Книга представляет собой первый том курса общей физики, созданного преподавателями Калифорнийского университета в г. Беркли. Один из авторов этой книги, выдающийся физик-теоретик Ч. Киттель, известен советскому читателю по переводам ряда его работ. Книга содержит систематическое изложение физических основ механики с современной точки зрения. В ней имеется много примеров и задач различной степени трудности, она прекрасно иллюстрирована.
Таблиц 12. Иллюгтпяпий R97
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие общего редактора русского перевода........... 7
Предисловие редактора перевода I тома................ 8
Из предисловия к Берклеевскому курсу физики .......... 10
Предисловие к! тому....................... 13
Указания для преподавателей . •.................. 15
Указания для студентов...................... 19
Система обозначений ..... .................. 20
Глава 1. Введение......................... 23
1.1. Окружающий нас мир (23). 1.2. Геометрия и физика (28). 1.3. Оценки кривизны мирового пространства (31). 1.4. Геометрия в меньшем масштабе (34). 1.5. Инвариантность (36). Задачи (37).
Дополнение. Простая астрономия Солнечной системы (37). Приборы для физических исследований (44).
Глава 2. Векторы........................ 45
2.1. Термины и понятия. Векторная система обозначений (45). 2.2. Произведения векторов. Скалярное произведение двух векторов (55). ' 2.3. Векторное произведение (59). 2.4. Векторы в декартовой системе координат (63). 2.5. Часто применяемые векторные тождества (69). Задачи (69).
Дополнение I. Векторы и сферические полярные координаты (72). Дополнение 2. Кристалличесььие решетки и обратная решетка (73). Математическое дополнение 1. Равенство векторов в сферическом пространстве (75). Математическое дополнение 2. Обобщенная векторная система обозначений в декартовых координатах (76). Из истории физики. Дж. В. Гиббс (77).
Глава 3. Принцип относительности Галилея ........... 78
3.1. Формулировка законов движения Ньютона (78). 3.2. Инерциаль-ные системы отсчета (81). 3.3. Абсолютное и относительное ускорение (88). 3.4. Абсолютная и относительная скорость (89). / 3.5.Преобразование Галилея (90). 3.6. Сохранение импульса (95)./ 3.7. Химические реакции (99). 3.8. Силы инерции (101). 3.9. Закон всемирного тяготения Ньютона (107). Задачи (109). •
1* - / Я
Дополнение. Скорость и ускорение во вращающихся системах .координат (111). Математическое дополнение I. Дифференцирование произведений векторов (II7). Математическое дополнение 2. Угловая скорость как векторная величина (117). Из истории физики. Опыт с жидкостью во вращающемся сосуде и представления Ньютона об абсолютном и относительном движении (118).
Глава 4. Простые задачи нерелятивистской динамики...... 120
4.1. Сила, действующая на заряженную частицу. Гауссова система единиц (120). 4.2. Заряженная частица в однородном постоянном электрическом поле (126). 4.3. Заряженная частица в однородном-переменном электрическом поле (130). 4.4. Заряженная частица в постоянном магнитном поле (132). 4.5. Размерности (135). 4.6. Магнитная фокусировка при повороте на угол 180° (137). 4.7. Принцип ускорения заряженных частиц в циклотроне (138). Задачи (139).
Дополнение 1. Движение протона во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях (142). Дополнение 2. Преобразования систем отсчета (144). Математическое дополнение. Комплексные числа (147). Из истории физики. Изобретение циклотрона (153).
Глава 5. Сохранение, энергии ._.................. 159
5.1. ЗаконьГсохранения в природе (159). 5.2. Определение понятий (160). 5.3. Сохранение энергии (164). 5.4. Кинетическая энергия (167). 5.5. Потенциальная энергия (174). Задачи (187),
Из истории физики. Открытие Цереры и Нептуна (190).
Глава 6: Сохранение импульса и момента импульса....... . 192
6.1. Сохранение импульса (192). 6.2. Сохранение момента импульса (203). 6J. Инвариантность по отношению к вращению (209). 6.4. Момент импульса Солнечной системы (213). 6.5. Внутренний момент импульса элементарных частиц (214). Задачи (215).
ч
Дополнение. Столкновение метеоритов с атмосферой (217).
Глава 7. Гармонический осциллятор............... 219
7.1. Математический маятник (220). 7.2. Масса на пружине (227).
7.3. Контур, состоящий из емкости С и самоиндукции L {231).
7.4. Трение (232). 7.5. Затухающий гармонический осциллятор (234). 7.6. Добротность Q (238). 7.7. Гармонический осциллятор, совершающий вынужденные колебания (239). 7.8. Принцип суперпозиции (246). Задачи (246).
Дополнение 1 - Точное решение задачи о колебании математического маятника (251). Дополнение 2. Ангармонический осциллятор (252). Дополнение 3. Модулирование параметров осциллятора (параметрическое усиление) (254). Математическое дополнение. Комплексные числа и гармонический осциллятор, совершающий вынужденные колебания (256).
Глава 8. Элементарная динамика твердых тел........... 258
8.1. Уравнения движения вращающегося тела (258).. 8.2. Кинетическая энергия вращательного движения (270). 8.3. Уравнения Эйлера (274). 8.4. Прецессия спина в постоянном магнитном поле (277). 8.5. Простой гироскоп (279). Задачи (281).
Глава 9. Силы, действующие по закону обратных квадратов..... 284
9.1. Сила взаимодействия между материальной точкой н тонким шаровым слоем (286). 9.2. Сила взаимодействия между материальной точкой и сплошным шаром (289). 9.3. Собственная гравитационная и электростатическая энергия (290). 9.4. Характеристические длины и характеристические числа (293). 9.5. Силы, действующие по закону обратных квадратов, и статическое равновесие (296). 9.6. Орбиты планет (296). 9.7. Задача двух тел. Приведенная масса (298). 9.8. Задача о движении одного тела (303). 9.9. Законы Кеплера (311). Задачи (314).
Дополнение 1. Теорема о вириале (318). Дополнение 2. Числовой расчет орбиты (327).
Глава 10. Скорость света.................... 331
10.1. Скорость света с как одна из основных физических постоянных (331). 10.2. Измерение с-(332). 10.3. Эффект Доплера. (344). 10.4. Скорость света в инерциальных системах отсчета при относительном движении (350). 10.5. Опыты Майкельсона и Морли (353). 10.6. Инвариантность величины с (358). 10.7. Предельная скорость (358). Задачи (361).
Дополнение. Излучение гамма-лучей при отсутствии отдачи (363).
Глава 11. Преобразование Лоренца для длины и времени...... 365
11.1 .Преобразование Лоренца (366). 11.2. Сокращение длины (373).
11.3. Замедление времени, измеряемого движущимися часами (376).
11.4. Часы, движущиеся с ускорением (383). Задачи (384).
Математическое дополнение. Пространство — время (386). Из истории физики. Одновременность в специальной теории относительности (394).
Глава 12. Релятивистская динамика. Импульс и энергия....... 399
12.1. Сохранение импульса (количества движения) (400). 12.2. Релятивистское выражение энергии (404). 12.3. Преобразование импульса и энергии (405). 12.4. Взаимосвязь массы и энергии (408). 12.5. Работа и энергия (412). 12.6. Частицы с массой покоя, равной нулю (414). 12.7. Преобразование скорости изменения импульса (417). 12.8. Постоянство заряда (418). Задачи (418).
Из истории физики. Закон взаимосвязи массы и энергии (420). • —
Глава 13. Простые задачи релятивистской динамики....... 422
13.1. Ускорение заряженной частицы постоянным продольным электрическим полем (422). 13.2. Заряженная.частица в магнитном поле (426). 13.3. Система центра масс и пороговая энергия (428). 13.4. Антипротонный порог (431). 13.5. Релятивистское уравнение ракеты (432). Задачи (443).
Глава 14. Принцип эквивалентности......'.......... 439
14.1. Инертная и гравитационная массы (439). 14.2. Гравитационная масса фотона (442). 14.3 Принцип эквивалентности (446). Задачи (446).
Из истории физики. Маятники Ньютона (447).
Глава 15. Частицы современной физики............. 448
15.1. Стабильные и нестабильные частицы (448). 15.2. Массы (457). 15.3. Заряд (459). 15.4. Время жизни (460). 15.5. Прочие характеристики (464). 15.6. Четыре основных вида сил в природе (465). Задачи (466).
Из истории физики. 1. Резерфордовское рассеяние и ядерная модель атома (466). 2. Пузырьковые камеры (472).
Приложение. Таблица физических постоянных........ 475
Предметный указатель....................... 477
ПРЕДИСЛОВИЕ ОБЩЕГО РЕДАКТОРА РУССКОГО ПЕРЕВОДА
Мы являемся свидетелями возникновения новых отраслей физики и все более глубокого проникновения ее во все области современной науки и техники. Возникает вопрос: как при этом правильно поставить преподавание общей физики, являющейся основой мировоззрения и специальных знаний будущего ученого и инженера? Что действительно важно понять и знать и чем можно пренебречь?
Вопросы об улучшении преподавания общего курса физики часто обсуждаются, однако принимаемые решения обычно не идут дальше очередного изменения программ.
Попытка радикального решения этой проблемы была предпринята в университете г. Беркли (США, Калифорния), где в 1961 г. был создан специальный комитет из ученых, поставивших своей целью создание учебника нового типа. Первые два тома этого учебника (механика, электричество и магнетизм) вышли в 1965 г., сейчас закончено издание трех остальных томов (волны, квантовая и статистическая физика). Три небольшие книги содержат описание тридцати шести работ Берклеевской физической лаборатории, идейно связанной с новым общим курсом. Создатели Берклеевского курса стремились изложить в учебнике классическую физику, органически связав ее с основными идеями специальной теории относительности, квантовой физики и статистики,— и именно в этом-то и заключены основные достоинства учебника.
Курс предназначен не только для физиков, но и для будущих инженеров, химиков и биологов. Объем его значительно превосходит претензии даже физиков и оставляет поэтому как преподавателю, так и студенту большую свободу в выборе материала.
Следует отметить прекрасную организацию курса. Превосходные рисунки, большое количество задач различной трудности (часто из смежных с физикой областей), описание классических опытов и выдержки из оригинальных работ увеличивают ценность и привлекательность курса.
Инициатива перевода на русский язык Берклеевского курса физики в значительной степени принадлежит проф. С. П. Капице.
Мы уверены, что Берклеевский курс физики окажется интересным и полезным широкому кругу учащихся и преподавателей.
А. И. Шальников
Цена: 150руб.
