Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 656 с.: ил.
Написанная в живой и увлекательной форме книга американского
ученого охватывает большой материал по всем разделам классической и
современной физики.
При изложении используются основы дифференциального и интегрального исчисления. Каждая глава снабжена хорошо подобранными задачами и вопросами с указанием категории трудности. В русском переводе выходит в двух томах. В т. 1 рассматриваются кинематика, динамика, гидродинамика, колебания, волны, звук и термодинамика.
Для школьников старших классов, желающих более глубоко изучить курс физики, для студентов младших курсов естественно-научных и технических вузов, для преподавателей средних школ и младших курсов вузов, а также для всех желающих расширить свои знания об окружающем нас мире. Предисловие редакторов перевода
Предисловие
Указания для студентов и преподавателей
Введение
Наука и творческая деятельность
Модели, теории и законы
Измерение и его погрешность
Единицы измерения, стандарты и системы единиц СИ
Основные и производные величины
Размерности и анализ размерностей
Порядок величины; быстрая оценка
Заключение. Вопросы. Задачи
Движение: кинематика в одном измерении
Средняя путевая скорость
Системы отсчета
Замена единиц измерения
Средняя скорость по перемещению
Мгновенная скорость
Ускорение
Равноускоренное движение
Падающие тела
*Переменное ускорение - графическое исследование и использование математического анализа
*Переменное ускорение; численное интегрирование
Заключение. Вопросы. Задачи
Кинематика в двух и трех измерениях
Векторы и скаляры
Сложение векторов; графические методы
Вычитание векторов и умножение вектора на скаляр
Аналитический метод сложения векторов; составляющие и проекции
Единичные векторы
Относительная скорость
Векторная кинематика
Баллистическое движение
Равномерное вращательное движение
Неравномерное вращательное движение
Заключение. Вопросы. Задачи
Динамика: законы Ньютона
Сила
Первый закон Ньютона
Масса
Второй закон Ньютона
Законы или определения?
Третий закон Ньютона
Сила тяжести
Применение законов Ньютона; векторы сил
Силы трения и движение по наклонной плоскости
Рекомендации по решению задач
Заключение. Вопросы. Задачи
Динамика вращательного движения; гравитация и обобщение Ньютона
Динамика движения по окружности
Закон всемирного тяготения Ньютона
Векторная форма записи закона всемирного тяготения Ньютона
Сила тяготения вблизи поверхности Земли
*Гравитационная и инертная масса
Спутники и невесомость
Законы Кеплера и обобщение Ньютона
Виды сил в природе
*Поле тяготения (гравитационное поле)
Заключение. Вопросы. Задачи
Работа и энергия
Работа, совершаемая постоянной силой
Скалярное произведение двух векторов
Работа, совершаемая переменной силой
Кинетическая энергия и теорема о связи энергии и работы
Потенциальная энергия
Другие виды энергии
Преобразование энергии
Заключение. Вопросы. Задачи
Сохранение энергии
Консервативные силы и теорема о связи работы и энергии
Механическая энергия и ее сохранение
Закон сохранения энергии
Значение закона сохранения энергии
Гравитационная потенциальная энергия и вторая космическая скорость; центральные силы
*Кривые потенциальной энергии; устойчивое и неустойчивое равновесие
Мощность
Заключение. Вопросы. Задачи
Сохранение импульса; системы многих тел и столкновения
Центр масс
Нахождение положения центра масс
Центр масс и поступательное движение
Импульс и его связь с силой
Сохранение импульса
Столкновения и импульс силы
Сохранение импульса и энергии при столкновениях
Упругие столкновения в одном измерении
*Упругие столкновения в двух и трёх измерениях
*Система отсчета, связанная с центром масс (СЦМ)
*Неупругие столкновения
*Системы с переменной массой
Заключение. Вопросы. Задачи
Вращательное движение тела вокруг оси
Угловые переменные
Кинематические уравнения для вращательного движения с постоянным угловым ускорением
Векторные свойства угловых величин
Момент силы
Динамика вращательного движения: момент силы и момент инерции
Вычисление моментов инерции
*Почему катящийся шар замедляется?
Момент импульса и его сохранение
Кинетическая энергия вращения
Заключение. Вопросы. Задачи
Вращательное движение; общий случай
Векторное произведение
Момент силы
Момент импульса частицы
Момент импульса и момент силы для системы частиц; общий случай движения
*Доказательство общего соотношения между τ и L
Момент импульса и момент силы для твердого тела
*Вращательный дисбаланс
Сохранение момента импульса
Вращающееся колесо
*Вращающийся волчок
Заключение. Вопросы. Задачи
Равновесие, упругость и разрушение тел
Статика; равновесие сил
Центр тяжести
Условия равновесия
Упругость и модули упругости; напряжение и деформация
Разрушение тел
Заключение. Вопросы. Задачи
Гидростатика и аэростатика (покоящиеся жидкости и газы)
Плотность вещества
Давление в жидкостях и газах
Атмосферное давление и избыточное давление
Измерение давления
Закон Паскаля
Выталкивающая сила и закон Архимеда
*Поверхностное натяжение
*Капиллярность
*Отрицательное давление и когезия воды
Заключение. Вопросы. Задачи
Гидродинамика (движущиеся жидкости и газы)
Характеристики течения
Поток жидкости и уравнение неразрывности
Уравнение Бернулли
Вязкость
Ламинарное течение в трубах; формула Пуазейля
Турбулентное течение в трубах; число Рейнольдса
Движение тела в жидкости; осаждение частиц и лобовое сопротивление
Заключение. Вопросы. Задачи
Колебания
Колебания пружины
Гармонические колебания
Энергия гармонического осциллятора
Связь гармонических колебаний с равномерным движением по окружности
Математический маятник
Физический маятник
Затухающие гармонические колебания
Вынужденные колебания; резонанс
Сложение двух гармонических колебаний
Заключение. Вопросы. Задачи
Волновое движение
Характеристики волнового движения
Типы волн
Энергия, переносимая волнами
Математическое описание бегущей волны
Принцип суперпозиции
Отражение волн
Преломление
Интерференция
Дифракция
Стоячие волны; резонанс
Заключение. Вопросы. Задачи
Звук
Характеристики звука
Математическое описание продольных волн
Интенсивность звука
Источники звука: колеблющиеся струны и столбы воздуха
*Качество звука
Интерференция звуковых волн; биения
Эффект Доплера
*Ударные волны и акустический удар
Заключение. Вопросы. Задачи
Температура, тепловое расширение и закон идеального газа
Атомы
Температура, термометры и температурные шкалы
Газовый термометр постоянного объема
*Тепловое равновесие; нулевое начало термодинамики
Тепловое расширение
Тепловые напряжения
Газовые законы и абсолютная температура
Закон идеального газа
Закон идеального газа на молекулярном уровне; число Авогадро
Парциальное давление
*Температурная шкала идеального газа; стандартный термометр
Заключение. Вопросы. Задачи
Кинетическая теория
Закон идеального газа и температура с микроскопической точки зрения
Распределение молекул по скоростям
Испарение, давление пара и кипение
Влажность
Реальные газы и фазовые переходы; критическая точка
*. Уравнение Ван-дер-Ваальса
*Средняя длина свободного пробега
*Диффузия
Заключение. Вопросы. Задачи
Теплота
Ранние теории теплоты; теплород
Теплота в процессе переноса энергии; механический эквивалент теплоты
Различие между температурой, теплотой и внутренней энергией
Внутренняя энергия идеального газа
Теплоемкость
Теплота фазового перехода
Передача теплоты; теплопроводность
Передача теплоты; конвекция
Передача теплоты; излучение
Заключение. Вопросы. Задачи
Первое начало термодинамики
Работа, совершаемая при изменении объема; изотермический и изобарический процессы
Первое начало термодинамики
Применение первого начала термодинамики для описания некоторых простых термодинамических процессов
Теплоемкости газов и принцип равнораспределения энергии
Адиабатическое расширение газа
*Адиабатический характер звуковых волн
Заключение. Вопросы. Задачи
Второе начало термодинамики
Необходимость в дополнительном начале термодинамики
Тепловые двигатели и холодильники
Эффективность тепловых двигателей и второе начало термодинамики
Двигатель Карно; обратимые и необратимые процессы
КПД двигателя Карно и второе начало термодинамики
Энтропия
Энтропия и второе начало термодинамики
От порядка к беспорядку
Недоступность энергии
*Статистическая интерпретация энтропии и второе начало термодинамики
*Термодинамическая шкала температур; абсолютный нуль температур
Заключение. Вопросы. Задачи
Ответы к задачам с нечетными номерами
Приложения
Оглавление
При изложении используются основы дифференциального и интегрального исчисления. Каждая глава снабжена хорошо подобранными задачами и вопросами с указанием категории трудности. В русском переводе выходит в двух томах. В т. 1 рассматриваются кинематика, динамика, гидродинамика, колебания, волны, звук и термодинамика.
Для школьников старших классов, желающих более глубоко изучить курс физики, для студентов младших курсов естественно-научных и технических вузов, для преподавателей средних школ и младших курсов вузов, а также для всех желающих расширить свои знания об окружающем нас мире. Предисловие редакторов перевода
Предисловие
Указания для студентов и преподавателей
Введение
Наука и творческая деятельность
Модели, теории и законы
Измерение и его погрешность
Единицы измерения, стандарты и системы единиц СИ
Основные и производные величины
Размерности и анализ размерностей
Порядок величины; быстрая оценка
Заключение. Вопросы. Задачи
Движение: кинематика в одном измерении
Средняя путевая скорость
Системы отсчета
Замена единиц измерения
Средняя скорость по перемещению
Мгновенная скорость
Ускорение
Равноускоренное движение
Падающие тела
*Переменное ускорение - графическое исследование и использование математического анализа
*Переменное ускорение; численное интегрирование
Заключение. Вопросы. Задачи
Кинематика в двух и трех измерениях
Векторы и скаляры
Сложение векторов; графические методы
Вычитание векторов и умножение вектора на скаляр
Аналитический метод сложения векторов; составляющие и проекции
Единичные векторы
Относительная скорость
Векторная кинематика
Баллистическое движение
Равномерное вращательное движение
Неравномерное вращательное движение
Заключение. Вопросы. Задачи
Динамика: законы Ньютона
Сила
Первый закон Ньютона
Масса
Второй закон Ньютона
Законы или определения?
Третий закон Ньютона
Сила тяжести
Применение законов Ньютона; векторы сил
Силы трения и движение по наклонной плоскости
Рекомендации по решению задач
Заключение. Вопросы. Задачи
Динамика вращательного движения; гравитация и обобщение Ньютона
Динамика движения по окружности
Закон всемирного тяготения Ньютона
Векторная форма записи закона всемирного тяготения Ньютона
Сила тяготения вблизи поверхности Земли
*Гравитационная и инертная масса
Спутники и невесомость
Законы Кеплера и обобщение Ньютона
Виды сил в природе
*Поле тяготения (гравитационное поле)
Заключение. Вопросы. Задачи
Работа и энергия
Работа, совершаемая постоянной силой
Скалярное произведение двух векторов
Работа, совершаемая переменной силой
Кинетическая энергия и теорема о связи энергии и работы
Потенциальная энергия
Другие виды энергии
Преобразование энергии
Заключение. Вопросы. Задачи
Сохранение энергии
Консервативные силы и теорема о связи работы и энергии
Механическая энергия и ее сохранение
Закон сохранения энергии
Значение закона сохранения энергии
Гравитационная потенциальная энергия и вторая космическая скорость; центральные силы
*Кривые потенциальной энергии; устойчивое и неустойчивое равновесие
Мощность
Заключение. Вопросы. Задачи
Сохранение импульса; системы многих тел и столкновения
Центр масс
Нахождение положения центра масс
Центр масс и поступательное движение
Импульс и его связь с силой
Сохранение импульса
Столкновения и импульс силы
Сохранение импульса и энергии при столкновениях
Упругие столкновения в одном измерении
*Упругие столкновения в двух и трёх измерениях
*Система отсчета, связанная с центром масс (СЦМ)
*Неупругие столкновения
*Системы с переменной массой
Заключение. Вопросы. Задачи
Вращательное движение тела вокруг оси
Угловые переменные
Кинематические уравнения для вращательного движения с постоянным угловым ускорением
Векторные свойства угловых величин
Момент силы
Динамика вращательного движения: момент силы и момент инерции
Вычисление моментов инерции
*Почему катящийся шар замедляется?
Момент импульса и его сохранение
Кинетическая энергия вращения
Заключение. Вопросы. Задачи
Вращательное движение; общий случай
Векторное произведение
Момент силы
Момент импульса частицы
Момент импульса и момент силы для системы частиц; общий случай движения
*Доказательство общего соотношения между τ и L
Момент импульса и момент силы для твердого тела
*Вращательный дисбаланс
Сохранение момента импульса
Вращающееся колесо
*Вращающийся волчок
Заключение. Вопросы. Задачи
Равновесие, упругость и разрушение тел
Статика; равновесие сил
Центр тяжести
Условия равновесия
Упругость и модули упругости; напряжение и деформация
Разрушение тел
Заключение. Вопросы. Задачи
Гидростатика и аэростатика (покоящиеся жидкости и газы)
Плотность вещества
Давление в жидкостях и газах
Атмосферное давление и избыточное давление
Измерение давления
Закон Паскаля
Выталкивающая сила и закон Архимеда
*Поверхностное натяжение
*Капиллярность
*Отрицательное давление и когезия воды
Заключение. Вопросы. Задачи
Гидродинамика (движущиеся жидкости и газы)
Характеристики течения
Поток жидкости и уравнение неразрывности
Уравнение Бернулли
Вязкость
Ламинарное течение в трубах; формула Пуазейля
Турбулентное течение в трубах; число Рейнольдса
Движение тела в жидкости; осаждение частиц и лобовое сопротивление
Заключение. Вопросы. Задачи
Колебания
Колебания пружины
Гармонические колебания
Энергия гармонического осциллятора
Связь гармонических колебаний с равномерным движением по окружности
Математический маятник
Физический маятник
Затухающие гармонические колебания
Вынужденные колебания; резонанс
Сложение двух гармонических колебаний
Заключение. Вопросы. Задачи
Волновое движение
Характеристики волнового движения
Типы волн
Энергия, переносимая волнами
Математическое описание бегущей волны
Принцип суперпозиции
Отражение волн
Преломление
Интерференция
Дифракция
Стоячие волны; резонанс
Заключение. Вопросы. Задачи
Звук
Характеристики звука
Математическое описание продольных волн
Интенсивность звука
Источники звука: колеблющиеся струны и столбы воздуха
*Качество звука
Интерференция звуковых волн; биения
Эффект Доплера
*Ударные волны и акустический удар
Заключение. Вопросы. Задачи
Температура, тепловое расширение и закон идеального газа
Атомы
Температура, термометры и температурные шкалы
Газовый термометр постоянного объема
*Тепловое равновесие; нулевое начало термодинамики
Тепловое расширение
Тепловые напряжения
Газовые законы и абсолютная температура
Закон идеального газа
Закон идеального газа на молекулярном уровне; число Авогадро
Парциальное давление
*Температурная шкала идеального газа; стандартный термометр
Заключение. Вопросы. Задачи
Кинетическая теория
Закон идеального газа и температура с микроскопической точки зрения
Распределение молекул по скоростям
Испарение, давление пара и кипение
Влажность
Реальные газы и фазовые переходы; критическая точка
*. Уравнение Ван-дер-Ваальса
*Средняя длина свободного пробега
*Диффузия
Заключение. Вопросы. Задачи
Теплота
Ранние теории теплоты; теплород
Теплота в процессе переноса энергии; механический эквивалент теплоты
Различие между температурой, теплотой и внутренней энергией
Внутренняя энергия идеального газа
Теплоемкость
Теплота фазового перехода
Передача теплоты; теплопроводность
Передача теплоты; конвекция
Передача теплоты; излучение
Заключение. Вопросы. Задачи
Первое начало термодинамики
Работа, совершаемая при изменении объема; изотермический и изобарический процессы
Первое начало термодинамики
Применение первого начала термодинамики для описания некоторых простых термодинамических процессов
Теплоемкости газов и принцип равнораспределения энергии
Адиабатическое расширение газа
*Адиабатический характер звуковых волн
Заключение. Вопросы. Задачи
Второе начало термодинамики
Необходимость в дополнительном начале термодинамики
Тепловые двигатели и холодильники
Эффективность тепловых двигателей и второе начало термодинамики
Двигатель Карно; обратимые и необратимые процессы
КПД двигателя Карно и второе начало термодинамики
Энтропия
Энтропия и второе начало термодинамики
От порядка к беспорядку
Недоступность энергии
*Статистическая интерпретация энтропии и второе начало термодинамики
*Термодинамическая шкала температур; абсолютный нуль температур
Заключение. Вопросы. Задачи
Ответы к задачам с нечетными номерами
Приложения
Оглавление