От редактора.................................. 9
Из предисловия автора к 1-му изданию................... 9
' Из предисловия к 15-му. изданию...................... 10
I Об употреблении уравнений ......................... 11
От редакции.................................. 11
А. МЕХАНИКА
I. Введение, измерение длины и времени................... 13
§ 1. Введение (13). § 2. Измерение длины. Непосредственное измерение (14). § 3. Единица длины метр (16). § 4. Косвенное измерение длины при очень больших расстояниях (17). § 5. Измерение углов (18). § 6. Измерение времени. Прямое измерение. Регистрация (19). § 7. Часы, регистрация (20). § 8. Измерение периодических явлений. (22). § 9. Косвенное измерение времени (23).
II. Описание движений, кинематика..................... 25
§ 10. Определение движения. Система отсчета (25). § 11. Определе-
К ние скорости. Пример измерения скорости (25). § 12. Определение
• ускорения. Два предельных случая (28). § 13. Тангенциальное
• ускорение, прямолинейное движение (29). § 14. Постоянное ра-
• диальное ускорение. Круговой путь (32). § 15. Физические вели-
• чины и их числовые значения (33). § 16. Основные и производные
• величины (34).
• III. Основы динамики............................. 37
• § 17. Предварительные замечания. Сила и масса (37). § 18. Спо-В собы измерения силы и массы. Основное уравнение механики (40).
• § 19. Единицы силы и массы. Соотношение размерностей (43). I §20. Тело и количество (43). §21. Плотность р, концентрация Nv, Ш удельный объем Vs и удельное число молекул Nm (44). § 22. Устра-
• нение внешнего трения, в частности, в модели атома (45).
• IV. Применения основного уравнения механики............... 47
• § 23. Применение основного уравнения к равномерно-переменному В прямолинейному движению (47). § 24. Применение основного урав-Н нения к круговому движению. Радиальная сила (49). § 25. Прин-Щ цип Даламбера (53). § 26. Синусоидальные колебания. Тяжелый Вр маятник как частный случай (54). § 27. Центральные движения. |г Определение (58). § 28. Эллиптические пути, эллиптически поля-I ризованные колебания (60). § 29. Фигуры Лиссажу (64). § 30. Кеп-[ 1*
\
леров,эллипс и закон тяготения (65), §31. Гравитационная постоянная (66). § 32. Принцип измерения массы (68). § 33. Закон тяготения и небесная механика (68). V. Вспомогательные понятия, работа, энергия, импульс......... 71 .
§34. Предварительное замечание (71). §35. Работа и мощность (71). § 36. Энергия и закон сохранения энергии (75). § 37. Применение механического закона сохранения энергии (76). § 38. Импульс силы (77). § 39. Закон сохранения импульса (78). § 40. Применения закона сохранения импульса (79). § 41. Законы сохранения энергии и импульса при упругом соударении тел (80). § 42. Закон сохранения импульса при неупругом соударении двух тел и баллистический маятник (81). § 43. Косой удар (83). § 44. Баллистический маятник как прототип баллистических измерительных приборов. Баллистический гальванометр, измерение продолжитель- . ности удара (83). § 45. Движения в сопротивляющейся среде (85). § 46. Возбуждение сил без затраты и с затратой мощности (88). § 47. Заключительное замечание (89).
VI. Вращательные движения твердых тел.................. 91
§ 48. Предварительное замечание (91). § 49. Вращательный момент и работа (91). § 50. Получение вращательных моментов. Определение коэффициента жесткости при кручении D*. Угловая скорость (о как вектор (94). § 51. Момент инерции, крутильные колебания (96). § 52. Физический маятник и рычажные весы (100). § 53. Вращательный импульс (главный момент количества движения) (101). § 54. Свободные оси (105). § 55. Свободные оси у человека и животных (106). § 56. Определение волчка и его трех осей (107). § 57. Нутация незакрепленного волчка и его постоянный вращательный импульс (109). § 58. Волчок под действием вращательного момента; прецессия оси вращательного импульса (111). § 59. Конус прецессии с нутациями (115). § 60. Волчок с двумя степенями свободы (118). § 61. Заключительное замечание (120).
VII. Системы отсчета с ускорением...................... 121
§ 62. Предварительное замечание. Силы инерции (121). § 63. Система отсчета с чисто тангенциальным ускорением (122). § 64. Система отсчета с чисто радиальным ускорением. Центробежная сила инерции и сила Кориолиса (125). § 65. Наши средства передвижения в системах отсчета с ускорением (131). § 66. Маятник в качестве отвеса в ускоренно движущемся самолете (134). § 67. Земля как система отсчета с ускорением. Центробежное ускорение неподвижных тел (135). § 68. Земля как система отсчета с ускорением. Кориолисово ускорение движущихся тел (137). § 69. Гироскопический компас на кораблях и его принципиально неустранимая погрешность (139).
VIII. Некоторые свойства твердых тел.................... 140
§ 70. Предварительное замечание (140). § 71. Упругая деформация, V текучесть и упрочнение. Высокополимерные вещества (142). § 72. Закон Гука и соотношение Пуассона (144). § 73. Сдвиг и коэффициент сдвига (146). § 74. Нормальное, касательное и главное напряжения (147). § 75. Изгиб и кручение (149). § 76. Временная зависимость деформации. Упругое последействие и гистерезис (153). § 77. Прочность на разрыв и удельная поверхностная работа твердых тел (155). § 78. Трение покоя и трение скольжения (158). § 79. Адгезия, склеивающие вещества, шлифовка и полировка (161).§ 80. Польза от трения покоя и уменьшение трения скольжения (161). § 81. Трение каче-
------------ /1 /?О\
IX. О неподвижных жидкостях и газах................... 165
§ 83. Свободная подвижность молекул жидкости (165). § 84. Давление в жидкости, манометр (168). § 85. Всесторонняя передача давления и ее применение (169). § 86. Распределение давления в поле тяжести и подъемная сила (171). § 87. Сцепление в жидкостях, их прочность на разрыв, удельная поверхностная работа и поверхностное натяжение (174). § 88. Газы и пары как жидкости малой плотности без свободной поверхности. Закон Бойля—Мариотта (180). § 89. Модель газа. Давление газа как следствие беспорядочного движения («теплового движения») (182). § 90. Основное уравнение кинетической теории газов. Скорость газовых молекул (183). § 91. Воздушная оволочка Земли. Давление воздуха в демонстрационных опытах (185). § 92. Распределение давления газа в поле тяжести. Барометрическая формула (187). §93. Статическая подъемная сила в газах (189). § 94. Газы и жидкости в системах отсчета , с ускорением (191). § 95. Заключение. Что называется силой? (194). § 96. Сортировальные машины (дискриминаторы или спектральные аппараты) (195).
X. Движения в жидкостях и газах...................... 198
Первая часть. Течение жидкости с трением и без трения (>Q8) § 97. Три предварительных замечания (198). § 98. Внутреннее трение и пограничный слой (198). § 99. Слоистое движение жидкости, возникающее при сильном влиянии трения (201). § 100. Число Рейнольдса (202). § 101. Свободное от внутреннего трения движение жидкости. Уравнение Бернулли (205). § 102. Обтекание. Источники и стоки, безвихревое, или потенциальное, течение (210). § 103. Вращения жидкостей и их измерение. Безвихревое поле (212). § 104. Вихри и поверхности раздела в жидкостях, практически лишенных трения (216). § 105. Сопротивление и формы линий тока (218). § 106. Динамическая подъемная сила (221).
Вторая часть. Применение динамической подъемной силы (224). § 107. Крыло как несущая поверхность и парус (224). § 108. Машины с вращающимися лопастями или с крыльями (226).
Б. АКУСТИКА Xi. Учение о колебаниях........................... 229
Предварительное замечание..................... 229
Первая часть. О колебаниях вообще (229). § 109. Колебания и раскачивания (229). § ПО. Представление несинусоидальных периодических процессов с помощью синусоидальных кривых (233). § 111. Спектральное изображение сложных форм колебаний (237). § 112. Амплитудная и фазовая модуляция (240). § 113. Общие свойства собственных упругих колебаний твердых тел произвольной формы (244). § 114. Упругие поперечные колебания напряженных линейных твердых тел (244). § 115. Упругие продольные и крутильные колебания напряженных линейных твердых тел (247). § 116. Упругие колебания в столбах жидкостей и газов (250). § 117. Собственные колебания жестких линейных тел. Колебания изгиба (253). § 118. Собственные колебания плоских и пространственно-протяженных фигур. Тепловые колебания (254). § 119. Вынужденные колебания (256). § 120. Резонансная отдача энергии (260), § 121. Незатухающие колебания с внешним и с автоматическим управлением (261). § 122. Положительная и отрицательная обратная
О
связь (264). § 123. Техника автоматического регулирования или управления (кибернетика) (265).
Вторая часть. Некоторые приложения вынужденных колебаний (267). § 124. Значение резонанса для обнаружения отдельных синусоидальных колебаний. Спектральные аппараты (267). § 125. Значение вынужденных колебаний для неискаженной передачи несинусоидальных колебаний. Регистрирующие аппараты (269). § 126. Два связанных маятника и их вынужденные колебания (271). § 127. Затухающие и незатухающие колебания при раскачиваниях (272).
XII. Бегущие волны и излучение............*........... 275
Первая часть. Учение о волнах (275). § 128. Бегущие волны (275). § 129. Эффект Доплера (277). § 130. Интерференция (278). § 131. Интерференция от двух источников с близкими частотами (279). § 132. Стоячие волны (280). § 133. Распространение бегущих волн. (282). § 134. Отражение и преломление (284). § 135. Изображение (285). § 136. Полное отражение (286). § 137. Ударные волны при превышении волновой скорости (288). § 138. Принцип Гюйгенса (290). § 139. Модельные опыты по распространению волн (290). § 140. Количественные соотношения при дифракции от щели (292). § 141. Построе-'ние зон Френеля (295). § 142. Усиление интерференционных полос при помощи решетчатого расположения волновых центров (297). § 143. Интерференция волновых цугов ограниченной длины (299). § 144. Возникновение продольных волн. Их скорость (299). § 145. Продольные высокочастотные волны в воздухе. Звуковые индикаторы (300). § 146. Звуковое давление. Звуковой радиометр (303). § 147. Типовые опыты с пространственными волнами (305). § 148. Возникновение волн на поверхности жидкостей (311). § 149. Дисперсия и групповая скорость (314). § 150. Превращение непериодических
процессов в волновые (318).
Вторая часть. Об акустике в узком смысле (320). § 151. Энергия звукового поля. Акустическое сопротивление (320). § 152. Источники звука (324). § 153. Непериодические излучатели звука и сверхзвуковая скорость (326). § 154. Приемники звука (327). § 155. О слухе (328). § 156. Фонометрия (331). § 157. Ухо (334).
В. УЧЕНИЕ О ТЕПЛОТЕ ХШ. Основные понятия............................ 33J
§ 158. Предварительные замечания. Определение понятия «количество вещества» (338). § 159. Некоторые понятия из основ химии (339). § 160. Определение и измерение температуры (341). § 161. Определе-ление понятия «теплота» (344). § 162. Удельная теплоемкость ср, энтальпия J и внутренняя энергия U (346).
XIV. Первое начало и уравнение состояния идеальных газов....... ЗЕ
§ 163. Работа расширения и техническая работа (350). § 164. Термические параметры состояния (352). § 165. Внутренняя энергия U и первое начало (353). § 166. Функция состояния энтальпия / (355). § 167. Две удельные теплоемкости ср и с„ (356). § 168. Термическое уравнение состояния идеальных газов. Абсолютная температура (359). § 169. Сложение парциальных давлений (363). § 170. Определение молекулярного веса (М) по плотности пара р (364). § 171. Кало-
рическое уравнение состояния идеальных газов. Дроссельный опыт Гей-Люссака (365). § 172. Изменения состояния идеальных газов (367). § 173. Примеры применения политропических и адиабатических изменений состояния. Измерения к — с„/съ (372). § 174. Пневматический двигатель и газовый компрессор (374).
XV. Реальные газы и пары.......................... 376
§ 175. Изменения состояния реальных газов и паров (376). § 176. Различие между газом и жидкостью (378). § 177. Уравнение состояния Ван дер Ваальса для реальных газов (381). § 178. Дроссельный опыт Джоуля—Томсона (382). § 179. Получение низких температур и сжижение газов в лабораторных условиях (384). § 180. Технические методы сжижения и разделения газов (386). § 181. Давление пара и температура. Тройная точка (387). § 182. Замедление фазового превращения жидкое —»твердое состояние. Переохлаждение жидкости (389). § 183. Замедление фазового превращения жидкое —> парообразное состояние. Прочность жидкостей на разрыв (390). § 184. Зародыши при изменении фазы (392).
XVI. Температура и кинетическая часть внутренней энергии....... 393
§ 185. Температура и хаотическое движение («тепловое движение») в идеальных газах (393). § 186. Отдача при отражении газовых молекул. Радиометрическая сила (396). § 187. Распределение скоростей и средняя длина свободного пробега молекул газа (397). § 188. Удельные теплоемкости в молекулярном представлении. Принцип равномерного распределения (399). § 189. Осмос и осмотическое давление (402). § 190. Физические молекулы. Экспериментальное определение постоянной Больцмана k и удельного числа молекул Nт (407). § 191. Определение постоянной Больцмана k при помощи броуновского движения (409). § 192. Тепловое движение и граница чувствительности измерительных приборов (410). § 193. Статистические флуктуации и число частии (412). § 194. Теорема Больцмана (414).
XVII. Процессы переноса, в частности диффузия............. 416
§ 195. Предварительное замечание (416). § 196. Диффузия и смешение (416). § 197. Первый закон Фика и постоянная диффузии (417). § 198. Квазистационарнаядиффузия(419).§199. Нестационарная диффузия (420). §200.0 теплопроводности и переносе тепла вообще (422). § 201. Стационарная теплопроводность (423). § 202. Нестационарная теплопроводность (424). § 203. Процессы переноса в газах и независимость их от давления (425). § 204. Определение средней длины свободного пробега (428). § 205. Взаимная связь процессов переноса в газах (430).
XVH1. Энтропия как функция состояния................... 433
§ 206. Обратимые процессы (433). § 207. Необратимые процессы (434). § 208. Энтропия S как функция состояния. Второе начало (437). § 209. Рассеянная работа и работоспособность (439). § 210. Молекулярное представление об энтропии (440). § 211. Примеры вычисления энтропии (442). § 212. Применение энтропии к обратимым изменениям состояния в замкнутых системах (445). § 213. JS- или Молье-диаграммы и их применения. Газовый поток со сверхзвуковой скоростью (446). § 214, Скачки уплотнения (449),
о
XIX. Превращение внутренней энергии в работу.............. 451
§ 215. Постановка вопроса и расположение материала^ (451). Первая часть. Теплосиловые машины и тепловые насосы (452). §216. Идеальные теплосиловые машины (452). § 217. Круговой процесс Карно и двигатель с горячим воздухом (453). § 218. Двигатель с горячим воздухом (453). § 219. Тепловой насос (холодильная машина) (455). § 220. Термодинамическое определение температуры (458).
Вторая часть. Изотермическое превращение внутренней энергии в работу (458). § 221. Двигатель, работающий на сжатом воздухе. Свободная и связанная энергия (458). § 222. Уравнение Гельмгольца (460). § 223. Примеры применения свободной энергии (462). § 224. Взгляд на роль энтропии при превращении внутренней энергии в работу (464). § 225. Внутренние часы (464). Третья часть. Технические теплосиловые машины и мускулы как двигатели (465).§226. Технические теплосиловые машины (465). § 227. Человек как изотермическая силовая машина (466). Приложение. Размерности физических величин............... 468
ТАБЛИЦЫ
Важнейшие постоянные............................ 470
Единицы длины................................ 470
Единицы силы................................ 471
Единицы давления ............................. 471
Единицы энергии.............................. 471
Предметный указатель............................. 472
** • .
ОТ РЕДАКТОРА
Книга проф. Р. В. Поля представляет интерес, прежде всего, для преподавателей физики своим свежим научным содержанием, глубоко продуманной методикой изложения, всюду опирающейся на эксперимент. Она несомненно принесет большую пользу студентам университетов, педагогических институтов и высших технических учебных заведений.
Поскольку основное значение книги — научно-методическое, при переводе были тщательно сохранены ее особенности, в том числе и расходящиеся с принятыми в нашей учебной литературе обозначения. Например, вместо «килограмма-силы» (кгс) автор вводит «килопонд» (кп), вместо «джоуля» он употребляет «ватт-секунду». Четко разграничены автором понятия «массы» и «количества вещества», понятия «работы расширения» и «технической работы» и т. д.
В некоторых местах допущены незначительные сокращения авторского текста в тех случаях, когда автор, например, ссылается на старинные немецкие книги, малоизвестные нашему читателю, и т. п. Главной же заботой редакции было довести до читателя текст книги Поля в возможно более точном переводе.
В отделах «Механика» и «Акустика» сохранен в основном перевод, выполненный К. А. Леонтьевым, но с большими изменениями и дополнениями по 16-му немецкому изданию 1964 г., переведенными мною. «Учение о теплоте» перевел В. М. Южаков.
\Н. П. Суворов
ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРА К 1-му ИЗДАНИЮ
(1930)
Эта книга содержит первую часть моего курса лекций по экспериментальной физике. Я стремился к возможно большей простоте изложения. Эта простота должна сделать книгу пригодной не только Для студентов и преподавателей, но и для более широкого круга Читателей, интересующихся физикой.
Цена: 200руб.
