ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора русского издания..................... 13
Предисловие.............................................. 15
1. ВВЕДЕНИЕ ........................................ 19
§ 1. Что такое физика? ................................ 19
§ 2. Единицы измерения .............................. 21
§ 3. Анализ размерностей.............................. 24
§ 4. Точность в физике ................................ 26
§ 5. Роль математики в физике ......................... 28
§ 6. Наука и общество................................. 30
Приложение. Правильные ответы, не содержащие некоторых распространенных ошибок.....31
Упражнения ..................................... 31
Задачи........................................... 32
2. ОДНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ ..................... 34
§ 1. Скорость ........................................ 34
§ 2. Средняя скорость................................. 36
§ 3. Ускорение ....................................... 37
§ 4. Равномерно ускоренное движение .................. 39
Основные выводы ..................................... 43
Упражнения ..................................... 43
Задачи........................................... 44
3. ДВУМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ........................ 46
§ 1. Траектории свободного падения.................... 46
§ 2. Векторы ......................................... 47
§3. Движение снаряда ................................ 52
§ 4. Равномерное движение по окружности .............. 24
§ 5. Искусственные спутники Земли .................... 55
Основные выводы ..................................... 58
Упражнения ..................................... 58
Задачи........................................... 59
4. ДИНАМИКА....................................... 61
§ 1. Введение ........................................ 61
§ 2. Определения основных понятий.................... 62
§ 3. Законы Ньютона ................................. 63
§ 4. Единицы силы и массы............................ 66
§ 5. Контактные силы (силы реакции и трения) .......... 67
§ 6. Решение задач.................................... 70
§ 7. Машина Атвуда .................................. 73
§ 8. Конический маятник.............................. 74
§ 9. Закон сохранения импульса........................ 75
Основные выводы ..................................... 77
Упражнения ..................................... 78
Задачи........................................... 79
5. ГРАВИТАЦИЯ ..................................... 82
§ 1. Закон всемирного тяготения ....................... 82
§ 2. Опыт Кавендиша ................................. 85
§ 3. Законы Кеплера для движений планет............... 86
§ 4. Вес.............................................. 88
§ 5. Принцип эквивалентности......................... 91
§ 6. Гравитационное поле внутри сферы................. 92
Основные выводы ..................................... 93
Упражнения ..................................... 94
Задачи........................................... 95
6. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ.............................. 98
§ 1. Введение ........................................ 98
§ 2. Работа........................................... 98
§ 3. Мощность ....................................... 100
§ 4. Скалярное произведение .......................... 101
§ 5. Кинетическая энергия............................. 103
§ 6. Потенциальная энергия ........................... 105
§ 7. Гравитационная потенциальная энергия............. 107
§ 8. Потенциальная энергия пружины................... 108
Основные выводы ..................................... 109
Упражнения ..................................... 109
Задачи........................................... 111
7. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ................ 113
§ 1. Сохранение механической энергии ................. 114
§ 2. Соударения ...................................... 117
§ 3. Сохранение гравитационной энергии ............... 120
§ 4. Диаграммы потенциальной энергии................. 122
§ 5. Сохранение полной энергии ....................... 123
§ 6. Энергия в биологии ............................... 126
§ 7. Энергия и автомобиль............................. 128
Основные выводы ..................................... 131
Приложение. Закон сохранения энергии для системы N частиц...................131
Упражнения ..................................... 132
Задачи........................................... 132
8. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА ............ 136
§ 1. Введение ........................................ 136
§ 2. Постоянство скорости света........................ 137
§ 3. Замедление времени .............................. 142
§ 4. Преобразования Лоренца.......................... 145
§ 5. Одновременность................................. 148
§ 6. Оптический эффект Доплера....................... 149
§ 7. Парадокс близнецов .............................. 151
Основные выводы ..................................... 154
Упражнения ..................................... 154
Задачи........................................... 155
9. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА................ 159
§ 1. Релятивистское сложение скоростей ................ 159
§ 2. Определение релятивистского импульса ............. 161
§ 3. Закон сохранения импульса и энергии............... 162
§ 4. Эквивалентность массы и энергии .................. 164
§ 5. Кинетическая энергия............................. 166
§ 6. Масса и сила ..................................... 167
§ 7. Общая теория относительности..................... 168
Основные выводы ..................................... 170
Приложение. Преобразование энергии и импульса..... 170
Упражнения ..................................... 171
Задачи........................................... 172
10. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ................... 175
§ 1. Кинематика вращательного движения............... 175
§ 2. Векторное произведение........................... 176
§ 3. Момент импульса................................. 177
§ 4. Динамика вращательного движения................. 179
§ 5. Центр масс....................................... 182
§ 6. Твердые тела и момент инерции .................... 184
§ 7. Статика ......................................... 187
§ 8. Маховики........................................ 189
Основные выводы ..................................... 191
Упражнения ..................................... 191
Задачи........................................... 192
11. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ.................. 196
§ 1. Гармоническая сила............................... 196
§ 2. Период колебаний ................................ 198
§ 3. Маятник......................................... 200
§ 4. Энергия простого гармонического движения......... 202
§ 5. Малые колебания................................. 203
§ 6. Интенсивность звука.............................. 206
Основные выводы ..................................... 206
Упражнения ..................................... 208
Задачи........................................... 209
12. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ....................... 213
§ 1. Давление и гидростатика .......................... 213
§ 2. Уравнение состояния идеального газа ............... 217
§ 3. Температура ..................................... 219
§ 4. Равномерное распределение энергии ................ 222
§ 5. Кинетическая теория тепла ........................ 224
Основные выводы ..................................... 226
Упражнения ..................................... 226
Задачи........................................... 228
13. ТЕРМОДИНАМИКА............................... 230
§ 1. Первый закон термодинамики...................... 230
§ 2. Гипотеза Авогадро ................................ 231
§ 3. Удельная теплоемкость............................ 232
§ 4. Изотермическое расширение....................... 235
§ 5. Адиабатическое расширение ....................... 236
§ 6. Бензиновый двигатель............................. 238
Основные выводы ..................................... 240
Упражнения ..................................... 241
Задачи........................................... 241
14. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ ........... 244
§ 1. Машина Карно................................... 244
§ 2. Тепловое загрязнение окружающей среды ........... 246
§ 3. Холодильники и тепловые насосы .................. 247
§ 4. Второй закон термодинамики ...................... 249
§ 5. Энтропия........................................ 252
§ 6. Обращение времени............................... 256
Основные выводы ..................................... 259
Упражнения ..................................... 259
Задачи........................................... 260
15. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СИЛА................ 262
§ 1. Электрический заряд.............................. 262
§ 2. Закон Кулона .................................... 263
§ 3. Электрическое поле............................... 266
§ 4. Электрические силовые линии ..................... 268
§ 5. Теорема Гаусса ................................... 270
Основные выводы ..................................... 275
Упражнения ..................................... 275
Задачи........................................... 276
16. ЭЛЕКТРОСТАТИКА............................... 279
§ 1. Сферическое распределение заряда ................. 279
§ 2. Линейное распределение заряда .................... 282
§ 3. Плоское распределение заряда ..................... 283
§ 4. Электрический потенциал ......................... 286
§ 5. Электрическая емкость............................ 291
§ 6. Диэлектрики ..................................... 294
Основные выводы ..................................... 296
Упражнения ..................................... 297
Задачи........................................... 299
17. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И МАГНИТНАЯ СИЛА....................... 302
§ 1. Электрический ток................................ 302
§ 2. Закон Ома ....................................... 303
§ 3. Цепи постоянного тока............................ 306
§ 4. Эмпирические данные о магнитной силе ............ 310
§ 5. Вывод формулы для магнитной силы................ 312
§ 6. Магнитное поле .................................. 313
§ 7. Единицы измерения магнитного поля ............... 316
§ 8. Релятивистское преобразование величин B и Е ...... 318
Основные выводы ..................................... 320
Приложение. Релятивистские преобразования тока и заряда..................... 321
Упражнения ..................................... 322
Задачи........................................... 323
18. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ............................ 327
§ 1. Закон Ампера .................................... 327
§ 2. Некоторые конфигурации токов.................... 329
§ 3. Закон Био-Савара ................................ 333
§ 4. Магнетизм....................................... 336
§ 5. Уравнения Максвелла для постоянных токов......... 339
Основные выводы ..................................... 339
Упражнения ..................................... 340
Задачи........................................... 341
19. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ........... 344
§ 1. Двигатели и генераторы ........................... 344
§ 2. Закон Фарадея ................................... 346
§ 3. Закон Ленца ..................................... 348
§ 4. Индуктивность ................................... 350
§ 5. Энергия магнитного поля.......................... 352
§ 6. Цепи переменного тока............................ 355
§ 7. Цепи RC и RL .................................... 359
Основные выводы ..................................... 362
Приложение. Контур произвольной формы ........... 363
Упражнения ..................................... 364
Задачи........................................... 366
20. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ВОЛНЫ ...................... 369
§ 1. Ток смещения.................................... 369
§ 2. Уравнения Максвелла в общем виде................. 371
§ 3. Электромагнитное излучение ...................... 373
§ 4. Излучение плоского синусоидального тока........... 374
§ 5. Несинусоидальный ток; разложение Фурье .......... 377
§ 6. Бегущие волны ................................... 379
§ 7. Перенос энергии волнами ......................... 383
Основные выводы ..................................... 384
Приложение. Вывод волнового уравнения ............ 385
Упражнения ..................................... 387
Задачи........................................... 387
21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ....................... 390
§ 1. Энергия излучения................................ 390
§ 2. Импульс излучения ............................... 393
§ 3. Отражение излучения от хорошего проводника....... 394
§ 4. Взаимодействие излучения с диэлектриком .......... 395
§ 5. Показатель преломления .......................... 396
§ 6. Электромагнитное излучение в ионизованной среде ... 400
§ 7. Поле излучения точечных зарядов .................. 401
Основные выводы ..................................... 404
Приложение 1. Метод фазовых диаграмм ............. 405
Приложение 2. Волновые пакеты и групповая скорость.......... 406
Упражнения ..................................... 410
Задачи........................................... 410
22. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВОЛН ...................... 414
§ 1. Стоячие волны ................................... 414
§ 2. Интерференция волн, излучаемых двумя точечными источниками.......... 417
§ 3. Интерференция волн от большого числа источников 419
§ 4. Дифракционная решетка .......................... 421
§ 5. Принцип Гюйгенса ............................... 423
§ 6. Дифракция на отдельной щели ..................... 425
§ 7. Когерентность и некогерентность................... 427
Основные выводы ..................................... 430
Упражнения ..................................... 431
Задачи........................................... 432
23. ОПТИКА ........................................ 434
§ 1. Голография ...................................... 434
§ 2. Поляризация света................................ 438
§ 3. Дифракция на круглом отверстии................... 443
§ 4. Оптические приборы и их разрешающая способность...................... 444
§ 5. Дифракционное рассеяние......................... 448
§ 6. Геометрическая оптика............................ 451
Основные выводы ..................................... 455
Приложение. Закон Брюстера ....................... 455
Упражнения ..................................... 456
Задачи........................................... 457
24. ВОЛНОВАЯ ПРИРОДА ВЕЩЕСТВА............. 460
§ 1. Классическая и современная физика ................ 460
§ 2. Фотоэффект ..................................... 461
§ 3. Эффект Комптона ................................ 465
§ 4. Корпускулярно-волновой дуализм.................. 465
§ 5. Великий парадокс ................................ 466
§ 6. Дифракция электронов............................ 470
Основные выводы ..................................... 472
Упражнения ..................................... 473
Задачи........................................... 473
25. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА ...................... 475
§ 1. Волновые пакеты ................................. 475
§ 2. Принцип неопределенности ....................... 477
§ 3. Частица в ящике.................................. 481
§ 4. Уравнение Шредингера............................ 485
§ 5. Потенциальные ямы конечной глубины ............. 486
§ 6. Гармонический осциллятор........................ 489
Основные выводы ..................................... 491
Упражнения ..................................... 491
Задачи........................................... 492
26. АТОМ ВОДОРОДА............................... 495
§ 1. Приближенная теория атома водорода............... 495
§ 2. Уравнение Шредингера в трех измерениях ........... 496
§ 3. Строгая теория атома водорода ..................... 498
§ 4. Орбитальный момент импульса..................... 500
§ 5. Испускание фотонов.............................. 504
§ 6. Вынужденное излучение........................... 508
§ 7. Боровская модель атома ........................... 509
Основные выводы ..................................... 512
Упражнения ..................................... 513
Задачи........................................... 514
27. АТОМНАЯ ФИЗИКА ............................ 516
§ 1. Принцип запрета Паули ........................... 516
§ 2. Многоэлектронные атомы ......................... 517
§ 3. Периодическая система элементов.................. 521
§ 4. Рентгеновское излучение .......................... 525
§ 5. Связь в молекулах................................. 526
§ 6. Гибридизация .................................... 528
Основные выводы ..................................... 531
Упражнения ..................................... 531
Задачи........................................... 532
28. КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СРЕДЫ ............... 533
§ 1. Типы связи ...................................... 533
§ 2. Теория свободных электронов в металлах............ 536
§ 3. Электропроводность .............................. 540
§ 4. Зонная теория твердых тел ......................... 544
§ 5. Физика полупроводников.......................... 550
§ 6. Сверхтекучесть ................................... 557
§ 7. Проникновение сквозь барьер...................... 558
Основные выводы ..................................... 560
Приложение. Различные применения p-n-перехода (в радио и телевидении)...... 562
Упражнения ..................................... 564
Задачи........................................... 566
29. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА............................. 568
§ 1. Размеры ядер..................................... 568
§ 2. Фундаментальные силы, действующие между двумя нуклонами......... 573
§ 3. Строение тяжелых ядер............................ 576
§ 4. Альфа-распад .................................... 583
§ 5. Гамма-и бета-распады ............................ 586
§ 6. Деление ядер..................................... 588
§ 7. Синтез ядер ...................................... 592
Основные выводы ..................................... 596
Упражнения ..................................... 597
Задачи........................................... 597
30. АСТРОФИЗИКА................................. 600
§ 1. Источники энергии звезд .......................... 600
§ 2. Эволюция звезд .................................. 603
§ 3. Квантово-механическое давление вырожденного ферми-газа.............. 605
§ 4. Белые карлики ................................... 607
§ 6. Черные дыры..................................... 609
§ 7. Нейтронные звезды ............................... 611
31. ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ .......... 615
§ 1. Введение ........................................ 615
§ 2. Фундаментальные частицы ........................ 620
§ 3. Фундаментальные взаимодействия.................. 622
§ 4. Взаимодействия между фундаментальными частицами как обмен квантами поля-переносчика .... 623
§ 5. Симметрии в мире частиц и законы сохранения ...... 636
§ 6. Квантовая электродинамика как локальная калибровочная теория........... 629
§ 7. Внутренние симметрии адронов .................... 650
§ 8. Кварковая модель адронов ......................... 636
§ 9. Цвет. Квантовая хромодинамика ................... 641
§ 10. «Видны» ли кварки и глюоны?...................... 650
§ 11. Слабые взаимодействия ........................... 653
§ 12. Несохранение четности............................ 656
§ 13. Промежуточные бозоны и неперенормируемость теории................. 660
§ 14. Стандартная модель ............................... 662
§ 15. Новые идеи: ТВО, суперсимметрия, суперструны ..... 674
32. ГРАВИТАЦИЯ И КОСМОЛОГИЯ ............... 678
§ 1. Введение ........................................ 678
§ 2. Принцип эквивалентности......................... 679
§ 3. Метрические теории тяготения ..................... 680
§ 4. Структура уравнений ОТО. Простейшие решения .... 684
§ 5. Проверка принципа эквивалентности ............... 685
§ 6. Как оценить масштаб эффектов ОТО?............... 687
§ 7. Классические тесты ОТО .......................... 688
§ 8. Основные положения современной космологии ...... 694
§ 9. Модель горячей Вселенной («стандартная»
космологическая модель) .......................... 703
§ 10. Возраст Вселенной................................ 705
§ 11. Критическая плотность и фридмановские сценарии эволюции.................. 705
§ 12. Плотность материи во Вселенной и скрытая масса .... 708
§ 13. Сценарий первых трех минут эволюции Вселенной ... 710
§ 14. Вблизи самого начала ............................. 718
§ 15. Сценарий инфляции .............................. 722
§ 16. Загадка темной материи ........................... 726
ПРИЛОЖЕНИЕ А ................................ 730
Физические константы................................. 730
Некоторые астрономические сведения ................... 730
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ................................ 731
Единицы измерения основных физических величин ....... 731
Единицы измерения электрических величин .............. 731
ПРИЛОЖЕНИЕ В ................................ 732
Геометрия ............................................ 732
Тригонометрия........................................ 732
Квадратное уравнение ................................. 732
Некоторые производные ............................... 733
Некоторые неопределенные интегралы (с точностью до произвольной постоянной) ..... 733
Произведения векторов ................................ 733
Греческий алфавит .................................... 733
ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ И ЗАДАЧАМ ................. 734
УКАЗАТЕЛЬ.............................................. 746
(Джей Орир “Физика. Полный курс (примеры, задачи, решения. Учебник)” 2010)