiul de funcționare al unui laser cu stare solidă. Laser cu gaz. Proprietățile radiației laser.
Capitolul 29. Elemente de fizică a stării solide 278
Teoria zonelor solide. Metale, dielectrici și semiconductori conform teoriei benzilor. Conductibilitatea intrinsecă a semiconductorilor. Conductivitate electronică a impurităților (conductivitate de tip n). Conductivitatea impurităților donor (conductivitate de tip p). Fotoconductivitatea semiconductorilor. Luminescența solidelor. Contactul semiconductorilor electronici și orificiilor (joncțiune pn). Conductivitatea joncțiunii p. Diode semiconductoare. Triode semiconductoare (tranzistoare).
7. ELEMENTE ALE FIZICA NUCLEIULUI ATOMIC ȘI PARTICILELOR ELEMENTARE 289
Capitolul 30. Elemente de fizică ale nucleului atomic 289
Nucleele atomice și descrierea lor. Defect de masă. Energia de legare a nucleului. Spinul nucleului și momentul său magnetic. Vulturi nucleari. Modele de nucleu. Radiațiile radioactive și tipurile sale. Legea dezintegrarii radioactive. Reguli de compensare. Familii radioactive. a-Decadere. p-Decadere. radiația y și proprietățile sale. Dispozitive pentru înregistrarea radiațiilor radioactive și a particulelor. Contor de scintilații. Camera de ionizare a impulsurilor. Contor de descărcare de gaze. Contor semiconductor. camera lui Wilson. Camere de difuzie și bule. Emulsii fotografice nucleare. Reacțiile nucleare și clasificarea lor. Pozitron. P + - Degradare. Perechile electron-pozitron, anihilarea lor. Captură electronică. Reacții nucleare sub influența neutronilor. Reacție de fisiune nucleară. Reacție în lanț de fisiune. Reactoarele nucleare... Reacția de fuziune a nucleelor ​​atomice.
Capitolul 31. Elemente de fizică a particulelor elementare 311
Radiația cosmică. Muonii și proprietățile lor. Mezonii și proprietățile lor. Tipuri de interacțiuni ale particulelor elementare. Descrierea a trei grupe de particule elementare. Particule și antiparticule. Neutrini și antineutrini, tipurile lor. Hiperonii. Cinietatea și paritatea particulelor elementare. Caracteristicile leptonilor și hadronilor. Clasificarea particulelor elementare. Quarci.
Tabelul periodic al elementelor D. I. Mendeleev 322
Legile și formulele de bază 324
Indexul 336