ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................... 7
Введение........................ 9
ЧАСТЬ I
МЕХАНИКА
Глава 1. Кинематические представления механики ,.......20
§ 1.1. Пространство, время, движение . »...........20
§ 1.2. Кинематика материальной точки ....,^^,^....27
§ 1.3. Преобразования Галилея ,..............36
§ 1.4. Преобразования Лоренца...............-41
Глава 2. Динамические принципы механики...........54
§ 2.1. Состояния..................... 54
§ 2.2. Уравнения движения................. 56
§ 2.3. Виды взаимодействий и силы............. 67
§ 2.4. Потенциальная энергия................ 8,1
Глава 3. Законы сохранения .................90
§ 3.1. Происхождение законов сохранения........... 90
§ 3.2. Закон сохранения импульса в классической механике .... 94
§ 3.3. Закон сохранения энергии в классической механике..... 97
§ 3.4. Закон сохранения момента импульса в классической механике . 108
Глава 4. Движение частицы в различных силовых полях ... . . .114
§ 4.1. Движение заряженной частицы в электромагнитном поле . . . 114 § 4.2. Нерелятивистское движение частицы в центральном поле . . . 124 § 4.3. Движение в кулоновском поле.............131
Глава 5. Столкновения........i ....... ; . . 141
§ 5.1. Упругие и неупругие столкновения...........141
§ 5.2. Сечение рассеяния..................148
Глава 6. Движение абсолютно твердого тела..........158
§ 6.1. Кинематика движения твердого тела..........158
§ 6.2. Уравнения движения твердого тела.......... . 161
§ 6.3. Кинетическая энергия твердого тела...........168
Глава 7. Колебания и волны.................172
§ 7.1. Одномерный гармонический осциллятор.........172
§ 7.2. Одномерный осциллятор с трением. Затухающие и вынужденные колебания...................180
§ 73. Колебания в системах с несколькими степенями свободы . . . 189 § 7.4. Эффекты сложения волн...............201
ЧАСТЬ II
КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ МАТЕРИИ
Глава 8. Макроскопические состояния ,............209
§ 8.1. Тепловое движение.................209
§ 8.2. Макроскопические параметры............. 214
§ 8.3. Уравнение состояния ,»,-••...........222
§ 8.4. Внутренняя энергия i................227
Глава 9. Статистические распределения............. 235
§ 9.1. Вероятность и флуктуации .............. 235
§ 9.2. Распределение Больцмана...............239
§ 9.3. Распределение Максвелла............• . . 24о
§ 9.4. Распределение Гиббса................251
Глава 10. Основы термодинамики...............2о8
§ 10.1. Тепловые процессы................. 258
§ 10.2. Первое начало термодинамики............. 260
§ 10.3. Энтропия..................... 267
§ 10.4. Второе начало термодинамики............. 275
Глава 11. Явления переноса................. 285
§ 11.1. Общая характеристика явлений переноса.........285
§ 11.2. Диффузия и теплопроводность.............293
§ 11.3. Вязкость...................... 300
Глава 12. Фазовые превращения...............306
§ 12.1. Фазовые диаграммы................. 306
§ 12.2. Критическая точка............ .... 313
§ 12.3. Метастабильные состояния.............. 319
§ 12.4. Тройная точка.............• • .... 323
Глава 13. Кристаллическое состояние............. 326
§ 13.1. Строение кристаллов................ . 326
§ 13.2. Дефекты кристаллов................. 333
§ 13.3. Механические свойства твердых тел........... 342
§ 13.4. Тепловое движение в твердых телах..........354
Глава 14. Звук......................361
§ 14.1. Скорость звука . ,...............• . 361
§ 14.2. Физические характеристики звука............369
§ 143. Ударные волны.................• • 374
Предметный указатель ................_• , , , 382
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая книга является первым томом курса физики для втузов, рас-4 считанного на стандартную продолжительность обучения в три учебных семестра. Отправной точкой к его созданию послужила экспериментальная программа, разработанная десять лет назад на кафедре физики Московского Горного института (МГИ). На основе этой программы в МГИ осуществлялся поиск путей дальнейшего улучшения преподавания физики. Данный курс является обобщением накопленного опыта.
В первом томе изложены основы классической механики и кинетической теории материи. Содержанием второго тома будет классическая физика электрических и магнитных явлений. Вопросам квантовой физики отводится третий том курса. Автором первого тома является А. В. Астахов. Авторами последующих томов будут А. В. Астахов и Ю. М. Широков.
Основная цель курса заключается в изложении физики как единой науки, опирающейся на небольшое число фундаментальных законов, обобщающих колоссальное множество опытных фактов.
В современных условиях быстрого и все возрастающего темпа развития науки и техники инженеру все чаще приходится сталкиваться с качественно новыми для него областями физических явлений. Поэтому мы убеждены Е том, что для будущего инженера важно не столько описательное ознакомление с обширным кругом различных физических явлений, сколько усвоение иерархии физических законов и понятий, позволяющее эффективно использовать их в конкретных ситуациях.
Стремление подчеркнуть единство и внутреннюю логику физики повлияло на отбор материала, а также на порядок и методику его изложения. В частности, в первый том включен ряд вопросов, обычно рассматриваемых в последующих частях курса (основы теории относительности, движение заряженных частиц в электромагнитных полях, понятие о спине, некоторые экспериментальные методы исследования строения вещества и свойств элементарных частиц и др.).
В отношении методики особое внимание уделялось точности и конкретности определений, систематическому указанию пределов применимости законов и понятий, подчеркиванию значимости фундаментальных понятий, в частности таких, как состояние физической системы и ее уравнения движения.
Уже опыт первого тома показал, что последовательное выполнение отмеченных методических установок ведет не только к изменению частных формулировок, но и к коренной перестройке изложения. Наиболее существенной и
ПРЕДИСЛОВИЕ
о
особенно мучительной для автора и редактора перестройке подвергнуты важнейшие разделы об основах механики. Традиционные способы изложения в аначительной мере базируются на законах Ньютона в их первоначальной форме. В этих способах изложения механика получается оторванной от остальных разделов физики. С развитием теории электромагнитного поля и квантовой теории выяснилось, что законы Ньютона имеют сложную структуру и составлены из совокупности самостоятельных законов, имеющих различные области применимости. Попытка выделения такой системы элементарных (в смысле не составных) законов и сделана в настоящем томе.
Мы сознаем, что принятая система изложения имеет свои недостатки и трудности. Но у нее есть и свои преимущества. Во-первых, все понятия и законы, выходящие за рамки классической механики (например, законы сохранения), излагаются сразу в должной степени общности, позволяющей избежать дублирования в следующих томах. Во-вторых, наличие общих законов дает возможность выявить общие черты, связывающие в единую науку механику, электромагнетизм и квантовую физику.
Во всех томах курса большое внимание будет уделяться оценкам порядков физических величин. Умение быстро и уверенно производить такие оценки особенно важно для активного использования физических знаний при решении новых технических проблем. Действительно, если физик старается выделить интересующий его процесс в «чистом» виде, то инженер, как правило, имеет дело со сложными системами, в которых протекает множество разных физических процессов, играющих различную роль по значимости и полезности.
Книга написана с учетом изменения школьных программ по физике и математике. И, конечно, мы рассчитываем, что читатель освоил простейшие физические понятия. Например, ему хорошо известно, какое движение тела является поступательным. Петит применяется для изложения относительно громоздких расчетов и вопросов повышенной трудности.
На различных этапах работы, завершением которой является данный курс, нам оказали большую помощь О. И. Завьялов, Н. А. Розанов, А. Д. Суханов, М. Л. Харахан, а также другие сотрудники кафедры физики МГИ. Оттачиванию методических установок курса во многом способствовали неоднократные обсуждения на пленумах научно-методического _Совета Минвуза СССР, на различных конференциях и совещаниях. Особенно ценными для нас были критические замечания рецензентов книги Я. М. Гельфера, А. И. Ель-кина, В. Ф. Киселева и А. А. Склянкина, а также обсуждения на семинарах и совещаниях у А. С. Ахматова, И. В. Савельева, Б М. Яворского. Мы приносим глубокую благодарность всем отмеченным лицам и коллективам.
А. В. Астахов ЮМ. Широков
Цена: 150руб.
