Оказалось необходимым выявить и устранить архаизмы, второстепенные и малозначащие материалы, которые сохранились во многих учебных пособиях с конца XIX в. Это дало возможность сократить число понятий, которые должен усвоить учащийся, позволило упростить и приблизить к современному уровню изложение многих вопросов. Сделались более прозрачными и легко наблюдаемыми те внутренние логические связи, которые существуют между отдельными разделами современной физики как единой науки.
Наконец, достижение поставленных целей потребовало увеличить объем материала о формах и методах практического применения фундаментальных законов к решению практических задач и усилить те разделы, которые прямо ориентированы на развитие творческой самостоятельной работы учащегося. Изложение отдельных мест курса сопровождается сведениями об истории возникновения и становления законов физики, о развитии и формировании тесных взаимосвязей между физикой, техникой и практикой общественного производства.
Таковы основные особенности данного курса физики.
Весь материал «Начал физики» распределяется по отдельным книгам следующим образом: I. Механика. II. Молекулярные явления. Термодинамика.
III. Электромагнитные явления.
IV. Колебания и волны. Оптика. V. Квантовые явления. Атом.
Несмотря на это, на первый взгляд традиционное разделение, курс дает материал в новых связях, соответствующих современному состоянию физики как науки. Рассмотрение каждого из явлений обычно не замыкается в рамках одного раздела физики. Так, например, формирование и развитие понятий и законов механики продолжается во всех книгах вплоть до последней, где окончательно определяются границы применимости законов и представлений классической ньютоновской механики. Формирование представлений молекулярной теории подготавливается уже в первой книге и завершается в пятой при рассмотрении квантовомеханических явлений в твердых телах. И так далее.
Курс рассчитан на широкий круг читателей, желающих самостоятельно ознакомиться с важнейшими принципами и теориями
физики в объеме, несколько более широком, чем это предусмотрено программами средней школы. Однако в первую очередь курс предназначен для лиц, самостоятельно готовящихся к поступлению в вуз, а также занимающихся на подготовительных отделениях вузов. Материал книги по объему и глубине содержания согласован с программами и требованиями вступительных экзаменов в вузы г). Автор старался вести изложение материала в возможно более компактной форме, в достаточно строгой логической последовательности, отвечающей современному уровню развития физики.
Имея в виду интересы самостоятельно изучающих физику и впервые систематически знакомящихся с ней, автор счел необходимым уделить специальное внимание и дать достаточно детальные разъяснения мотивов изучения наиболее важных вопросов. Разъяснения, которые могли бы помочь учащемуся сохранять ориентировку во всей общей картине механики при изучении каждой ее отдельной части. Читателю не следует проходить мимо этих мотивирующих разъяснений. Они могут помочь сократить затраты времени на изучение физики.
В каждом разделе физики есть понятия и вопросы, которые для профессионала-физика являются самоочевидными, элементарными, не требующими никаких объяснений. Однако, как показывает опыт преподавания, именно многие из таких понятий, терминов, вопросов становятся источником непреодолимых затруднений для начинающих изучать физику, причиной непонимания основных законов, препятствием в практических применениях законов. В книге таким вопросам уделено специальное внимание и дан их детальный разбор. Начинающему читателю полезно будет внимательно отнестись к таким разъяснениям основных понятий и проверить правильность своего собственного понимания их.
Начальное изучение физики требует не только усвоения определенной суммы знаний. Настоящее знание физики возникает только тогда, когда во время изучения формируется физическое мышление — определенная система анализа явлений природы, организованная и четкая система умственных действий,— воспитывается необходимая дисциплина мышления.
Желание помочь начинающему читателю в формировании такой системы мышления наложило отпечаток на построение и внутреннюю структуру основных разделов книги, заставило включить ряд специальных параграфов, разъясняющих некоторые вопросы порядка действий при применении законов физики.
В курсе дано достаточно большое количество вопросов и упражнений, которые могут полностью обеспечить развитие навыков самостоятельного решения задач и помочь более глубокому пониманию форм и методов применения основных законов механики на
*) Параграфы, выходящие за рамки программы, отмечены кружком. При первом чтении, их, без ущерба для понимания основных идей курса, можно опустить, с тем чтобы вернуться к ним при повторном, более глубоком изучении.
Предисловие............................. 7
Введение . .............................. 11
I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КИНЕМАТИКИ
§ 1. Основные опыты и наблюдения. Что такое механическое движение? 19
§ 2. Относительность движений. Система отсчета.......... 23
§ 3. Как определить положение тел друг относительно друга? Радиус-вектор .,1.......................... 24
§ 4. Главное свойство радиус-вектора. Что такое вектор?....... 27
§ 5°. Другой способ определения положения тел. Координаты..... 29
§ 6°. Как связан радиус-вектор с декартовыми координатами?..... 32
§ 7. Как определить конечный результат движения? Вектор перемещения ,|,|........................... 32
§ 8. Как связан вектор перемещения с приращением радиус-вектора? . . 35
§ 9°. Определение вектора перемещения по координатам ........ 36
§ 10. Через какие точки проходило тело во время движения? Траектория 37
§11. Как связана траектория движения с векторами перемещения? ... 39
§ 12. Как определить положение тела на траектории? Длина пути ... 42
§ 13. Закон движения тела по заданной траектории.......... 45
§ 14. Первые итоги. Примеры.................... 47
§ 15. Как определить состояние движения в данной точке? Скорость . . 50
§ 16. Определение направления и модуля скорости......... 53
§ 17°. Определение скорости по изменению координат тела....... 54
§ 18. Две основные задачи кинематики ,............... 55
§ 19. Формула закона равномерного движения............ 59
§ 20. Порядок действий при решении задач кинематики........ 61
§ 21. Некоторые особенности практических транспортных задач .... 65
§ 22. Как количественно определить изменения скорости? Ускорение . . 66
§ 23. Изменение модуля скорости. Тангенциальное ускорение...... 68
1) Кружком отмечены параграфы, которые при первом чтении можно опустить без ущерба для понимания основных идей курса.
§ 24. Изменение направления скорости. Нормальное ускорение..... 71
§ 25. Формула скорости равнопеременного движения......... 74
§ 26. Формула закона равнопеременного движения.......... 77
§ 27. Различные случаи равнопеременных движений.......... 78
§ 28. Свободное падение тел. Закон Галилея............. 80
§ 29. Два примера свободного падения тел.............. 82
§ 30. Принцип независимого сложения движений........... 85
§ 31°. Расчет криволинейного движения по координатам........ 87
§ 32. Правила перехода от одной системы отсчета к другой. Преобразования Галилея.......................... 89
§ 33. Поступательное и вращательное движения твердого тела...... 92
§ 34. Некоторые вопросы измерений. Системы единиц......... 94
§ 35". Кинематика движения тел с большими скоростями........ 96
§ 36. Краткие сведения из истории.................. 98
II. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ДИНАМИКИ
§ 37. Выбор системы отсчета. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета......................... 101
§ 38. Особенности действия окружающих тел............. 105
§ 39. Влияние собственных свойств тела на его ускорение....... 108
§ 40°. Влияние скорости движения тела на его ускорение....... 109
§ 41. Двусторонний характер действия тел.............. ПО
§ 42°. Взаимодействия тел и невозможность создания вечного двигателя 113
§ 43. Итоги основных опытов и наблюдений.............. 115
§ 44. Как количественно определить действия тел друг на друга? Сила 116
§ 45. Измерение сил......................... 117
§46. Сила — вектор. Принцип независимого действия сил....... 119
§ 47. Разложение сил на составляющие............... 121
§ 48. Связь между силой и ускорением................ 122
§ 49. Инертные свойства тел. Масса................. 124
§ 50. Зависимость ускорения от массы тела.............. 126
§ 51. Второй закон Ньютона..................... 127
§ 52. Третий закон Ньютона .................... 129
§ 53. Полная система законов динамики............... 131
§ 54. Две основные задачи динамики................. 132
§ 55. Порядок действий при решении задач на применение законов Ньютона ............................... 135
§ 56. Пример решения сложной задачи................ 136
§ 57. Краткие сведения из истории.................. 140
III. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕЛ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИХ В РЕШЕНИИ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
§ 58. Как ведут себя тела в свободном состоянии? Способность тел сохранять свою форму и объем................... 143
§ 59. Определение результата движения частей тела. Деформации ... 146 4
§ 60. Силы, возникающие при деформациях. Упругие и пластические деформации . ........................, , J49
§ 61. Упругие напряжения...................... 151
§ 62. Упругие свойства твердых тел. Закон Гука........... 153
§ 63. Упругие пружины. Динамометры................ 155
§ 64. Упругие свойства жидкостей.................. 156
§ 65. Упругие свойства газов. Закон Бойля—Мариотта........ 160
§ 66. Трение в жидкостях и газах.................. 164
§ 67. Прыжок с парашютом..................... 166
§ 68. Сухое трение.......................... 170
§ 69. Всемирное тяготение...................... 173
§ 70. Пример применения закона всемирного тяготения. Первая космическая скорость.......................... 175
§71. Вес и невесомость....................... 176
§ 72. Общий обзор механических свойств тел............. 178
§73. Принцип относительности механических явлений........ 179
§ 74°. Основные положения теории относительности.......... 181
IV. ИМПУЛЬС СИЛЫ. КОЛИЧЕСТВО ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ
§ 75. Почему нужно искать новые формы законов Ньютона?...... 183
§ 76. Преобразование второго закона Ньютона............ 186
§ 77. Упругий удар шара о стенку.................. 189
§ 78. Расчет силы давления струи воды на препятствие........ 191
§ 79. Гидромонитор . • <....................... 194
§ 80. Турбина............................ 195
§ 81. Системы тел.......................... 197
§ 82. Новая форма третьего закона Ньютона. Закон сохранения количества движения......................... 198
§ 83. Порядок действий при решении задач на применение закона сохранения количества движения.................. 200
§ 84. Реактивная сила тяги..........,.......... 203
§ 85. Ракетные и реактивные двигатели................ 206
К 86°. Применение второго закона Ньютона к движению тел переменной
массы...........................• • • 209
§ 87°. Уравнение движения тел с большими скоростями........ 213
V. РАБОТА. ЭНЕРГИЯ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ
§ 88. Еще один путь преобразования законов Ньютона........ 215
§ 89. Работа постоянной силы.................... 217
§ 90. Работа переменной силы.................... 219
§ 91. Кинетическая энергия тела.................. 221
§ 92. Еще одна форма второго закона Ньютона...........
§ 93. Примеры применения разных форм второго закона Ньютона . . .
§ 94. Работа силы тяжести..................... 228
§ 95. Графический способ расчета работы. Работа упругой силы , . . 230
§ 96°. Работа сил всемирного тяготения............... 233
§ 97. Работа силы трения • •.................... 237
§ 98. Потенциальная энергия системы тел.............. 238
§ 99°. Потенциальная энергия сил всемирного тяготения. Космические
скорости , , ,............,............ 241
§ 100. Связь между работой внутренних сил и потенциальной энергией 244
§ 101. Полная энергия системы тел. Закон сохранения энергии .... 245
§ 102. Значение закона сохранения энергии............. 247
§ 103. Примеры применения закона сохранения энергии........ 248
§ 104. Мощность двигателей ...................... 255
§ 105. Краткие сведения из истории................. 257
VI. ВРАЩЕНИЕ ТЕЛ
§ 106. Угловое перемещение тела................... 261
§ 107. Угловая скорость тела..................... 263
§ 108. Угловое ускорение тела.................... 264
§ 109. Динамика вращения тел. Основные опыты и наблюдения .... 266
§ ПО. Момент силы ,......................... 268
§ 111°. Момент инерции тела , ,................... 270
§ 112°. Уравнение моментов . ,.................... 272
§ 113°. Независимое сложение моментов сил............... 274
§ 114°. Примеры применения уравнения моментов........... 275
§ 115°. Кинетическая энергия вращающегося тела........... 278
§ 116. Сводка основных понятий и законов динамики вращения .... 279
§ 117. Общие условия равновесия тел................ 280
§ 118. Пример расчета простых механизмов.............. 281
Заключение.............................. 283
Вопросы, упражнения, задачи.......'.............. 287
Цена книги: 50руб.
