Wstęp. Związek pracy ze zmianą energii kinetycznej. Podstawowe równanie molekularnej teorii kinetyki gazów

Ministerstwo Transportu Federacji Rosyjskiej

Federalna Agencja Transportu Kolejowego

Państwowy Uniwersytet Transportu w Omsku

__________________

S. N. Krokhin

Krótki kurs mechaniki

Zatwierdzone przez Radę Redakcyjną i Wydawniczą Uniwersytetu

jako program i wytyczne do studiowania przedmiotu „Fizyka”.

dla studentów studiów niestacjonarnych

UDC 530,1 (075,8)

Krótki kurs mechaniki: Program i wytyczne do studiowania kursu „Fizyka” / S. N. Krokhin; Stan Omsk Uniwersytet Komunikacji. Omsk, 2006. 25 s.

Wytyczne zawierają program pracy sekcji „Mechanika” dyscypliny „Fizyka” oraz krótkie teoretyczne przedstawienie głównych zagadnień tej sekcji.

Podano definicje wielkości fizycznych, ich jednostek miary w układzie SI oraz prawa mechaniki klasycznej.

przeznaczony niezależna praca studenci studiów niestacjonarnych.

Bibliografia: 4 tytuły. Ryż. 7.

Recenzenci: Dr.Tech. Nauki, profesor V. A. Niechajew;

Doktorat fizyka i matematyka Nauki, profesor nadzwyczajny V. I. Strunin.

________________________

© Stan Omsk. Uniwersytet

Koleje, 2006

O ROZDZIALE

Wstęp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1. Program pracy dyscypliny „Fizyka”. Mechanika. . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. Kinematyka i dynamika punktu materialnego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3. Kinematyka i dynamika obrotu ciała sztywnego

stała oś. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

4. Prawa konserwatorskie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

Lista bibliograficzna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Wstęp

Mechanika to dziedzina fizyki badająca wzorce ruchu mechanicznego oraz przyczyny, które powodują lub zmieniają ten ruch. Ruch mechaniczny występuje we wszystkich wyższych i bardziej złożonych formach ruchu materii (chemicznym, biologicznym itp.). Te formy ruchu są badane przez inne nauki (chemia, biologia itp.).

Głównie podręczniki szczegółowo przedstawiono pytania z badania ruchu mechanicznego, często z uciążliwymi obliczeniami matematycznymi, co znacznie komplikuje samodzielną pracę studentów.

Instrukcje metodologiczne zawierają program pracy działu „Mechanika”, definicje pojęć fizycznych, krótko opisują podstawowe prawa fizyczne i prawidłowości mechaniki klasycznej oraz zapisują te prawa w formie matematycznej.

Sekcja „Mechanika” bada kinematykę i dynamikę punktu materialnego, kinematykę i dynamikę obrotu ciała sztywnego wokół ustalonej osi oraz prawa zachowania.

Aby studiować sekcję „Mechanika”, potrzebna jest znajomość matematyki: elementy algebry wektorowej (rzut wektora na oś, iloczyny skalarne i wektorowe itp.), rachunku różniczkowego i całkowego (obliczanie najprostszych pochodnych i znajdowanie funkcji pierwotnych) .

Ze względu na ograniczoną objętość publikacji wytyczne nie uwzględniają materiału doświadczalnego.

Wytyczne te pomogą studentom w samodzielnym studiowaniu kursu mechaniki w okresie egzaminacyjnym.

1. Program pracy dyscypliny „fizyka”

MECHANIKA

1. Względność ruchu mechanicznego. System referencyjny. Punkt materialny (cząstka). Wektor promienia. Trajektoria. Ścieżka i ruch. Prędkość i przyspieszenie.

2. Ruch prostoliniowy i krzywoliniowy cząstki. Styczne (styczne) i przyspieszenie normalne.

3. Bezwładność. Inercyjne układy odniesienia. Pierwsze prawo Newtona. Dodawanie prędkości i zasada względności w mechanice klasycznej.

4. Oddziaływanie ciał. Siła. Bezwładność. Masa, gęstość. Drugie i trzecie prawo Newtona.

5. Siły w mechanice: grawitacja, grawitacja, sprężystość, ciężar, wypór, tarcie (spoczynkowe, ślizgowe, toczne, lepkie).

6. Ruch ciała w polu grawitacyjnym. Swobodny spadek. Ruch ciała pod wpływem kilku sił. Wynikowy.

7. Absolutnie solidny(ATT). Środek bezwładności (środek masy) ATT i prawo jego ruchu. Ruch translacyjny i obrotowy ATT. Środek układu bezwładności.

8. Przemieszczenie kątowe, prędkość i przyspieszenie kątowe. Zależność pomiędzy charakterystykami kinematycznymi ruchu postępowego i obrotowego.

9. Moment siły. Moment bezwładności. Twierdzenie Steinera. Podstawowe równanie dynamiki ruchu obrotowego.

10. System izolowany. Impuls (ilość ruchu) ciała. Prawo zachowania pędu.

11. Moment pędu (pęd pędu). Własny moment pędu. Prawo zachowania momentu pędu.

12. Praca mechaniczna, moc. Praca siły stałej i zmiennej. Praca momentu sił podczas ruchu obrotowego.

13. Energia kinetyczna. Siły konserwatywne. Energia potencjalna. Całkowita energia mechaniczna. Prawo zachowania energii w mechanice. Rozpraszanie energii. Ogólne fizyczne prawo zachowania energii.

14. Absolutnie sprężyste i absolutnie niesprężyste zderzenie cząstek.

15. Proste mechanizmy: pochyła płaszczyzna, blok, dźwignia. " złota zasada» mechanika. Sprawność mechanizmu.

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

Książka w zwięzłej i przystępnej formie przedstawia materiał ze wszystkich części programu zajęć z fizyki – od mechaniki po fizykę jądra atomowego i cząstek elementarnych. Dla studentów uniwersytetu. Przydatny do powtórki przerabianego materiału oraz w przygotowaniu do egzaminów na uniwersytetach, w technikach, szkołach wyższych, szkołach, wydziałach przygotowawczych i kursach.

Format: djvu/zip

Rozmiar: 7,45 MB

Pobierać:

RGhost

SPIS TREŚCI
Przedmowa 3
Wprowadzenie 4
Przedmiot fizyki 4
Powiązanie fizyki z innymi naukami 5
1. FIZYCZNE PODSTAWY MECHANIKI 6
Mechanika i jej struktura 6
Rozdział 1. Elementy kinematyki 7
Modele w mechanice. Kinematyczne równania ruchu punktu materialnego. Trajektoria, długość ścieżki, wektor przemieszczenia. Prędkość. Przyspieszenie i jego składowe. Prędkość kątowa. Przyspieszenie kątowe.
Rozdział 2 Dynamika punktu materialnego i ruch postępowy ciała sztywnego 14
Pierwsze prawo Newtona. Waga. Siła. Drugie i trzecie prawo Newtona. Prawo zachowania pędu. Prawo ruchu środka masy. Siły tarcia.
Rozdział 3. Praca i energia 19
Praca, energia, moc. Energia kinetyczna i potencjalna. Zależność pomiędzy siłą zachowawczą a energią potencjalną. Pełna energia. Prawo zachowania energii. Graficzne przedstawienie energii. Absolutnie elastyczne uderzenie. Absolutnie nieelastyczny wpływ
Rozdział 4. Mechanika brył 26
Moment bezwładności. Twierdzenie Steinera. Chwila mocy. Energia kinetyczna obrotu. Równanie dynamiki ruchu obrotowego ciała sztywnego. Moment pędu i prawo jego zachowania. Odkształcenia ciała stałego. Prawo Hooke’a. Związek między obciążeniem a stresem.
Rozdział 5. Grawitacja. Elementy teorii pola 32
Prawo powszechnego ciążenia. Charakterystyka pola grawitacyjnego. Praca w polu grawitacyjnym. Zależność potencjału pola grawitacyjnego od jego natężenia. Kosmiczne prędkości. Siły bezwładności.
Rozdział 6. Elementy mechaniki płynów 36
Ciśnienie w cieczy i gazie. Równanie ciągłości. Równanie Bernoulliego. Niektóre zastosowania równania Bernoulliego. Lepkość (tarcie wewnętrzne). Reżimy przepływu cieczy.
Rozdział 7. Elementy szczególnej teorii względności 41
Mechaniczna zasada względności. Transformacje Galileusza. Postulaty SRT. Transformacje Lorentza. Wnioski z transformacji Lorentza (1). Wnioski z transformacji Lorentza (2). Odstęp między zdarzeniami. Podstawowe prawo dynamiki relatywistycznej. Energia w dynamice relatywistycznej.
2. PODSTAWY FIZYKI MOLEKULARNEJ I TERMODYNAMIKI 48
Rozdział 8. Molekularno-kinetyczna teoria gazów doskonałych 48
Sekcje fizyki: Fizyka molekularna i termodynamika. Metoda badań termodynamiki. Skale temperatur. Gaz doskonały. Prawa Boyle-Marie-Otgi, Avogadro, Dalton. Prawo Gay-Lussaca. Równanie Clapeyrona-Mendelejewa. Podstawowe równanie teorii kinetyki molekularnej. Prawo Maxwella dotyczące rozkładu cząsteczek gaz doskonały szybkością. Wzór barometryczny. Rozkład Boltzmanna. Średnia swobodna droga cząsteczek. Niektóre eksperymenty potwierdzające MCT. Zjawiska przenoszenia (1). Zjawiska przenoszenia (2).
Rozdział 9. Podstawy termodynamiki 60
Energia wewnętrzna. Liczba stopni swobody. Prawo o równomiernym rozkładzie energii w zależności od stopni swobody cząsteczek. Pierwsza zasada termodynamiki. Praca gazu przy zmianie jego objętości. Pojemność cieplna (1). Pojemność cieplna (2). Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki do izoprocesów (1). Zastosowanie pierwszej zasady termodynamiki do izoprocesów (2). Proces adiabatyczny. Proces okrężny (cykl). Procesy odwracalne i nieodwracalne. Entropia (1). Entropia (2). Druga zasada termodynamiki. Silnik termiczny. Twierdzenie Carnota. Maszyna chłodnicza. Cykl Carnota.
Rozdział 10. Gazy rzeczywiste, ciecze i ciała stałe 76
Siły i energia potencjalna oddziaływań międzycząsteczkowych. Równanie Van der Waalsa (równanie stanu gazów rzeczywistych). Izotermy Van der Waalsa i ich analiza (1). Izotermy Van der Waalsa i ich analiza (2). Energia wewnętrzna gazu rzeczywistego. Płyny i ich opis. Napięcie powierzchniowe cieczy. Zwilżanie. Zjawiska kapilarne. Ciało stałe: krystaliczne i amorficzne. Mono- i polikryształy. Cechy krystalograficzne kryształów. Rodzaje kryształów ze względu na właściwości fizyczne. Wady kryształów. Parowanie, sublimacja, topienie i krystalizacja. Przejścia fazowe. Schemat stanu. Potrójny punkt. Analiza eksperymentalnego diagramu fazowego.
3. ELEKTRYCZNOŚĆ I ELEKTROMAGNETYZM 94
Rozdział 11. Elektrostatyka 94
Ładunek elektryczny i jego właściwości. Prawo zachowania ładunku. Prawo Coulomba. Natężenie pola elektrostatycznego. Linie natężenia pola elektrostatycznego. Przepływ wektora napięcia. Zasada superpozycji. Pole dipolowe. Twierdzenie Gaussa dla pola elektrostatycznego w próżni. Zastosowanie twierdzenia Gaussa do obliczania pól w próżni (1). Zastosowanie twierdzenia Gaussa do obliczania pól w próżni (2). Cyrkulacja wektora natężenia pola elektrostatycznego. Potencjał pola elektrostatycznego. Potencjalna różnica. Zasada superpozycji. Związek pomiędzy napięciem a potencjałem. Powierzchnie ekwipotencjalne. Obliczanie różnicy potencjałów na podstawie natężenia pola. Rodzaje dielektryków. Polaryzacja dielektryków. Polaryzacja. Natężenie pola w dielektryku. Odchylenie elektryczne. Twierdzenie Gaussa dla pola w dielektryku. Warunki na styku dwóch ośrodków dielektrycznych. Przewodniki w polu elektrostatycznym. Pojemność elektryczna. Płaski kondensator. Podłączanie kondensatorów do akumulatorów. Energia układu ładunków i pojedynczego przewodnika. Energia naładowanego kondensatora. Energia pola elektrostatycznego.
Rozdział 12. Stała Elektryczność 116
Prąd elektryczny, siła i gęstość prądu. Siły zewnętrzne. Siła elektromotoryczna (EMF). Napięcie. Rezystancja przewodnika. Prawo Ohma dla przekroju jednorodnego obwodu zamkniętego. Praca i moc aktualna. Prawo Ohma dla niejednorodnego odcinka obwodu (uogólnione prawo Ohma (GLO)). Reguły Kirchhoffa dla łańcuchów rozgałęzionych.
Rozdział 13. Prądy elektryczne w metalach, próżni i gazach 124
Charakter nośników prądu w metalach. Klasyczna teoria przewodnictwa elektrycznego metali (1). Klasyczna teoria przewodnictwa elektrycznego metali (2). Funkcja pracy elektronów opuszczających metale. Zjawiska emisyjne. Jonizacja gazów. Niesamopodtrzymujący się wypływ gazu. Niezależny odpływ gazu.
Rozdział 14. Pole magnetyczne 130
Opis pole magnetyczne. Podstawowe charakterystyki pola magnetycznego. Linie indukcji magnetycznej. Zasada superpozycji. Prawo Biota-Savarta-Laplace'a i jego zastosowanie. Prawo Ampera. Oddziaływanie prądów równoległych. Stała magnetyczna. Jednostki B i H. Pole magnetyczne poruszającego się ładunku. Wpływ pola magnetycznego na poruszający się ładunek. Ruch naładowanych cząstek w
pole magnetyczne. Twierdzenie o obiegu wektora B. Pola magnetyczne solenoidu i toroidu. Strumień wektora indukcji magnetycznej. Twierdzenie Gaussa dla pola B. Praca nad poruszaniem przewodnika i obwodu z prądem w polu magnetycznym.
Rozdział 15. Indukcja elektromagnetyczna 142
Eksperymenty Faradaya i ich konsekwencje. Prawo Faradaya (prawo indukcji elektromagnetycznej). Reguła Lenza. Indukcja SEM w przewodnikach stacjonarnych. Obrót ramy w polu magnetycznym. Prądy wirowe. Indukcyjność pętli. Samoindukcja. Prądy podczas otwierania i zamykania obwodu. Indukcja wzajemna. Transformatory. Energia pola magnetycznego.
Rozdział 16. Właściwości magnetyczne materii 150
Moment magnetyczny elektronów. Dia- i paramagnetyki. Namagnesowanie. Pole magnetyczne w materii. Prawo całkowity prąd dla pola magnetycznego w materii (twierdzenie o obiegu wektora B). Twierdzenie o obiegu wektora H. Warunki na styku dwóch magnesów. Ferromagnetyki i ich właściwości.
Rozdział 17. Podstawy teorii Maxwella dla pole elektromagnetyczne 156
Wirowe pole elektryczne. Prąd polaryzacji (1). Prąd polaryzacji (2). Równania Maxwella dla pola elektromagnetycznego.
4. OSCYLACJE I FALE 160
Rozdział 18. Drgania mechaniczne i elektromagnetyczne 160
Wibracje: swobodne i harmoniczne. Okres i częstotliwość drgań. Metoda wektora amplitudy obrotowej. Mechaniczne drgania harmoniczne. Oscylator harmoniczny. Wahadła: sprężyste i matematyczne. Wahadło fizyczne. Oscylacje swobodne w wyidealizowanym obwodzie oscylacyjnym. Równanie drgań elektromagnetycznych dla obwodu idealnego. Dodanie drgań harmonicznych o tym samym kierunku i tej samej częstotliwości. Bicie. Dodawanie drgań wzajemnie prostopadłych. Drgania swobodne tłumione i ich analiza. Swobodne tłumione oscylacje wahadło sprężynowe. Zmniejszenie tłumienia. Drgania swobodne tłumione w elektrycznym obwodzie oscylacyjnym. Współczynnik jakości układu oscylacyjnego. Wymuszone wibracje mechaniczne. Wymuszone oscylacje elektromagnetyczne. Prąd przemienny. Prąd przez rezystor. Prąd przemienny przepływający przez cewkę o indukcyjności L. Prąd przemienny przepływający przez kondensator o pojemności C. Obwód prądu przemiennego zawierający rezystor, cewkę indukcyjną i kondensator połączone szeregowo. Rezonans napięciowy (rezonans szeregowy). Rezonans prądów (rezonans równoległy). Moc uwalniana w obwodzie prądu przemiennego.
Rozdział 19. Fale sprężyste 181
Proces falowy. Podłużne i Fale poprzeczne. Fala harmoniczna i jej opis. Równanie fali biegnącej. Szybkość fazowa. Równanie falowe. Zasada superpozycji. Szybkość grupy. Interferencja fal. Stojące fale. Fale dźwiękowe. Efekt Dopplera w akustyce. Odbiór fal elektromagnetycznych. Skala fal elektromagnetycznych. Równanie różniczkowe
fale elektromagnetyczne. Konsekwencje teorii Maxwella. Wektor gęstości strumienia energii elektromagnetycznej (wektor Umova-Poinginga). Impuls pola elektromagnetycznego.
5. OPTYKA. KWANTOWA CHARAKTER PROMIENIOWANIA 194
Rozdział 20. Elementy optyki geometrycznej 194
Podstawowe prawa optyki. Całkowita refleksja. Soczewki, cienkie soczewki, ich charakterystyka. Cienka formuła soczewki. Moc optyczna obiektywu. Budowa obrazów w soczewkach. Aberracje (błędy) układów optycznych. Ilości energii w fotometrii. Ilości światła w fotometrii.
Rozdział 21. Interferencja światła 202
Wyprowadzenie praw odbicia i załamania światła na podstawie teorii fal. Spójność i monochromatyczność fal świetlnych. Zakłócenia światła. Niektóre metody obserwacji interferencji światła. Obliczanie wzoru interferencji z dwóch źródeł. Pasy o jednakowym nachyleniu (interferencja z płasko-równoległej płyty). Paski o jednakowej grubości (interferencja z blachy o zmiennej grubości). Pierścienie Newtona. Niektóre zastosowania interferencji (1). Niektóre zastosowania interferencji (2).
Rozdział 22. Dyfrakcja światła 212
Zasada Huygensa-Fresnela. Metoda strefy Fresnela (1). Metoda strefy Fresnela (2). Dyfrakcja Fresnela na okrągłym otworze i dysku. Dyfrakcja Fraunhofera na szczelinie (1). Dyfrakcja Fraunhofera na szczelinie (2). Dyfrakcja Fraunhofera na siatce dyfrakcyjnej. Dyfrakcja na siatce przestrzennej. Kryterium Rayleigha. Rozdzielczość urządzenia spektralnego.
Rozdział 23. Oddziaływanie fal elektromagnetycznych z materią 221
Rozproszenie światła. Różnice w widmach dyfrakcyjnych i pryzmatycznych. Rozproszenie normalne i anomalne. Podstawowy teoria elektronów odchylenia. Absorpcja (absorpcja) światła. Efekt Dopplera.
Rozdział 24. Polaryzacja światła 226
Światło naturalne i spolaryzowane. Prawo Malusa. Przejście światła przez dwa polaryzatory. Polaryzacja światła podczas odbicia i załamania na granicy dwóch dielektryków. Dwójłomność. Kryształy dodatnie i ujemne. Pryzmaty polaryzacyjne i polaroidy. Rekord ćwierćfalowy. Analiza światła spolaryzowanego. Sztuczna anizotropia optyczna. Obrót płaszczyzny polaryzacji.
Rozdział 25. Kwantowa natura promieniowania 236
Promieniowanie cieplne i jego charakterystyka. Prawa Kirchhoffa, Stefana-Boltzmanna, Prawa Wiena. Wzory Rayleigha-Jeansa i Plancka. Wyprowadzanie szczegółowych praw promieniowania cieplnego ze wzoru Plancka. Temperatury: promieniowanie, kolor, jasność. Charakterystyka prądowo-napięciowa efektu fotoelektrycznego. Prawa efektu fotoelektrycznego. Równanie Einsteina. Pęd fotonu. Lekki nacisk. Efekt Comptona. Jedność właściwości korpuskularnych i falowych promieniowania elektromagnetycznego.
6. ELEMENTY FIZYKI KWANTOWEJ ATOMÓW, CZĄSTECZEK-CIAŁA STAŁE 246
Rozdział 26. Teoria atomu wodoru Bohra 246
Modele atomu Thomsona i Rutherforda. Widmo liniowe atomu wodoru. Postulaty Bohra. Eksperymenty Franka i Hertza. Widmo Bohra atomu wodoru.
Rozdział 27. Elementy mechaniki kwantowej 251
Dualizm cząsteczkowo-falowy właściwości materii. Niektóre właściwości fal de Broglie’a. Związek niepewności. Probabilistyczne podejście do opisu mikrocząstek. Opis zastosowania mikrocząstek funkcja falowa. Zasada superpozycji. Ogólne równanie Schrödingera. Równanie Schrödingera dla stanów stacjonarnych. Ruch cząstki swobodnej. Cząstka w jednowymiarowej prostokątnej „studni potencjału” o nieskończenie wysokich „ścianach”. Bariera potencjału o kształcie prostokątnym. Przejście cząstki przez barierę potencjału. Efekt tunelu. Liniowy oscylator harmoniczny w mechanika kwantowa.
Rozdział 28. Elementy współczesnej fizyki atomów i cząsteczek 263
Atom wodóropodobny w mechanice kwantowej. Liczby kwantowe. Widmo atomu wodoru. ls-stan elektronu w atomie wodoru. Spin elektronu. Spinowa liczba kwantowa. Zasada nierozróżnialności identycznych cząstek. Fermiony i bozony. Zasada Pauliego. Rozkład elektronów w atomie według stanów. Ciągłe (bremsstrahlung) widmo rentgenowskie. Charakterystyczne widmo rentgenowskie. Prawo Moseleya. Cząsteczki: wiązania chemiczne, pojęcie poziomów energetycznych. Widma molekularne. Wchłanianie. Emisja spontaniczna i wymuszona. Aktywne media. Rodzaje laserów. Zasada działania lasera na ciele stałym. Laser gazowy. Właściwości promieniowania laserowego.
Rozdział 29. Elementy fizyki ciała stałego 278
Pasmowa teoria ciał stałych. Metale, dielektryki i półprzewodniki według teorii pasmowej. Przewodnictwo wewnętrzne półprzewodników. Przewodność zanieczyszczeń elektronicznych (przewodność typu i). Przewodność zanieczyszczeń dawcy (przewodność typu p). Fotoprzewodnictwo półprzewodników. Luminescencja ciał stałych. Kontakt półprzewodników elektron-dziura (złącze pn). Przewodność złącza pi. Diody półprzewodnikowe. Triody półprzewodnikowe (tranzystory).
7. ELEMENTY FIZYKI JĄDRA ATOMOWEGO I CZĄSTEK ELEMENTARNYCH 289
Rozdział 30. Elementy fizyki jądra atomowego 289
Jądra atomowe i ich opis. Wada masowa. Energia wiązania jądrowego. Spin jądrowy i jego moment magnetyczny. Wycieki nuklearne. Modele jądra. Promieniowanie radioaktywne i jego rodzaje. Prawo rozpad radioaktywny. Zasady offsetowe. Rodziny radioaktywne. a-Rozkład. p-rozpad. Promieniowanie y i jego właściwości. Przyrządy do rejestracji promieniowania i cząstek radioaktywnych. Licznik scyntylacyjny. Pulsacyjna komora jonizacyjna. Miernik rozładowania gazu. Licznik półprzewodników. Komora Wilsona. Komory dyfuzyjne i pęcherzykowe. Jądrowe emulsje fotograficzne. Reakcje jądrowe i ich klasyfikacja. Pozyton. P+-Rozkład. Pary elektron-pozyton i ich anihilacja. Przechwytywanie elektroniczne. Reakcje jądrowe pod wpływem neutronów. Reakcja rozszczepienia jądrowego. Reakcja łańcuchowa dział. Reaktor nuklearny. Reakcja topnienia jąder atomowych.
Rozdział 31. Elementy fizyki cząstek elementarnych 311
Promieniowanie kosmiczne. Miony i ich właściwości. Mezony i ich właściwości. Rodzaje oddziaływań cząstek elementarnych. Opis trzech grup cząstek elementarnych. Cząstki i antycząstki. Neutrina i antyneutrina, ich rodzaje. Hiperony. Dziwność i parzystość cząstek elementarnych. Charakterystyka leptonów i hadronów. Klasyfikacja cząstek elementarnych. Kwarki.
Układ okresowy pierwiastków autorstwa D. I. Mendelejewa 322
Podstawowe prawa i wzory 324
Indeks tematyczny 336

Fizyka jest jedną z podstawowych nauk przyrodniczych. Nauka fizyki w szkole rozpoczyna się w siódmej klasie i trwa do końca szkoły. Do tego czasu uczniowie powinni już opracować odpowiedni aparat matematyczny niezbędny do studiowania kursu fizyki.

  • Program nauczania w szkole z fizyki składa się z kilku dużych działów: mechaniki, elektrodynamiki, drgań i fal, optyki, fizyka kwantowa, fizyki molekularnej i zjawisk termicznych.

Szkolne tematy z fizyki

W 7 klasie Następuje powierzchowne zapoznanie się i wprowadzenie do kursu fizyki. Badane są podstawowe pojęcia fizyczne, badana jest struktura substancji, a także siła nacisku, z jaką różne substancje działają na inne. Ponadto badane są prawa Pascala i Archimedesa.

W 8 klasie różny zjawiska fizyczne. Podano wstępne informacje na temat pola magnetycznego i zjawisk, w których ono występuje. Badany jest prąd stały i podstawowe prawa optyki. Różne zbiorcze stany materii i procesy zachodzące podczas przejścia substancji z jednego stanu do drugiego są analizowane oddzielnie.

9. klasa poświęcony jest podstawowym prawom ruchu ciał i ich wzajemnemu oddziaływaniu. Rozważane są podstawowe pojęcia dotyczące drgań i fal mechanicznych. Temat dźwięku i fale dźwiękowe. Podstawy teorii pola elektromagnetycznego i fale elektromagnetyczne. Ponadto zapoznaje się z elementami fizyki jądrowej oraz bada budowę atomu i jądra atomowego.

W 10 klasie Rozpoczyna się dogłębne badanie mechaniki (kinematyki i dynamiki) oraz praw zachowania. Rozważane są główne rodzaje sił mechanicznych. Prowadzone są dogłębne badania zjawisk termicznych, badana jest teoria kinetyki molekularnej i podstawowe prawa termodynamiki. Powtarzane i usystematyzowane są podstawy elektrodynamiki: elektrostatyka, prawa stałego prądu elektrycznego i prądu elektrycznego w różnych ośrodkach.

Klasa 11 poświęcony badaniu pola magnetycznego i zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Są szczegółowo badane Różne rodzaje wibracje i fale: mechaniczne i elektromagnetyczne. Następuje pogłębienie wiedzy z działu optyki. Uwzględniono elementy teorii względności i fizyki kwantowej.

  • Poniżej znajduje się lista zajęć od 7 do 11. Każde zajęcia zawierają tematy z fizyki napisane przez naszych korepetytorów. Z materiałów tych mogą korzystać uczniowie i ich rodzice, a także nauczyciele i wychowawcy szkolni.

D.V. Siwukhin

KURS FIZYKI OGÓLNEJ. MECHANIKA T.I

Główną treścią proponowanego kursu jest rozszerzona prezentacja wykładów z fizyki, które autor czytał przez wiele lat (od 1956 r.) w Moskiewskim Instytucie Fizyki i Technologii. Plan ogólny kurs wykładowy, jak i podstawowe podejście do prezentacji podstawowych zagadnień fizyki, niewiele się zmieniło na przestrzeni lat. Jednak co roku kurs był aktualizowany o nowe prywatne pytania i przykłady. Wiele wcześniej rozważanych kwestii zostało wykluczonych. Zrobiono to nie ze względów zasadniczych, ale z braku czasu.

Przedmiot obejmuje niemal wszystkie zagadnienia prezentowane na wykładach w różne lata. Nie zabrakło także zagadnień nie poruszanych na wykładach. Zajmują około 10-15% tekstu. Ponadto uwzględniono wiele problemów z odpowiedziami lub szczegółowymi rozwiązaniami. Cały ten materiał może być przydatny dla studentów w dogłębnym studiowaniu fizyki i dla nauczycieli podczas dyrygowania seminaria. Autorka ma nadzieję, że przyczyni się ona do rozwoju umiejętności myślenia fizycznego uczniów oraz umiejętności samodzielnego stawiania i rozwiązywania podstawowych pytań i konkretnych problemów fizycznych, co jest głównym celem proponowanego podręcznika. Oczywiście nie cały ten materiał jest wymagany. Dla wygody czytelnika główne pytania są wydrukowane dużą czcionką, wszystkie pozostałe małą czcionką.

Przedmowa

Wstęp

KINEMATYKA

§ 1. Przestrzeń i czas

§ 2. Kinematyczny opis ruchu. Punkt materialny

§ 3. Prędkość i przyspieszenie w ruchu liniowym. Narożnik

prędkość i przyspieszenie kątowe

§ 4. Prędkość i przyspieszenie w ruchu krzywoliniowym

§ 5. Granice stosowania klasyczny sposób opisy ruchu

O znaczeniu pochodnej i całki w zastosowaniach fizyki

kwestie

O wektorach i dodawaniu ruchów

Stopnie swobody i współrzędne uogólnione

PRAWA Newtona

Prawo bezwładności. Inercyjny układ odniesienia

§ 10. Msza św. Prawo zachowania pędu

§ 11. Drugie prawo Newtona. Siła

§ 12. Trzecia zasada Newtona i zasada zachowania pędu

§ 13. Interakcja na odległość i interakcja terenowa

§ 14. Rola warunków początkowych

§ 15. Zasada względności Galileusza

§ 16. Addytywność i prawo zachowania masy

§ 17. O prawach tarcia

NIEKTÓRE KONSEKWENCJE I ZASTOSOWANIE PRAWA

§ 18. Impuls siły i zmiana pędu

§ 19. Twierdzenie o ruchu środka masy

§ 20. Masa zredukowana

§ 21. Ruch ciał o zmiennej masie. Napęd odrzutowy

PRACA I ENERGIA

§ 22. Praca i energia kinetyczna

§ 23. Zależność energii kinetycznych w różnych układach

odliczanie. Twierdzenie Koeniga

§ 24. Siły konserwatywne i niezachowawcze

§ 25. Energia potencjalna. Prawo zachowania energii w mechanice

§ 26. Uderzenie absolutnie niesprężyste

§ 27. Energia wewnętrzna. Ogólne fizyczne prawo zachowania energii

§ 28. Uderzenie absolutnie elastyczne

§ 29. Siły i energia potencjalna

MOMENT RUCHU

§ 30. Moment siły i moment pędu względem ośrodka stacjonarnego

§ 31. Zależność między momentem pędu punktu materialnego a sektorem

prędkość. Twierdzenie o obszarze

§ 32. Moment impulsu i moment siły względem ustalonej osi.

§ 33. Równanie momentu pędu dla obrotu wokół obiektu stacjonarnego

osie. Moment bezwładności

§ 34. Przykłady prawa zachowania pędu obrotowego

§ 35. Twierdzenie Huygensa – Steinera

§ 36. Obliczanie momentów bezwładności

§ 37. Równanie momentów względem ruchomego początku i

ruchoma oś

§ 38. Prawa zachowania i symetria przestrzeni i czasu

WIBRACJE HARMONICZNE

§ 39. Kinematyka ruchu drgającego harmonicznego

§ 40. Drgania harmoniczne obciążenia sprężyny

§ 41. Wahadło fizyczne

§ 42. Zawieszenia bifilarne i trifilarne

§ 43. Niezmienniki adiabatyczne

SOLIDNA MECHANIKA

§ 44. Ciało sztywne w mechanice. Równania ruchu i równowagi

solidny

§ 45. Chwilowa oś obrotu

§ 46. Prędkość kątowa jako wektor. Dodawanie obrotów

§ 47. Twierdzenie Eulera. Ogólny ruch ciała sztywnego

§ 48. Toczenie ciał z pochyłej płaszczyzny

§ 49. Żyroskopy. Swobodny ruch żyroskopowy

§ 50. Żyroskop pod wpływem sił. Przybliżona teoria

§ 51. Zastosowania żyroskopów.

§ 52. Podstawy dokładnej teorii żyroskopu symetrycznego

§ 53. Tensor i elipsoida bezwładności

§ 54. Obrót ciała sztywnego pod wpływem bezwładności wokół stałego punktu

POWAGA

§ 55. Prawa Keplera i prawo powszechnego ciążenia

§ 56. Przyspieszenie planet i komet podczas poruszania się po odcinkach stożkowych

§ 57. Warunki eliptyczne, paraboliczne i hiperboliczne

ruchy

§ 58. Obliczanie parametrów orbitalnych

§ 59. Uwzględnienie ruchu Słońca

§ 60. Zastosowanie prawa powszechnego ciążenia do zagadnienia ziemskiego

§ 61. Prędkości kosmiczne

§ 62. Wyprowadzenie praw ruchu planet z prawa powszechnego ciążenia

RUCH W ZWIĄZKU Z UKŁADAMI NIEINERCYJNYMI

§ 63. Siły bezwładności podczas przyspieszonego ruchu postępowego układu

§ 64. Siły bezwładności podczas dowolnego przyspieszonego ruchu układu

§ 65. Równanie ruchu względnego punktu materialnego

pole grawitacyjne Ziemi z uwzględnieniem jej obrotu

§ 66. Waga i ważenie ciał

§ 67. Odchylenie spadających ciał od kierunku pionu

§ 69. Pływy

§ 70. Masa grawitacyjna i uogólnione prawo Galileusza

§ 71. Zasada równoważności sił grawitacyjnych i sił bezwładności

§ 72. Przemieszczenie grawitacyjne linii widmowych

MECHANIKA CIAŁA ELASTYCZNEGO

§ 73. Ciała idealnie sprężyste

§ 74. Naprężenia sprężyste

§ 75. Rozciąganie i ściskanie prętów

§ 76. Odkształcenia prostokątny równoległościan pod wpływem trójki

siły wzajemnie prostopadłe

§ 77. Wszechstronne i jednostronne rozciąganie i ściskanie

§ 78. Zmiana

§ 79. Skręcanie

§ 80. Ugięcie

§ 81. Prędkość propagacji podłużnych zaburzeń sprężystych w

pręty

§ 82. Zastosowania zasady superpozycji

§ 83. Prędkości propagacji zaburzeń podłużnych i poprzecznych w

nieograniczone środowisko

§ 84. Prędkość propagacji zaburzeń poprzecznych w napięciu

§ 85. Prędkość rozchodzenia się dźwięku w cieczach i gazach

PODOBIEŃSTWO I METODY WYMIAROWE

§ 86. Wymiary i układy jednostek.

§ 87. Wzór wymiarowy

§ 88. Zasada wymiaru

MECHANIKA CIECZY I GAZÓW

§ 89. Ogólne właściwości ciecze i gazy

§ 90. Podstawowe równania równowagi i ruchu cieczy

§ 91. Hydrostatyka cieczy nieściśliwej

§ 92. Wzór barometryczny

§ 93. Kinematyczny opis ruchu płynu

§ 94. Ruch stacjonarny płynu doskonałego. Równanie Bernoulliego

§ 95. Przykłady zastosowania równania Bernoulliego. Wzór Torricellego

§ 96. Lepkość

§ 97. Stacjonarny przepływ cieczy rurą prostą. Formuła

Poiseuille’a

§ 98. Prawa podobieństwa hydrodynamicznego

§ 99. Turbulencja i niestabilność hydrodynamiczna

§ 100. Paradoks D'Alemberta. Prądy rozrywające

§ 101. Zastosowanie teorii wymiarów

INDEKS NAZW

Arystoteles 64

Kopernik 66, 67, 321, 347, 357

Archimedes 12, 44?, 449, 453

Coriolisa 339, 345, 353, 35a, 375

Bernoulli Daniel 462, 464, 467, 468,

Zawieszka 77, 102

470, 479, 491, 493, 494, 496, 501,

Kutta 509, 511

Lavoisiera 98

Bessela 368

Laplace’a 392, 428

Boyle’a 427, 428, 442

Lebiediew 87

Brahe Cichy 495

Leibniza 44

Bragińskiego 372

Le Chateliera 276

Venturiego 464

Łomonosow 98

Berno Jules 280

Lorenza 93, 97, 135

Magnusa 512, 513

Heisenberga 43

Maxwella 256

Galileusz 12, 91-97, 216, 348, 368

Marriott 427, 428, 442

Hamiltona 161, 227

Meszczerskiego 115

Helmholtza 310

Mössbauera 378

Gong 73, 205, 380, 385-387, 395, 397

Newtona 11-15, 44, 63, 64, 71, 73, 75,

Huygens 12, 183, 185, 187, 211-213,

78 - 85, 90, 98, 107, 114, 127,

162, 163, 174, 199, 202, 208, 304,

d’Alemberta 491, 492

305, 307. 313, 324, 330 333, 334,

Dezorm 465

346, 361, 364, 367, 368, 427, 428,

Dicke’a 370, 371

Euklidesa 19, 20

Oberbecka 191

Żukowski 175-177, 180-182, 279,

Pascala 440

Cavendisha 305

Pitota 466, 467

Kieszeń 504

Pitagoras 319

Koeniga 129, 130, 195

Keplera 12, 302, 303, 305, 312, 322,

Prandtla 467, 501, 503

Poiseuille’a 477-480

Kirchhoffa 491

Poinsota 295, 299

Mikołaja 141

Poissona 388, 397, 421

Klemensa 465

Rutherforda 321

Reynoldsa 483-485, 487, 489, 490,

Flettnera 513

Frouda 483-486

Południowcy 370

Foucaulta 282, 284 - 287, 357, 359, 360

Sperry'ego 287

Ciołkowski 116, 117, 129

Stoke 496, 497

Steinera 183, 185, 187, 250, 260

Striełkow 177

Eulera 246, 247, 447, 452

Strouhala 483

Einsteina 11, 13, 25-27, 97, 307,

Taylora 439

Tietjensa 503

Eotvos 368, 370

Thomsona Williama 310

Junga 385, 386, 388, 397, 426-428,

Torricellego 468

INDEKS TEMATYCZNY

Autopilota 283

chiński 279

Addytywność masy 98

Przewrót 279

Niezmiennik adiabatyczny 223

Współczynnik 389

Wielka 25

Moduł 389

Lokal 25

Proces 222

Moment prostujący 451

Akcelerometr 78

Wysokość jednorodnej atmosfery 457

Amplituda oscylacji 72

Lepkość 472

Przypływ 360

Dynamiczny 479

Wzór barometryczny 457

Kinematyka 479

Kombinacje bezwymiarowe 435

Oscylator harmoniczny 223

Binormalny 38

Oscylacja harmoniczna 204

Herpolody 299

Wektor 48, 50

Gigantyczne Schody 197

Osiowy 57

Hydrodynamika 441

Kwadrat 56

Podobieństwo hydrodynamiczne 483

Polarny 57

Hydrostatyka 445

Produkt wektorowy 57

Paradoks hydrostatyczny 453

Ilości podstawowe (podstawowe) 429

Żyrogorizont 283

Instrumenty pochodne (wtórne) 430

Żyroskop 263

Masa ciała 349

Najlepsze 266, 288

Wektory wzajemne 60

Oś geometryczna 263

Interakcja dotykowa 86

Przewrót 284

Siły wirusowe 141

Oś rysunku 263

Ulica wirowa Karmana 504

Żyroskop, teoria przybliżona 270

Bezpłatne 266

Przemieszczenie 451

Symetryczny 2

Wodomierz 464

Punkt podparcia 263

Poduszka powietrzna 104

Dokładna teoria 288

Możliwe ruchy 185

Zrównoważony (astatyczny)

Do góry 263

Zjawiska żyroskopowe 263

Ławka Żukowskiego 175

Kompas żyroskopowy 263, 283,

Prawo Archimedesa 448

Uniwersalna grawitacja 304

W domu normalnie 37

Guna 73, 380, 386

Osie główne 295

Drugi Keplera 302, 321

Rok gwiazdowy 40

Pierwsze 302, 321

Tropikalna 23, 40

Trzeci 302, 321

Hodograf 34

Prawo Pascala 440

Stała grawitacyjna 304, 307

Obszar 171

Przemieszczenie grawitacyjne

Aktualne podobieństwa 483

widmowy

Reynoldsa 489

Dodawanie prędkości

Ładunek grawitacyjny 366

nierelatywistyczny 93

Gradient 160, 161, 446

Relatywistyczny 129

Ruch 11

Utrzymanie wagi 98

Absolutnie 334

Substancje 98

Szybki 12

Puls 70, 80

Śruba 240

Msza 98

Wir 497

Masa - energia 99

Płyn zwrotny 503

Pęd 168

Nieskończone 140, 314

Energie 137, 148

Powolny 12

Drugie 63, 72 Newtona

Krewny 334

Pierwsze 63, 64

Przenośny 334

Trzecie 63, 78

Ale bezwładność 64

Równoważność obojętnego i

Mundur 32

masa grawitacyjna 367

Równomiernie przyspieszone 32

Prawa tarcia 100

Bezpłatne 64

Moderacja neutronów 156

Ultrarelatywistyczny 128

Układ zamknięty 68

Skończone 140, 314

Akcja 78

Idealny płyn 444

W odległości 84, 308

Idealnie sztywny korpus 61, 230

Małe odkształcenia 380

Elastyczny korpus 380

Heterogeniczny 397

Jednorodne 397

Punkt obrazu 289

Plastik (resztkowy) 379

Izolowany system 68

Elastyczny 379

Atmosfera izotermiczna 457

Dżul (jednostka pracy) 124

Współczynnik izotermiczny 389

Moduł 389

Dynamika 63

Izotropia przestrzeni 200

Ciśnienie dynamiczne (prędkość).

Izochronizm oscylacji 206

Impuls 42, 54, 70

Długość ruchomego pręta 27

Obrotowy 174

Punkt 466

Mocne strony 107, 109

Skręcanie 397

Systemy punkty materialne 107

Linia ucieczki 494

Niezmiennik 57

Centra 150

Niezmienniczość równań 51

Przeciągnij 491, 495

Inwersja 17

Ciała makroskopowe 12

Bezwładność 68

Niska woda 361

Sztuczny pion 283

Małe zakłócenia 411

Grawitacja 351

Waga 63, 68

Sztuczny horyzont 283

Grawitacja 366

Media kropelkowo-płynne 441

Obojętny 68, 366

Gimbal kardana 263

Zmienna 114

Siły styczne wewnętrzne

tarcie 472

Biorąc pod uwagę 112

Proces quasi-statyczny, 387

Dołączył do 492

Prawa Keplera 302, 321

Relatywistyczny 70

Kilogram 69

Ciężki 366

Kinematyka 28

Materialny punkt 29

Klasyczne podejście 14

Maszyna Atwooda 191

Kowariancja równań 51

Wahadło balistyczne 146

Liczba ruchów 63

Żyroskopowy 272

Sprawa 63

Podana długość 273

Składniki wektora 50

Stożkowy 292

Stożek herpolodpi 299

Matematyka 210

Polodia 299

Fizyczne 209

Prędkość kosmiczna sekunda 117,

Wzajemne punkty 211

Podana długość 210

Pierwsze 117, 326

Punkty koniugatu 211

Trzeci 117, 326, 327, 329

Fizyczne, punkt zawieszenia 209

Współczynnik tarcia wewnętrznego

Centrum huśtawki 211

Twardość 73

Cykloidalny 211

Poissona 388

Chwilowa oś obrotu 234

Ściśliwość 441 punktów 29

Podobieństwo mechaniczne 482 Eter świata 85 Moduł kompresji 393

Skręcanie 215, 397

- jednostronne rozciąganie 394

Przesunięcie 395

Młoda 385

Mole 428 Moment pędu względem osi

Punkty 167

- bezwładność względem osi 174

Punkty 184

- - przekrój 401

Statek 451

- siły wokół osi 172

Punkty 166, 167

- styczny 381 Naprężenie 384 Prędkość początkowa 32

- faza 204 Warunki początkowe 89 Nieważkość 351

Niezależność działania sił 77 Płaszczyzna stała 298 Linia neutralna 400 Przekrój neutralny 401 Neutrino 149 Płyn nieściśliwy 443 Newton (jednostka siły) 75 Prawa Newtona 63, 64 Obszar stagnacji 103, 494 Współrzędne uogólnione 61

Prędkości 61

Uogólnione prawo Galileusza 348 Odwrotne zadanie mechaniki 345 Gęstość siły objętościowej 446

Energia sprężysta 388, 391, 393, 396, 397

Równoczesność 26 Pojedyncza szyna Kolej żelazna 287 Jednolitość czasu 200

- przestrzeń 200 Region po prostu połączony 497 Rozciąganie w jedną stronę 393

Kompresja 393

Operator Hamiltona 160, 161 Podstawowe równania hydrodynamiki

idealny płyn 447

- - hydrostatyka 447 Oś zginania 400 Kierunek pionu 349

Odchylenie spadających ciał od kierunku

pion 353 Siła odchylająca 290 Odpływ 360

Względna kompresja boczna

Kompresja 385

Rozszerzenie 385

Odbicie w pochodzeniu 17 Paradoks D'Alemberta 492 Oscylacje parametryczne 226 Ruch perymetryczny

żyroskop 280 Okres oscylacji 205

Stałe osie obrotu 296 Ramię siłowe 173 Ruch płaski 240

- przepływ 498 Prawdziwa gęstość 46

Liniowy 424

- średnie 46 Pozioma powierzchnia 161 Warstwa przyścienna 501 Zawieszenie bifilarne 213

Trójfilarnego 214

Względność 96

Siła podnoszenia 491, 495

Galilea 94

Einszteina 97

Grawitacja 375

Superpozycje grawitacji

Prędkości 459

Interakcja terenowa 86

Małe zakłócenia 415

Pełna woda 360

Deformacje 387

Całkowite ciśnienie 466

Prędkości 415

Pełna głowa 466

Przesunięcia 415

Polodia 299

Naprężenia sprężyste 415

Równoważność grawitacji

Stała Keplera 303

Stały

siły bezwładności 374

Odległość widzenia 321

Potencjał prędkości 498

Prosta huśtawka 204

Krzywa potencjału 140

Przeciwdziałanie 78

Bezpośrednie zadanie mechaniki 345

Potencjalny ruch 497

Pseudowektor 57

Przepływ z cyrkulacją 498

pseudoskalarny 57

Bariera potencjału 140

Pistolet natryskowy 465

Zasada świdra 17

Pulsary 198

Równoległobok 48

Praca 123

Wymiary 437

Podczas ostatniej podróży 123

Elementarny 123 Promień bezwładności

Granica sprężystości 379

Walcowanie 251 Wymiar 430

Transformacja Galileusza 92

Prądy rozrywające 490, 494

Lorenza 93

Przepływ płynu 464 Reakcje

Szybka precesja 291

przyłącza 74 Wirnik wektorowy 499

Wymuszone 270

Powolny 291

Osie swobodnego obrotu 296

Pseudoregularny 275

Regularne 275

Idealna zmiana 165 395 sekund

Bezpłatne 267

24 Siła 63, 64, 71

Zastosowano godzinę 361

Bezwładność 335

Przypływ 360

Coriolisa 341

Potencjał pływowy 363

Przenośny 341

Duże pływy (syzygy) 365

Progresywny 336

Kwadratowa 365

Odśrodkowy 342

Mały 365

Siła Lorentza 135

Zasada Le Chateliera 276

Pływy 363

Wynik 76

Niepewność 43

Odrzutowiec 115