5. vydanie, ster. - M.: 2006.- 352 s.
Kniha v stručnej a prístupnej forme predstavuje látku zo všetkých sekcií programu kurzu "Fyzika" - od mechaniky po fyziku atómového jadra a elementárnych častíc. Pre vysokoškolákov. Je to užitočné pri opakovaní preberanej látky a pri príprave na skúšky na univerzitách, technických školách, vysokých školách, školách, prípravné oddelenia a kurzy.
Formát: djvu/zip
Veľkosť: 7,45 Mb
Stiahnuť ▼:
RGhost
OBSAH
Predslov 3
Úvod 4
Predmet fyzika 4
Prepojenie fyziky s inými vedami 5
1. FYZIKÁLNE ZÁKLADY MECHANIKY 6
Mechanika a jej štruktúra 6
Kapitola 1. Prvky kinematiky 7
Modely v mechanike. Kinematické rovnice pohybu hmotného bodu. Trajektória, dĺžka dráhy, vektor posunutia. Rýchlosť. Akcelerácia a jej zložky. Uhlová rýchlosť. uhlové zrýchlenie.
Kapitola 2 Dynamika hmotného bodu a translačný pohyb tuhého telesa 14
Newtonov prvý zákon. Hmotnosť. sila. Newtonov druhý a tretí zákon. Zákon zachovania hybnosti. Zákon pohybu ťažiska. Sily trenia.
Kapitola 3. Práca a energia 19
Práca, energia, sila. Kinetická a potenciálna energia. Vzťah medzi konzervatívnou silou a potenciálnou energiou. Plná energia. Zákon zachovania energie. Grafické znázornenie energie. Absolútne odolný zásah. Absolútne nepružný dopad
Kapitola 4 Mechanika pevných látok 26
Moment zotrvačnosti. Steinerova veta. Moment sily. Kinetická energia rotácie. Rovnica dynamiky rotačný pohyb pevné telo. Moment hybnosti a zákon jeho zachovania. Deformácie tuhého telesa. Hookov zákon. Vzťah medzi záťažou a stresom.
Kapitola 5 Prvky teórie poľa 32
Zákon univerzálnej gravitácie. Charakteristika gravitačného poľa. Práca v gravitačnom poli. Vzťah medzi potenciálom gravitačného poľa a jeho intenzitou. vesmírne rýchlosti. Zotrvačné sily.
Kapitola 6. Prvky mechaniky tekutín 36
Tlak v kvapaline a plyne. Rovnica kontinuity. Bernoulliho rovnica. Niektoré aplikácie Bernoulliho rovnice. Viskozita (vnútorné trenie). Režimy prúdenia tekutín.
Kapitola 7. Prvky špeciálnej teórie relativity 41
Mechanický princíp relativity. Galileovské premeny. SRT postuláty. Lorentzove premeny. Dôsledky z Lorentzových transformácií (1). Dôsledky z Lorentzových transformácií (2). Interval medzi udalosťami. Základný zákon relativistickej dynamiky. Energia v relativistickej dynamike.
2. ZÁKLADY MOLEKULÁRNEJ FYZIKY A TERMODYNAMIKY 48
Kapitola 8 ideálne plyny 48
Odvetvia fyziky: molekulová fyzika a termodynamika. Metóda na štúdium termodynamiky. teplotné stupnice. Ideálny plyn. Zákony Boyle-Marie-otga, Avogadro, Dalton. Gay-Lussacov zákon. Clapeyron-Mendelejevova rovnica. Základná rovnica molekulovo-kinetickej teórie. Maxwellov zákon o rozložení molekúl ideálneho plynu v závislosti od rýchlosti. barometrický vzorec. Boltzmannovo rozdelenie. Stredná voľná dráha molekúl. Niektoré experimenty potvrdzujúce MKT. Prenosové javy (1). Prenosové javy (2).
Kapitola 9. Základy termodynamiky 60
Vnútorná energia. Počet stupňov voľnosti. Zákon o rovnomernom rozdelení energie cez stupne voľnosti molekúl. Prvý zákon termodynamiky. Práca vykonaná plynom pri zmene jeho objemu. Tepelná kapacita (1). Tepelná kapacita (2). Aplikácia prvého zákona termodynamiky na izoprocesy (1). Aplikácia prvého zákona termodynamiky na izoprocesy (2). adiabatický proces. Kruhový proces (cyklus). Reverzibilné a nezvratné procesy. Entropia (1). Entropia (2). Druhý zákon termodynamiky. Tepelný motor. Karnova veta. Chladiaci stroj. Carnotov cyklus.
Kapitola 10 Skutočné plyny, kvapaliny a tuhé látky 76
Sily a potenciálna energia medzimolekulovej interakcie. Van der Waalsova rovnica (stavová rovnica reálnych plynov). Van der Waalsove izotermy a ich analýza (1). Van der Waalsove izotermy a ich analýza (2). Vnútorná energia skutočného plynu. Kvapaliny a ich popis. Povrchové napätie kvapalín. Zmáčanie. kapilárne javy. Pevné látky: kryštalické a amorfné. Mono- a polykryštály. Kryštalografický znak kryštálov. Typy kryštálov podľa fyzikálnych vlastností. Poruchy kryštálov. Odparovanie, sublimácia, topenie a kryštalizácia. Fázové prechody. Stavový diagram. Trojitý bod. Analýza experimentálneho stavového diagramu.
3. ELEKTRINA A ELEKTROMAGNETIZMUS 94
Kapitola 11 Elektrostatika 94
Elektrický náboj a jeho vlastnosti. Zákon zachovania náboja. Coulombov zákon. Intenzita elektrostatického poľa. Čiary intenzity elektrostatického poľa. Vektorový tok napätia. Princíp superpozície. dipólové pole. Gaussova veta pre elektrostatické pole vo vákuu. Aplikácia Gaussovej vety na výpočet polí vo vákuu (1). Aplikácia Gaussovej vety na výpočet polí vo vákuu (2). Cirkulácia vektora intenzity elektrostatického poľa. Potenciál elektrostatického poľa. Potenciálny rozdiel. Princíp superpozície. Vzťah medzi napätím a potenciálom. ekvipotenciálne plochy. Výpočet rozdielu potenciálu od intenzity poľa. Druhy dielektrík. Polarizácia dielektrika. Polarizácia. Sila poľa v dielektriku. elektrický posun. Gaussova veta pre pole v dielektriku. Podmienky na rozhraní medzi dvoma dielektrickými médiami. Vodiče v elektrostatickom poli. Elektrická kapacita. plochý kondenzátor. Pripojenie kondenzátorov k batériám. Energia sústavy nábojov a osamoteného vodiča. Energia nabitého kondenzátora. Energia elektrostatického poľa.
Kapitola 12
Elektrický prúd, sila a hustota prúdu. Sily tretích strán. Elektromotorická sila (EMF). Napätie. odpor vodiča. Ohmov zákon pre homogénny úsek v uzavretom okruhu. Práca a súčasný výkon. Ohmov zákon pre nehomogénny úsek reťaze (všeobecný Ohmov zákon (GEO)). Kirchhoffove pravidlá pre rozvetvené reťazce.
Kapitola 13. Elektrické prúdy v kovoch, vákuu a plynoch 124
Povaha prúdových nosičov v kovoch. Klasická teória elektrickej vodivosti kovov (1). Klasická teória elektrickej vodivosti kovov (2). Pracovná funkcia elektrónov z kovov. emisné javy. Ionizácia plynov. Nesamostatný výboj plynu. Nezávislé vypúšťanie plynu.
Kapitola 14. Magnetické pole 130
Popis magnetického poľa. Základné charakteristiky magnetického poľa. Čiary magnetickej indukcie. Princíp superpozície. Biot-Savart-Laplaceov zákon a jeho aplikácia. Amperov zákon. Interakcia paralelných prúdov. Magnetická konštanta. Jednotky B a H. Magnetické pole pohybujúceho sa náboja. Pôsobenie magnetického poľa na pohybujúci sa náboj. Pohyb nabitých častíc dovnútra
magnetické pole. Vektorová cirkulačná veta B. Magnetické polia solenoidu a toroidu. Tok vektora magnetickej indukcie. Gaussova veta pre pole B. Práca na pohybe vodiča a obvodu s prúdom v magnetickom poli.
Kapitola 15. Elektromagnetická indukcia 142
Faradayove experimenty a dôsledky z nich. Faradayov zákon (zákon elektromagnetickej indukcie). Lenzove pravidlo. EMF indukcie v pevných vodičoch. Otáčanie rámu v magnetickom poli. Vírivé prúdy. Slučková indukčnosť. Samoindukcia. Prúdy pri otváraní a zatváraní okruhu. Vzájomná indukcia. Transformátory. Energia magnetického poľa.
Kapitola 16 Magnetické vlastnosti látky 150
Magnetický moment elektrónov. Dia- a paramagnety. Magnetizácia. Magnetické pole v hmote. Celkový prúdový zákon pre magnetické pole v látke (veta o cirkulácii vektora B). Veta o cirkulácii vektora H. Podmienky na rozhraní dvoch magnetov. Feromagnetika a ich vlastnosti.
Kapitola 17
Vírivé elektrické pole. Predpätý prúd (1). Predpätý prúd (2). Maxwellove rovnice pre elektromagnetické pole.
4. KMITY A VLNY 160
Kapitola 18. Mechanické a elektromagnetické vibrácie 160
Vibrácie: voľné a harmonické. Perióda a frekvencia kmitov. Metóda vektora rotačnej amplitúdy. Mechanické harmonické vibrácie. Harmonický oscilátor. Kyvadla: pružinové a matematické. Fyzické kyvadlo. Voľné vibrácie v idealizovanom oscilačný obvod. Rovnica elektromagnetických kmitov pre idealizovaný obrys. Sčítanie harmonických kmitov rovnakého smeru a rovnakej frekvencie. bije. Sčítanie vzájomne kolmých kmitov. Voľné tlmené kmity a ich analýza. Voľné tlmené kmity pružinového kyvadla. Zníženie útlmu. Voľné tlmené kmity v elektrickom oscilačnom obvode. Faktor kvality oscilačného systému. Nútené mechanické vibrácie. Nútené elektromagnetické oscilácie. Striedavý prúd. prúd cez odpor. Striedavý prúd tečúci cez tlmivku L. Striedavý prúd tečúci cez kondenzátor C. Obvod so striedavým prúdom obsahujúci rezistor, tlmivku a kondenzátor zapojené do série. Napäťová rezonancia (sériová rezonancia). Rezonancia prúdov (paralelná rezonancia). Výkon pridelený v obvode striedavého prúdu.
Kapitola 19. Elastické vlny 181
vlnový proces. Pozdĺžne a priečne vlny. harmonická vlna a jeho popis. Rovnica postupujúcej vlny. fázová rýchlosť. vlnová rovnica. Princíp superpozície. skupinová rýchlosť. Rušenie vĺn. Stojaté vlny. Zvukové vlny. Dopplerov jav v akustike. Príjem elektromagnetických vĺn. Stupnica elektromagnetických vĺn. Diferenciálnej rovnice
elektromagnetické vlny. Dôsledky Maxwellovej teórie. Vektor hustoty toku elektromagnetickej energie (Umov-Poingingov vektor). Impulz elektromagnetického poľa.
5. OPTIKA. KVANTOVÁ POVAHA ŽIARENIA 194
Kapitola 20. Prvky geometrickej optiky 194
Základné zákony optiky. totálny odraz. Šošovky, tenké šošovky, ich vlastnosti. Vzorec pre tenké šošovky. Optická sila šošovky. Konštrukcia obrazov v šošovkách. Aberácie (chyby) optické systémy. Energetické veličiny vo fotometrii. Množstvo svetla vo fotometrii.
Kapitola 21 Svetelné rušenie 202
Odvodenie zákonov odrazu a lomu svetla na základe vlnovej teórie. Koherencia a monochromatickosť svetelných vĺn. Rušenie svetla. Niektoré metódy na pozorovanie interferencie svetla. Výpočet interferenčného obrazca z dvoch zdrojov. Pruhy s rovnakým sklonom (interferencia s planparalelnou doskou). Pásy rovnakej hrúbky (interferencia od dosky s premenlivou hrúbkou). Newtonove prstene. Niektoré aplikácie rušenia (1). Niektoré aplikácie rušenia (2).
Kapitola 22 Difrakcia svetla 212
Huygensov-Fresnelov princíp. Metóda Fresnelovej zóny (1). Metóda Fresnelovej zóny (2). Fresnelova difrakcia kruhovým otvorom a kotúčom. Fraunhoferova difrakcia štrbinou (1). Fraunhoferova difrakcia štrbinou (2). Fraunhoferova difrakcia na difrakčnej mriežke. Difrakcia na priestorovej mriežke. Rayleighovo kritérium. Rozlíšenie spektrálneho zariadenia.
Kapitola 23. Interakcia elektromagnetických vĺn s hmotou 221
rozptyl svetla. Rozdiely v difrakcii a prizmatickom spektre. Normálna a anomálna disperzia. Elementárna elektrónová teória disperzie. Absorpcia (absorpcia) svetla. Dopplerov efekt.
Kapitola 24 Polarizácia svetla 226
Prirodzené a polarizované svetlo. Malusov zákon. Prechod svetla cez dva polarizátory. Polarizácia svetla pri odraze a lomu na rozhraní dvoch dielektrík. dvojitý lom. Pozitívne a negatívne kryštály. Polarizačné hranoly a polaroidy. Štvrťvlnový rekord. Analýza polarizovaného svetla. Umelá optická anizotropia. Otočenie roviny polarizácie.
Kapitola 25. Kvantová povaha žiarenia 236
Tepelné žiarenie a jeho vlastnosti. Zákony Kirchhoffa, Stefana-Boltzmanna, Viedeň. Rayleigh-Jeansove a Planckove vzorce. Získanie konkrétnych zákonov tepelného žiarenia z Planckovho vzorca. Teploty: žiarenie, farba, jas. Voltampérová charakteristika fotoelektrického javu. Zákony fotoelektrického javu. Einsteinova rovnica. hybnosť fotónu. Ľahký tlak. Comptonov efekt. Jednota korpuskulárnych a vlnových vlastností elektromagnetického žiarenia.
6. PRVKY KVANTOVEJ FYZIKY ATÓMOV A PEVNÝCH MOLEKULITOV 246
26. kapitola Bohrova teória atómu vodíka 246
Modely atómu od Thomsona a Rutherforda. Lineárne spektrum atómu vodíka. Bohrove postuláty. Experimenty Franka a Hertza. Spektrum atómu vodíka podľa Bohra.
Kapitola 27. Prvky kvantovej mechaniky 251
Korpuskulárno-vlnový dualizmus vlastností hmoty. Niektoré vlastnosti de Broglieho vĺn. Vzťah neistoty. Pravdepodobný prístup k popisu mikročastíc. Popis mikročastíc pomocou vlnovej funkcie. Princíp superpozície. Všeobecná Schrödingerova rovnica. Schrödingerova rovnica pre stacionárne stavy. Pohyb voľnej častice. Častica v jednorozmernej pravouhlej „potenciálnej studni“ s nekonečne vysokými „stenami“. Potenciálna bariéra obdĺžnikového tvaru. Prechod častice cez potenciálnu bariéru. tunelový efekt. Lineárny harmonický oscilátor v kvantová mechanika.
Kapitola 28 moderná fyzika atómy a molekuly 263
Atóm podobný vodíku v kvantovej mechanike. kvantové čísla. Spektrum atómu vodíka. ls-stav elektrónu v atóme vodíka. Spin elektrónu. Spin kvantové číslo. Princíp nerozlíšenia identických častíc. Fermióny a bozóny. Pauliho princíp. Rozloženie elektrónov v atóme podľa stavov. Kontinuálne (bremsstrahlung) röntgenové spektrum. Charakteristické röntgenové spektrum. Moseleyho zákon. Molekuly: chemické väzby, koncept energetických hladín. Molekulové spektrá. Absorpcia. Spontánna a nútená emisia. Aktívne prostredia. Druhy laserov. Princíp činnosti pevnolátkového lasera. plynový laser. Vlastnosti laserového žiarenia.
Kapitola 29. Prvky fyziky pevných látok 278
Teória zón pevné látky. Kovy, dielektrika a polovodiče na teórii zón. Vlastná vodivosť polovodičov. Vodivosť elektronických nečistôt (vodivosť typu n). Vodivosť donorových nečistôt (vodivosť typu p). Fotovodivosť polovodičov. Luminiscencia pevných látok. Kontakt elektronických a dierových polovodičov (pn prechod). Vodivosť p-a-prechod. Polovodičové diódy. Polovodičové triódy (tranzistory).
7. PRVKY FYZIKY JADROVÝCH A ELEMENTÁRNYCH ČASTÍC 289
Kapitola 30
Atómové jadrá a ich popis. hromadný defekt. Väzbová energia jadra. Spin jadra a jeho magnetický moment. Jadrové presakovanie. modely jadra. Rádioaktívne žiarenie a jeho druhy. Zákon rádioaktívneho rozpadu. Pravidlá premiestňovania. rádioaktívne rodiny. a-rozklad. p-rozpad. y-žiarenie a jeho vlastnosti. Zariadenia na registráciu rádioaktívneho žiarenia a častíc. scintilačný počítač. Pulzná ionizačná komora. počítadlo vypúšťania plynu. počítadlo polovodičov. Wilsonova komora. Difúzne a bublinkové komory. Jadrové fotografické emulzie. Jadrové reakcie a ich klasifikácia. Pozitrón. P + - Rozpad. Elektrón-pozitrónové páry, ich anihilácia. Elektronické snímanie. Jadrové reakcie pôsobením neutrónov. jadrová štiepna reakcia. Reťazová štiepna reakcia. jadrové reaktory. Syntetická reakcia atómové jadrá.
Kapitola 31
Kozmické žiarenie. Mióny a ich vlastnosti. Mezóny a ich vlastnosti. Typy interakcií elementárnych častíc. Popis troch skupín elementárnych častíc. Častice a antičastice. Neutrína a antineutrína, ich typy. Hyperóny. Zvláštnosť a parita elementárnych častíc. Charakteristika leptónov a hadrónov. Klasifikácia elementárnych častíc. Kvarky.
Periodický systém prvky D. I. Mendelejeva 322
Základné zákony a vzorce 324
Index 336
Úvod
Predmet fyziky a jeho vzťah k iným vedám
„Hmota je filozofickou kategóriou na označenie objektívnej reality, ktorá... sa prejavuje našimi pocitmi, existujúcimi nezávisle od nich“ (Lenin V.I. Poli. sobr. soch. T. 18. S. 131).
Pohyb je integrálnou vlastnosťou hmoty a formy jej existencie. Pohyb v širšom zmysle slova sú všetky druhy zmien hmoty – od jednoduchého premiestnenia až po najzložitejšie procesy myslenia. „Pohyb považovaný v najvšeobecnejšom zmysle slova, teda chápaný ako spôsob existencie hmoty, ako atribút vlastný hmote, zahŕňa všetky zmeny a procesy prebiehajúce vo vesmíre, od jednoduchého pohybu až po myslenie“ ( Engels F. Dialektika prírody - K¦ Marx, F. Engels, op. 2. vydanie, zväzok 20, s. 391).
Študujú sa rôzne formy pohybu hmoty rôzne vedy vrátane fyziky. Predmet fyziky, ako vlastne každá veda, môže byť odhalený iba vtedy, keď je podrobne podaný. Je dosť ťažké presne definovať predmet fyziky, pretože hranice medzi fyzikou a množstvom príbuzných disciplín sú ľubovoľné. V tomto štádiu vývoja nie je možné zachovať definíciu fyziky len ako vedy o prírode.
Akademik A.F. Ioffe (1880 - 1960; sovietsky fyzik) definoval fyziku ako vedu, ktorá študuje všeobecné vlastnosti a zákony pohybu hmoty a poľa. V súčasnosti sa všeobecne uznáva, že všetky interakcie sa uskutočňujú pomocou polí, ako sú gravitačné, elektromagnetické, jadrové silové polia. Pole je spolu s hmotou jednou z foriem existencie hmoty. Nerozlučné spojenie medzi poľom a hmotou, ako aj rozdiel v ich vlastnostiach, sa bude brať do úvahy v priebehu kurzu.
Fyzika je veda o najjednoduchších a zároveň najvšeobecnejších formách pohybu hmoty a ich vzájomných premien. Fyzikou skúmané formy pohybu hmoty (mechanické, tepelné atď.) sú prítomné vo všetkých vyšších a zložitejších formách pohybu hmoty (chemických, biologických atď.). Preto, keďže sú najjednoduchšie, sú zároveň najvšeobecnejšími formami pohybu hmoty. Vyššie a zložitejšie formy pohybu hmoty sú predmetom štúdia iných vied (chémie, biológie a pod.).
Fyzika úzko súvisí s prírodnými vedami. Ako povedal akademik S. I. Vavilov (1891 - 1955; sovietsky fyzik a verejný činiteľ), toto úzke prepojenie fyziky s inými odvetviami prírodných vied viedlo k tomu, že fyzika prerástla do hlbokých koreňov v astronómii, geológii, chémii, biológii a iných. prírodné vedy. V dôsledku toho sa vytvorilo množstvo nových príbuzných disciplín ako astrofyzika, geofyzika, fyzikálna chémia, biofyzika atď.
Fyzika je úzko spätá s technikou a toto prepojenie je obojsmerné. Fyzika vyrástla z potrieb techniky (rozvoj mechaniky u starých Grékov napr. spôsobili nároky stavebných resp. vojenskej techniky v tom čase) a technológia zase určuje smer fyzikálneho výskumu (napríklad úloha vytvoriť čo najúspornejšie tepelné stroje spôsobila prudký rozvoj termodynamiky). Na druhej strane technická úroveň výroby závisí od vývoja fyziky. Fyzika je základom pre vytváranie nových odvetví techniky (elektronická technika, jadrová technika a pod.).
Fyzika úzko súvisí s filozofiou. Také hlavné objavy v oblasti fyziky, ako je zákon zachovania a transformácie energie, vzťah neurčitosti v atómová fyzika atď., boli a sú dejiskom ostrého zápasu medzi materializmom a idealizmom. Správne filozofické závery z vedeckých objavov v oblasti fyziky vždy potvrdzovali hlavné ustanovenia dialektického materializmu, preto štúdium týchto objavov a ich filozofické zovšeobecnenie zohrávajú dôležitú úlohu pri formovaní vedeckého svetonázoru.
Rýchle tempo rozvoja fyziky, jej rastúce väzby s technikou naznačujú dvojakú úlohu kurzu fyziky na vysokej škole, „na jednej strane je to základný základ pre teoretickú prípravu inžiniera, bez ktorej by jeho úspešná činnosť je nemožná, na druhej strane ide o formovanie dialekticko-materialistického a vedecko-ateistického rozhľadu.
Jednotky fyzikálnych veličín
Hlavnou metódou výskumu vo fyzike je skúsenosť - zmyslovo-empirické poznanie objektívnej reality založené na praxi, t.j. pozorovanie skúmaných javov za presne zohľadnených podmienok, ktoré umožňujú sledovať priebeh javov a opakovane ho reprodukovať, keď tieto podmienky sa opakujú.
Na vysvetlenie experimentálnych faktov sú predložené hypotézy. Hypotéza je vedecký predpoklad predložený na vysvetlenie javu a vyžaduje overenie skúsenosťou a teoretické zdôvodnenie stať sa dôveryhodnou vedeckou teóriou.
V dôsledku zovšeobecňovania experimentálnych faktov, ako aj výsledkov činnosti ľudí, telesné
cal zákony - stabilné opakujúce sa objektívne vzorce, ktoré existujú v prírode. Najdôležitejšie zákony stanovujú vzťah medzi fyzikálnymi veličinami, pre ktoré je potrebné tieto veličiny merať. Meranie fyzikálnej veličiny je činnosť vykonávaná pomocou meracích prístrojov na zistenie hodnoty fyzikálnej veličiny v akceptovaných jednotkách. Jednotky fyzikálnych veličín možno zvoliť ľubovoľne, ale potom budú ťažkosti pri ich porovnávaní. Preto je vhodné zaviesť systém jednotiek, ktorý pokrýva jednotky všetkých fyzikálnych veličín a umožňuje s nimi operovať.
Na zostavenie systému jednotiek sú jednotky ľubovoľne zvolené pre niekoľko nezávislých fyzikálnych veličín. Tieto jednotky sa nazývajú základné. Zvyšné veličiny a ich jednotky sú odvodené od zákonov spájajúcich tieto veličiny s hlavnými. Nazývajú sa deriváty.
V ZSSR sa podľa Štátny štandard(GOST 8.417 - 81) je povinný medzinárodný systém (SI), ktorý je založený na siedmich základných jednotkách - meter, kilogram, sekunda, ampér, kelvin, mol, kandela - a dvoch ďalších - radiáne a steradiáne.
Meter (m) je dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 s.
Kilogram (kg) je hmotnosť rovnajúca sa hmotnosti medzinárodného prototypu kilogramu (platinovo-irídiový valec uchovávaný v Medzinárodnom úrade pre váhy a miery v Sevres neďaleko Paríža).
Sekunda (s) je čas rovnajúci sa 9 192 631 770 periódam žiarenia, ktoré zodpovedajú prechodu medzi dvoma veľmi jemnými úrovňami základného stavu atómu cézia-133.
Ampér (A) - sila nemenného prúdu, ktorý pri prechode cez dva rovnobežné priame vodiče nekonečnej dĺžky a zanedbateľného prierezu, umiestnené vo vákuu vo vzdialenosti 1 m od seba, vytvára medzi týmito vodičmi rovnakú silu na 2 10-7 N na každý meter dĺžky.
Kelvin (K) - 1/273,16 termodynamickej teploty trojného bodu vody.
Mol (mol) - látkové množstvo systému obsahujúceho rovnaké množstvo konštrukčné prvky, koľko atómov obsahuje nuklid | 2C s hmotnosťou 0,012 kg.
Candela (cd) - intenzita svetla v daný smer zdroj, ktorý vyžaruje monochromatické žiarenie s frekvenciou 540-1012 Hz, ktorého svetelná energia je v tomto smere 1/683 W/sr.
Radián (rad) - uhol medzi dvoma polomermi kruhu, pričom dĺžka oblúka medzi ktorými sa rovná polomeru.
Steradián (sr) - priestorový uhol s vrcholom v strede gule, ktorý vyrezáva oblasť na povrchu gule, rovná plocheštvorec so stranou rovnou polomeru gule.
Na vytvorenie odvodených jednotiek použite fyzikálne zákony ich prepojenie so základnými jednotkami. Napríklad zo vzorca pre rovnomerný priamočiary pohyb v \u003d s / t (s je prejdená vzdialenosť, i je čas) je odvodená jednotka rýchlosti 1 m / s.
Rozmer fyzikálnej veličiny je jej vyjadrenie v základných jednotkách. Ak vychádzame napríklad z druhého Newtonovho zákona, dostaneme rozmer sily
kde M je rozmer hmotnosti; L je rozmer dĺžky; T je rozmer času.
Rozmery oboch častí fyzikálnych rovníc musia byť rovnaké, keďže fyzikálne zákony nemôžu závisieť od výberu jednotiek fyzikálnych veličín.
Na základe toho je možné skontrolovať správnosť získaného fyzikálne vzorce(napríklad pri riešení úloh), ako aj na stanovenie rozmerov fyzikálnych veličín.
Fyzikálne základy mechaniky
Mechanika je časť fyziky, ktorá študuje vzorce mechanického pohybu a príčiny, ktoré spôsobujú alebo menia tento pohyb. mechanický pohyb- ide o zmenu v priebehu času vo vzájomnej polohe telies alebo ich častí.
Rozvoj mechaniky ako vedy sa začína v 3. storočí. BC e., keď staroveký grécky vedec Archimedes (287 - 212 pred Kr.) sformuloval zákon rovnováhy páky a zákony rovnováhy plávajúcich telies. Základné zákony mechaniky stanovil taliansky fyzik a astronóm G. Galileo (1564 - 1642) a napokon ich sformuloval anglický vedec I. Newton (1643 - 1727).
Mechanika Galileo - Newton sa nazýva klasická mechanika. Študuje zákonitosti pohybu makroskopických telies, ktorých rýchlosti sú malé v porovnaní s rýchlosťou svetla vo vákuu. Zákonitosti pohybu makroskopických telies s rýchlosťami porovnateľnými s c študuje relativistická mechanika na základe špeciálnej teórie relativity formulovanej A. Einsteinom (1879 - 1955). Na popis pohybu mikroskopických telies (jednotlivých atómov a elementárnych častíc) sú zákony klasickej mechaniky nepoužiteľné - nahrádzajú ich zákony kvantovej mechaniky.
V prvej časti nášho kurzu sa budeme zaoberať mechanikou Galileo - Newton, t.j. budeme uvažovať o pohybe makroskopických telies s rýchlosťami, ktoré sú oveľa menšie ako rýchlosť c. V klasickej mechanike je všeobecne akceptovaný koncept priestoru a času, ktorý vyvinul I. Newton a dominuje v prírodných vedách v priebehu 17. - 19. storočia. Mechanika Galileo - Newton považuje priestor a čas za objektívne formy existencie hmoty, avšak izolovane od seba a od pohybu hmotných telies, čo zodpovedalo úrovni vtedajšieho poznania.
Keďže mechanický popis je vizuálny a známy a s jeho pomocou je možné vysvetliť mnohé fyzikálne javy, v 19. storočí. niektorí fyzici začali redukovať všetky javy na mechanické. Tento názor bol v súlade s filozofickým mechanistickým materializmom. Ďalší vývoj fyzika však ukázala, že mnohé fyzikálne javy nemožno zredukovať na najjednoduchšiu formu pohybu – mechanickú. Mechanistický materializmus musel ustúpiť dialektickému materializmu, ktorý zvažuje viac všeobecné názory pohyb hmoty a berúc do úvahy všetku rozmanitosť reálneho sveta.
Mechanika je rozdelená do troch sekcií: 1) kinematika; 2) dynamika; 3) statické.
Kinematika študuje pohyb telies bez zohľadnenia príčin, ktoré tento pohyb určujú.
Dynamika študuje zákony pohybu telies a príčiny, ktoré spôsobujú alebo menia tento pohyb.
Statika študuje zákony rovnováhy sústavy telies. Ak sú známe zákony pohybu telies, potom sa z nich dajú stanoviť aj zákony rovnováhy. Preto fyzika neuvažuje zákony statiky oddelene od zákonov dynamiky.
11. vydanie, ster. - M.: 2006.- 560 s.
Návod(9. vydanie, revidované a rozšírené, 2004) pozostáva zo siedmich častí, ktoré stanovujú fyzikálne základy mechaniky, molekulová fyzika a termodynamika, elektrina a magnetizmus, optika, kvantová fyzika atómov, molekúl a pevných látok, fyzika atómového jadra a elementárnych častíc. Otázka kombinácie mechanických a elektromagnetických kmitov bola racionálne vyriešená. Vzniká logická kontinuita a prepojenie medzi klasickou a modernou fyzikou. Dané Kontrolné otázky a úlohy na samostatné riešenie.
Pre študentov inžinierskych a technických odborov vysokých škôl.
Formát: pdf/zip (11- ed., 2006, 560s.)
Veľkosť: 6 MB
Stiahnuť ▼:
RGhost
1. Fyzikálne základy mechaniky.
Kapitola 1. Prvky kinematiky
§ 1. Modely v mechanike. Referenčný systém. Trajektória, dĺžka dráhy, vektor posunutia
§ 2. Rýchlosť
§ 3. Zrýchlenie a jeho zložky
§ 4. Uhlová rýchlosť a uhlové zrýchlenie
Úlohy
Kapitola 2. Dynamika hmotného bodu a translačný pohyb tuhého telesa Sila
§ 6. Druhý Newtonov zákon
§ 7. Tretí Newtonov zákon
§ 8. Trecie sily
§ 9. Zákon zachovania hybnosti. Ťažisko
§ 10. Pohybová rovnica telesa s premenlivou hmotnosťou
Úlohy
Kapitola 3. Práca a energia
§ 11. Energia, práca, sila
§ 12. Kinetické a potenciálne energie
§ 13. Zákon zachovania energie
§ 14. Grafické znázornenie energie
§ 15. Náraz absolútne elastických a nepružných telies
Úlohy
Kapitola 4
§ 16. Moment zotrvačnosti
§ 17. Kinetická energia otáčania
§ 18. Moment sily. Rovnica dynamiky rotačného pohybu tuhého telesa.
§ 19 Moment hybnosti a zákon jeho zachovania
§ 20. Voľné nápravy. Gyroskop
§ 21. Deformácie tuhého telesa
Úlohy
Kapitola 5 Prvky teórie poľa
§ 22. Keplerove zákony. Zákon gravitácie
§ 23. Gravitácia a hmotnosť. Beztiaže.. 48 y 24. Gravitačné pole a jeho sila
§ 25. Práca v gravitačnom poli. Potenciál gravitačného poľa
§ 26. Kozmické rýchlosti
§ 27. Neinerciálne vzťažné sústavy. Zotrvačné sily
Úlohy
Kapitola 6
§ 28. Tlak v kvapaline a plyne
§ 29. Rovnica kontinuity
§ 30. Bernoullova rovnica a dôsledky z nej
§ 31. Viskozita (vnútorné trenie). Laminárne a turbulentné režimy prúdenia tekutín
§ 32. Metódy stanovenia viskozity
§ 33. Pohyb telies v kvapalinách a plynoch
Úlohy
Kapitola 7
§ 35. Postuláty špeciálnej (súkromnej) teórie relativity
§ 36. Lorentzove premeny
§ 37. Dôsledky Lorentzových premien
§ 38. Interval medzi udalosťami
§ 39. Základný zákon relativistickej dynamiky hmotného bodu
§ 40. Zákon o vzťahu hmoty a energie
Úlohy
2. Základy molekulovej fyziky a termodynamiky
Kapitola 8
§ 41. Metódy výskumu. Zažité zákony ideálneho plynu
§ 42. Rovnica Clapeyron - Mendelejev
§ 43. Základná rovnica molekulovo-kinetickej teórie ideálnych plynov
§ 44. Maxwellov zákon o rozdelení molekúl ideálneho plynu podľa rýchlostí a energií tepelného pohybu
§ 45. Barometrický vzorec. Boltzmannovo rozdelenie
§ 46. Priemerný počet zrážok a stredná voľná dráha molekúl
§ 47. Experimentálne zdôvodnenie molekulárno-kinetickej teórie
§ 48. Transportné javy v termodynamicky nerovnovážnych sústavách
§ 49. Vákuum a spôsoby jeho získavania. Vlastnosti ultrariedených plynov
Úlohy
Kapitola 9. Základy termodynamiky.
§ 50. Počet stupňov voľnosti molekuly. Zákon rovnomerného rozloženia energie v stupňoch voľnosti molekúl
§ 51. Prvý zákon termodynamiky
§ 52. Práca plynu so zmenou jeho objemu
§ 53. Tepelná kapacita
§ 54. Aplikácia prvého zákona termodynamiky na izoprocesy
§ 55. Adiabatický proces. Polytropný proces
§ 57. Entropia, jej štatistická interpretácia a súvislosť s termodynamickou pravdepodobnosťou
§ 58. Druhý termodynamický zákon
§ 59. Tepelné motory a chladničky Carnotov cyklus a jeho účinnosť pre ideálny plyn
Úlohy
Kapitola 10
§ 61. Van der Waalsova rovnica
§ 62. Van der Waalsove izotermy a ich analýza
§ 63. Vnútorná energia skutočného plynu
§ 64. Joule-Thomsonov efekt
§ 65. Skvapalňovanie plynov
§ 66. Vlastnosti kvapalín. Povrchové napätie
§ 67. Vlhčenie
§ 68. Tlak pod zakriveným povrchom kvapaliny
§ 69. Vlásočnicové javy
§ 70. Pevné telesá. Mono- a polykryštály
§ 71. Druhy kryštalických pevných látok
§ 72. Chyby kryštálov
§ 75. Fázové prechody prvého a druhého druhu
§ 76. Stavový diagram. trojitý bod
Úlohy
3. Elektrina a magnetizmus
Kapitola 11
§ 77. Zákon zachovania elektrického náboja
§ 78. Coulombov zákon
§ 79. Elektrostatické pole. Intenzita elektrostatického poľa
§ 80. Princíp superpozície elektrostatických polí. dipólové pole
§ 81. Gaussova veta pre elektrostatické pole vo vákuu
§ 82. Aplikácia Gaussovej vety na výpočet niektorých elektrostatických polí vo vákuu
§ 83. Obeh vektora intenzity elektrostatického poľa
§ 84. Potenciál elektrostatického poľa
§ 85. Napätie ako potenciálny gradient. Ekvipotenciálne plochy
§ 86. Výpočet rozdielu potenciálov od intenzity poľa
§ 87. Druhy dielektrík. Polarizácia dielektrika
§ 88. Polarizácia. Sila poľa v dielektriku
§ 89. Elektrické miešanie. Gaussova veta pre elektrostatické pole v dielektriku
§ 90. Podmienky na rozhraní medzi dvoma dielektrickými médiami
§ 91. Feroelektrika
§ 92. Vodiče v elektrostatickom poli
§ 93. Elektrická kapacita osamelého vodiča
§ 94. Kondenzátory
§ 95. Energia sústavy nábojov, osamoteného vodiča a kondenzátora. Energia elektrostatického poľa
Úlohy
Kapitola 12
§ 96. Elektrický prúd, sila a prúdová hustota
§ 97. Vonkajšie sily. Elektromotorická sila a napätie
§ 98. Ohmov zákon. Odpor vodiča
§ 99. Práca a moc. Joule-Lenzov zákon
§ 100. Ohmov zákon pre nehomogénny úsek reťaze
§ 101. Kirchhoffove pravidlá pre rozvetvené okruhy
Úlohy
Kapitola 13
§ 104. Pracovná funkcia elektrónov z kovu
§ 105. Emisné javy a ich aplikácia
§ 106. Ionizácia plynov. Nesamostatný výboj plynu
§ 107. Samostatný výboj plynu a jeho druhy
§ 108. Plazma a jej vlastnosti
Úlohy
Kapitola 14
§ 109. Magnetické pole a jeho charakteristika
§ 110. Zákon Biot - Savart - Laplace a jeho aplikácia na výpočet magnetického poľa
§ 111. Amperov zákon. Interakcia paralelných prúdov
§ 112. Magnetická konštanta. Jednotky magnetickej indukcie a sily magnetického poľa
§ 113. Magnetické pole pohybujúceho sa náboja
§ 114. Pôsobenie magnetického poľa na pohybujúci sa náboj
§ 115. Pohyb nabitých častíc v magnetickom poli
§ 117. Hallov efekt
§ 118. Obeh vektora B magnetického poľa vo vákuu
§ 119. Magnetické polia solenoidu a toroidu
§ 121. Práce na pohybe vodiča a obvodu s prúdom v magnetickom poli
Úlohy
Kapitola 15
§ 122. Fenomén elektromagnetickej indukcie (Faradayove experimenty
§ 123. Faradayov zákon a jeho odvodenie zo zákona zachovania energie
§ 125 Vírivé prúdy (Foucaultove prúdy
§ 126. Indukčnosť obvodu. samoindukcia
§ 127. Prúdy pri otváraní a zatváraní okruhu
§ 128. Vzájomná indukcia
§ 129. Transformátory
§130. Energia magnetického poľa
chaty
Kapitola 16
§ 131. Magnetické momenty elektrónov a atómov
§ 132. DNA- a paramagnetizmus
§ 133. Magnetizácia. Magnetické pole v hmote
§ 134. Podmienky na rozhraní medzi dvoma magnetmi
§ 135. Feromagnetika a ich vlastnosti
§ 136. Povaha feromagnetizmu
Úlohy
Kapitola 17
§ 137. Vírivé elektrické pole
§ 138. Výtlačný prúd
§ 139. Maxwellove rovnice pre elektromagnetické pole
4. Kmity a vlny.
Kapitola 18
§ 140. Harmonické kmity a ich charakteristika
§ 141. Mechanické harmonické kmity
§ 142. Harmonický oscilátor. Jarné, fyzické a matematických kyvadiel
§ 144. Dodatok harmonické vibrácie rovnaký smer a rovnaká frekvencia. bije
§ 145. Sčítanie vzájomne kolmých kmitov
§ 146. Diferenciálna rovnica voľných tlmených kmitov (mechanických a elektromagnetických) a jej riešenie. Vlastné oscilácie
§ 147. Diferenciálna rovnica vynútených kmitov (mechanických a elektromagnetických) a jej riešenie
§ 148. Amplitúda a fáza vynútených kmitov (mechanických a elektromagnetických). Rezonancia
§ 149. Striedavý prúd
§ 150. Stresová rezonancia
§ 151. Rezonancia prúdov
§ 152. Výkon uvoľnený v obvode striedavého prúdu
Úlohy
Kapitola 19
§ 153. Vlnové procesy. Pozdĺžne a priečne vlny
§ 154. Rovnica postupujúcej vlny. fázová rýchlosť. vlnová rovnica
§ 155. Zásada superpozície. skupinová rýchlosť
§ 156. Rušenie vĺn
§ 157. stojaté vlny
§ 158. Zvukové vlny
§ 159. Dopplerov jav v akustike
§ 160. Ultrazvuk a jeho aplikácia
Úlohy
Kapitola 20
§ 161. Pokusná výroba elektromagnetických vĺn
§ 162. Diferenciálna rovnica elektromagnetickej vlny
§ 163. Energia elektromagnetických vĺn. Impulz elektromagnetického poľa
§ 164. Žiarenie dipólu. Aplikácia elektromagnetických vĺn
Úlohy
5. Optika. Kvantová povaha žiarenia.
Kapitola 21. Prvky geometrickej a elektronickej optiky.
§ 165. Základné zákony optiky. totálny odraz
§ 166. Tenké šošovky. Obraz objektov pomocou šošoviek
§ 167. Aberácie (chyby) optických sústav
§ 168. Základné fotometrické veličiny a ich jednotky
Úlohy
Kapitola 22
§ 170. Rozvíjanie predstáv o povahe svetla
§ 171. Súdržnosť a monochromatickosť svetelných vĺn
§ 172. Rušenie svetla
§ 173. Metódy pozorovania interferencií svetla
§ 174. Rušenie svetla v tenkých vrstvách
§ 175. Aplikácia rušenia svetla
Kapitola 23
§ 177. Metóda Fresnelových zón. Priamočiare šírenie svetla
§ 178. Fresnelova difrakcia okrúhlym otvorom a kotúčom
§ 179. Fraunhoferova difrakcia jednou štrbinou
§ 180. Fraunhoferova difrakcia na difrakčnej mriežke
§ 181. Priestorová mriežka. Rozptyl svetla
§ 182. Difrakcia na priestorovej mriežke. Wolfeho-Bragsov vzorec
§ 183. Rozlíšenie optických prístrojov
§ 184. Pojem holografia
Úlohy
Kapitola 24. Interakcia elektromagnetických vĺn s hmotou.
§ 185. Rozptyľovanie svetla
§ 186. Elektronická teória rozptyl svetla
§ 188. Dopplerov jav
§ 189. Vavilovovo-Čerenkovovo žiarenie
Úlohy
Kapitola 25
§ 190. Prirodzené a polarizované svetlo
§ 191. Polarizácia svetla pri odraze a lomu na hranici dvoch dielektrík
§ 192. Dvojitý lom
§ 193. Polarizačné hranoly a polaroidy
§ 194. Rozbor polarizovaného svetla
§ 195. Umelá optická anizotropia
§ 196. Otočenie roviny polarizácie
Úlohy
Kapitola 26. Kvantová povaha žiarenia.
§ 197. Tepelné žiarenie a jeho charakteristika.
§ 198. Kirchhoffov zákon
§ 199. Stefan-Boltzmannove zákony a viedenské posuny
§ 200. Vzorce Rayleigh-Jeansovej a Plancka.
§ 201. Optická pyrometria. Tepelné zdroje svetla
§ 203. Einsteinova rovnica pre vonkajší fotoelektrický jav. Experimentálne potvrdenie kvantových vlastností svetla
§ 204. Aplikácia fotoelektrického javu
§ 205. Hmotnosť a hybnosť fotónu. ľahký tlak
§ 206. Comptonov efekt a jeho elementárna teória
§ 207. Jednota korpuskulárnych a vlnových vlastností elektromagnetického žiarenia
Úlohy
6. Prvky kvantovej fyziky
Kapitola 27. Bohrova teória atómu vodíka.
§ 208. Modely atómu od Thomsona a Rutherforda
§ 209. Čiarové spektrum atómu vodíka
§ 210. Bohrove postuláty
§ 211. Frankove pokusy v Hertz
§ 212. Spektrum atómu vodíka podľa Bohra
Úlohy
Kapitola 28
§ 213. Korpuskulárno-vlnový dualizmus vlastností hmoty
§ 214. Niektoré vlastnosti de Broglieho vĺn
§ 215. Vzťah neistoty
§ 216. Vlnová funkcia a jej štatistický význam
§ 217. Všeobecná Schrödingerova rovnica. Schrödingerova rovnica pre stacionárne stavy
§ 218. Princíp kauzality v kvantovej mechanike
§ 219. Pohyb voľnej častice
§ 222. Lineárny harmonický oscilátor v kvantovej mechanike
Úlohy
Kapitola 29
§ 223. Atóm vodíka v kvantovej mechanike
§ 224. L-stav elektrónu v atóme vodíka
§ 225. Elektrónový spin. Spin kvantové číslo
§ 226. Zásada nerozoznateľnosti rovnakých častíc. Fermióny a bozóny
Mendelejev
§ 229. Röntgenové spektrá
§ 231. Molekulové spektrá. Ramanov rozptyl svetla
§ 232. Absorpcia, spontánna a stimulovaná emisia
(lasery
Úlohy
Kapitola 30
§ 234. Kvantová štatistika. fázový priestor. distribučná funkcia
§ 235. Koncept Bose-Einsteinovej a Fermi-Diracovej kvantovej štatistiky
§ 236. Degenerovaný elektrónový plyn v kovoch
§ 237. Pojem o kvantová teória tepelná kapacita. fóny
§ 238. Závery kvantovej teórie elektrickej vodivosti kovov
! Jozefov efekt
Úlohy
Kapitola 31
§ 240. Pojem zónovej teórie pevných látok
§ 241. Kovy, dielektrika a polovodiče podľa zónovej teórie
§ 242. Vlastná vodivosť polovodičov
§ 243. Nečistotová vodivosť polovodičov
§ 244. Fotovodivosť polovodičov
§ 245. Luminiscencia pevných látok
§ 246. Styk dvoch kovov podľa teórie pásma
§ 247. Termoelektrické javy a ich uplatnenie
§ 248. Usmernenie na kontakte kov-polovodič
§ 250 Polovodičové diódy a triódy (tranzistory
Úlohy
7. Základy fyziky atómového jadra a elementárnych častíc.
Kapitola 32
§ 252. Hromadný defekt a väzbová energia, jadrá
§ 253. Spin jadra a jeho magnetický moment
§ 254. jadrové sily. Modely jadra
§ 255. Rádioaktívne žiarenie a jeho druhy Pravidlá premiestňovania
§ 257. Zákonitosti a-úpadku
§ 259. Gama žiarenie a jeho vlastnosti.
§ 260. Rezonančná absorpcia y-žiarenia (Mössbauerov efekt
§ 261. Spôsoby pozorovania a registrácie rádioaktívneho žiarenia a častíc
§ 262. Jadrové reakcie a ich hlavné druhy
§ 263. Pozitrón. /> -Rozklad. Elektronické snímanie
§ 265. Jadrová štiepna reakcia
§ 266. Reťazová reakcia štiepenia
§ 267. Pojem jadrová energetika
§ 268. Reakcia splynutia atómových jadier. Problém spravovaných termonukleárne reakcie
Úlohy
Kapitola 33
§ 269. Kozmické žiarenie
§ 270. Mióny a ich vlastnosti
§ 271. Mezóny a ich vlastnosti
§ 272. Typy interakcií elementárnych častíc
§ 273. Častice a antičastice
§ 274. Hyperóny. Zvláštnosť a parita elementárnych častíc
§ 275. Klasifikácia elementárnych častíc. Kvarky
Úlohy
Základné zákony a vzorce
1. Fyzikálne základy mechaniky
2. Základy molekulovej fyziky a termodynamiky
4. Kmity a vlny
5. Optika. Kvantová povaha žiarenia
6. Prvky kvantovej fyziky atómov, molekúl a pevných látok
7. Základy fyziky atómového jadra a elementárnych častíc
Predmetový index
Učebnica (9. vydanie, prepracovaná a rozšírená, 2004) pozostáva zo siedmich častí, ktoré načrtávajú fyzikálne základy mechaniky, molekulovej fyziky a termodynamiky, elektriny a magnetizmu, optiky, kvantovej fyziky atómov, molekúl a pevných látok, atómovej fyziky jadra a elementárnej fyziky. častice. Otázka kombinácie mechanických a elektromagnetických kmitov bola racionálne vyriešená. Vzniká logická kontinuita a prepojenie medzi klasickou a modernou fyzikou. Zadané sú kontrolné otázky a úlohy na samostatné riešenie.
Pre študentov inžinierskych a technických odborov vysokých škôl.
PRVKY KINEMATIKY.
Mechanika je časť fyziky, ktorá študuje vzorce mechanického pohybu a príčiny, ktoré spôsobujú alebo menia tento pohyb. Mechanický pohyb je zmena v priebehu času vo vzájomnej polohe telies alebo ich častí.
Rozvoj mechaniky ako vedy sa začína v 3. storočí. pred Kr., keď starogrécky vedec Archimedes (287 - 212 pred Kr.) sformuloval zákon o rovnováhe páky a zákony o rovnováhe plávajúcich telies. Základné zákony mechaniky stanovil taliansky fyzik a astronóm G. Galileo (1564-1642) a napokon ich sformuloval anglický vedec I. Newton (1643-1727).
Mechanika Galileo - Newton sa nazýva klasická mechanika. Študuje zákonitosti pohybu makroskopických telies, ktorých rýchlosti sú malé v porovnaní s rýchlosťou svetla c vo vákuu. Zákonitosti pohybu makroskopických telies s rýchlosťami porovnateľnými s c študuje relativistická mechanika založená na špeciálnej teórii relativity formulovanej A. Einsteinom (1879-1955). Pre popis pohybu mikroskopických telies (jednotlivých atómov a elementárnych častíc) sú zákony klasickej mechaniky nepoužiteľné - nahrádzajú ich zákony kvantovej mechaniky.
OBSAH
Predslov 2
Úvod 2
Predmet fyziky a jeho vzťah k iným vedám 2
Jednotky fyzikálnych veličín 3
1 FYZIKÁLNE ZÁKLADY MECHANIKY 4
Kapitola 1 Kinematické prvky 4
§ 1. Modely v mechanike. Referenčný systém. Trajektória, dĺžka dráhy, vektor posunutia 4
§ 2. Rýchlosť 6
§ 3. Zrýchlenie a jeho zložky 7
§ 4. Uhlová rýchlosť a uhlové zrýchlenie 9
Kapitola 2 Dynamika hmotného bodu a translačný pohyb tuhého telesa 11
§ 5. Prvý Newtonov zákon. Hmotnosť. Sila 11
§ 6. Druhý Newtonov zákon 11
§ 7. Tretí Newtonov zákon 13
§ 8. Trecie sily 13
§ 9. Zákon zachovania hybnosti. Ťažisko 14
§ 10. Pohybová rovnica telesa s premenlivou hmotnosťou 16
Kapitola 3 Práca a energia 17
§jedenásť. Energia, práca, sila 17
§ 12 Kinetické a potenciálne energie 18
§ 13. Zákon zachovania energie 20
§ 14. Grafické znázornenie energie 22
§ 15. Náraz absolútne pružných a nepružných telies 23
Kapitola 4 Mechanika pevných látok 27
§ 16. Moment zotrvačnosti 27
§ 17. Kinetická energia otáčania 28
§ 18. Moment sily. Rovnica dynamiky rotačného pohybu tuhého telesa 28
§ 19. Moment hybnosti a zákon zachovania 29
§ 20. Voľné nápravy. Gyroskop 32
§ 21. Deformácie tuhého telesa 34
Kapitola 5 Gravitácia. Prvky teórie poľa 36
§ 22. Keplerove zákony. Zákon gravitácie 36
§ 23. Gravitácia a hmotnosť. Stav beztiaže 37
§ 24. Gravitačné pole a napätie 38
§ 25. Práca v gravitačnom poli. Potenciál gravitačného poľa 38
§ 26. Kozmické rýchlosti 40
§ 27. Neinerciálne vzťažné sústavy. Zotrvačné sily 40
Kapitola 6 Základy mechaniky tekutín 44
§ 28. Tlak v kvapaline a plyne 44
§ 29. Rovnica kontinuity 45
§ 30. Bernoulliho rovnica a jej dôsledky 46
§ 31. Viskozita (vnútorné trenie). Laminárne a turbulentné režimy prúdenia tekutín 48
§ 32. Metódy stanovenia viskozity 50
§ 33. Pohyb telies v kvapalinách a plynoch 51
Kapitola 7 Prvky špeciálnej (súkromnej) relativity 53
§ 34. Galileovské premeny. Mechanický princíp relativity 53
§ 35 Postuláty špeciálnej (partikulárnej) teórie relativity 54
§ 36. Lorentzove premeny 55
§ 37. Dôsledky Lorentzových premien 56
§ 38. Interval medzi udalosťami 59
§ 39. Základný zákon relativistickej dynamiky hmotného bodu 60
§ 40. Zákon o vzťahu hmoty a energie 61
2 ZÁKLADY MOLEKULÁRNEJ FYZIKY A TERMODYNAMIKY 63
Kapitola 8 Molekulárna kinetická teória ideálnych plynov 63
§ 41. Štatistické a termodynamické metódy. Experimentálne zákony ideálneho plynu 63
§ 42. Rovnica Clapeyron - Mendelejev 66
§ 43. Základná rovnica molekulovo-kinetickej teórie ideálnych plynov 67
§ 44. Maxwellov zákon o rozdelení molekúl ideálneho plynu podľa rýchlostí a energií tepelného pohybu 69
§ 45. Barometrický vzorec. Boltzmannovo rozdelenie 71
§ 46. Priemerný počet zrážok a stredná voľná dráha molekúl 72
§ 47. Experimentálne zdôvodnenie molekulárno-kinetickej teórie 73
§ 48 Transportné javy v termodynamicky nerovnovážnych sústavách 74
§ 48. Vákuum a spôsoby jeho získavania. Vlastnosti ultrariedených plynov 76
Kapitola 9 Základy termodynamiky 78
§ 50. Počet stupňov voľnosti molekuly. Zákon rovnomerného rozloženia energie v stupňoch voľnosti molekúl 78
§ 51. Prvý zákon termodynamiky 79
§ 52. Práca plynu so zmenou jeho objemu 80
§ 53. Tepelná kapacita 81
§ 54. Aplikácia prvého zákona termodynamiky na izoprocesy 82
§ 55. Adiabatický proces. Polytropný proces 84
§ 56. Kruhový proces (cyklus). Reverzibilné a nezvratné procesy 86
§ 57. Entropia, jej štatistická interpretácia a súvislosť s termodynamickou pravdepodobnosťou 87
§ 58 Druhý termodynamický zákon 89
§ 59. Tepelné motory a chladničky. Carnotov cyklus a jeho účinnosť pre ideálny plyn 90
Úlohy 92
Kapitola 10 Skutočné plyny, kvapaliny a tuhé látky 93
§ 60. Sily a potenciálna energia medzimolekulovej interakcie 93
§ 61. Van der Waalsova rovnica 94
§ 62. Van der Waalsove izotermy a ich rozbor 95
§ 63. Vnútorná energia skutočného plynu 97
§ 64. Joule-Thomsonov efekt 98
§ 65. Skvapalňovanie plynov 99
§ 66. Vlastnosti kvapalín. Povrchové napätie 100
§ 67. Vlhčenie 102
§ 68. Tlak pod zakriveným povrchom kvapaliny 103
§ 69. Vlásočnicové javy 104
§ 70. Pevné telesá. Mono- a polykryštály 104
§ 71 Druhy kryštalických tuhých látok 105
§ 72. Chyby kryštálov 109
§ 73. Tepelná kapacita pevných látok 110
§ 74. Odparovanie, sublimácia, topenie a kryštalizácia. Amorfné telesá 111
§ 75. Fázové prechody I a II druhu 113
§ 76. Stavový diagram. Trojitá bodka 114
Úlohy 115
3 ELEKTRINA A ELEKTROMAGNETIZMUS 116
Kapitola 11 Elektrostatika 116
§ 77. Zákon zachovania elektrického náboja 116
§ 78. Coulombov zákon 117
§ 79. Elektrostatické pole. Intenzita elektrostatického poľa 117
§ 80. Princíp superpozície elektrostatických polí. Dipólové pole 119
§ 81. Gaussova veta pre elektrostatické pole vo vákuu 120
§ 82. Aplikácia Gaussovej vety na výpočet niektorých elektrostatických polí vo vákuu 122
§ 83. Obeh vektora intenzity elektrostatického poľa 124
§ 84. Potenciál elektrostatického poľa 125
§ 85. Napätie ako potenciálny gradient. Ekvipotenciálne plochy 126
§ 86. Výpočet rozdielu potenciálov od intenzity poľa 127
§ 87. Druhy dielektrík. Polarizácia dielektrika 128
§ 88. Polarizácia. Sila poľa v dielektriku 129
§ 88. Elektrický zdvih. Gaussova veta pre elektrostatické pole v dielektriku 130
§ 90. Podmienky na rozhraní dvoch dielektrických médií 131
§ 91. Feroelektrika 132
§ 92. Vodiče v elektrostatickom poli 134
§ 93. Elektrická kapacita osamelého vodiča 136
§ 94. Kondenzátory 136
§ 95. Energia sústavy nábojov, osamoteného vodiča a kondenzátora. Energia elektrostatického poľa 138
Úlohy 140
Kapitola 12 Jednosmerný elektrický prúd 141
§ 96. Elektrický prúd, sila a prúdová hustota 141
§ 97. Vonkajšie sily. Elektromotorická sila a napätie 142
§ 98. Ohmov zákon. Odpor vodiča 143
§ 99. Práca a prúdová sila. Joule-Lenzov zákon 144
§ 100. Ohmov zákon pre nehomogénny úsek reťaze 145
§ 101. Kirchhoffove pravidlá pre rozvetvené okruhy 146
Úlohy 148
Kapitola 13 Elektrické prúdy v kovoch, vákuu a plynoch 148
§ 102. Elementárna klasická teória elektrickej vodivosti kovov 148
§ 103. Odvodenie základných zákonov elektrický prúd V klasickej teórie elektrická vodivosť kovov 149
§ 104. Pracovná funkcia elektrónov z kovu 151
§ 105. Emisné javy a ich uplatnenie 152
§ 106. Ionizácia plynov. Nesamostatný výboj plynu 154
§ 107. Samostatný výboj plynu a jeho druhy 155
§ 108. Plazma a jej vlastnosti 158
Úlohy 159
Kapitola 14 Magnetické pole 159
§ 109. Magnetické pole a jeho charakteristiky 159
§ 110 Biotov - Savartov - Laplaceov zákon a jeho aplikácia na výpočet magnetického poľa 162
§ 111. Amperov zákon. Interakcia paralelných prúdov 163
§ 112. Magnetická konštanta. Jednotky magnetickej indukcie a intenzity magnetického poľa 164
§ 113. Magnetické pole pohybujúceho sa náboja 165
§ 114. Pôsobenie magnetického poľa na pohybujúci sa náboj 166
§ 115. Pohyb nabitých častíc v magnetickom poli 166
§ 116. Urýchľovače nabitých častíc 167
§ 117. Hallov efekt 169
§ 118. Obeh vektora B magnetického poľa vo vákuu 169
§ 119. Magnetické polia solenoidu a toroidu 171
§ 120. Tok vektora magnetickej indukcie. Gaussova veta pre pole B 172
§ 121. Práce na pohybe vodiča a obvodu s prúdom v magnetickom poli 172
Úlohy 174
Kapitola 15 Elektromagnetická indukcia 174
§122. Fenomén elektromagnetickej indukcie (Faradayove experimenty) 174
§ 123. Faradayov zákon a jeho odvodenie zo zákona zachovania energie 175
§ 124. Rotácia rámu v magnetickom poli 177
§ 125. Vírivé prúdy (Foucaultove prúdy) 177
§ 126. Indukčnosť obvodu. Samoindukcia 178
§ 127. Prúdy pri otváraní a zatváraní obvodu 179
§ 128. Vzájomná indukcia 181
§ 129. Transformátory 182
§ 130. Energia magnetického poľa 183
Kapitola 16 Magnetické vlastnosti hmoty 184
§ 131. Magnetické momenty elektrónov a atómov 184
§ 132. Dia- a paramagnetizmus 186
§ 133. Magnetizácia. Magnetické pole v hmote 187
§ 134. Podmienky na rozhraní medzi dvoma magnetmi 189
§ 135. Feromagnetika a ich vlastnosti 190
§ 136. Povaha feromagnetizmu 191
Kapitola 17 Základy Maxwellovej teórie pre elektromagnetické pole 193
§ 137. Vírivé elektrické pole 193
§ 138. Výtlačný prúd 194
§ 139. Maxwellove rovnice pre elektromagnetické pole 196
4 KMITY A VLNY 198
Kapitola 18 Mechanické a elektromagnetické vibrácie 198
§ 140. Harmonické kmity a ich charakteristika 198
§ 141. Mechanické harmonické kmity 200
§ 142. Harmonický oscilátor. Pružinové, fyzikálne a matematické kyvadla 201
§ 143. Voľné harmonické kmity v oscilačnom obvode 203
§ 144. Sčítanie harmonických kmitov rovnakého smeru a rovnakej frekvencie. Beats 205
§ 145. Sčítanie vzájomne kolmých kmitov 206
§ 146. Diferenciálna rovnica voľných tlmených kmitov (mechanických a elektromagnetických) a jej riešenie. Vlastné oscilácie 208
§ 147. Diferenciálna rovnica vynútených kmitov (mechanických a elektromagnetických) a jej riešenie 211
§ 148. Amplitúda a fáza vynútených kmitov (mechanických a elektromagnetických). Rezonancia 213
§ 148. Striedavý prúd 215
§ 150. Stresová rezonancia 217
§ 151. Rezonancia prúdov 218
§ 152. Výkon uvoľnený v obvode striedavého prúdu 219
Kapitola 19 Elastické vlny 221
§ 153. Vlnové procesy. Pozdĺžne a priečne vlny 221
§ 154. Rovnica postupujúcej vlny. fázová rýchlosť. Vlnová rovnica 222
§ 155. Zásada superpozície. Skupinová rýchlosť 223
§ 156. Rušenie vĺn 224
§ 157. Stojaté vlny 225
§ 158. Zvukové vlny 227
S 159. Dopplerov jav v akustike 228
§ 160. Ultrazvuk a jeho aplikácia 229
Kapitola 20 Elektromagnetické vlny 230
§ 161. Pokusná výroba elektromagnetických vĺn 230
§ 162. Diferenciálna rovnica elektromagnetickej vlny 232
§ 163. Energia elektromagnetických vĺn. Impulz elektromagnetického poľa 233
§ 164. Žiarenie dipólu. Aplikácia elektromagnetických vĺn 234
5 OPTIKA. KVANTOVÁ POVAHA ŽIARENIA 236
Kapitola 21 Prvky geometrickej a elektronickej optiky 236
§ 165. Základné zákony optiky. Úplný odraz 236
§ 166. Tenké šošovky. Obraz objektov so šošovkami 238
§ 187. Aberácie (chyby) optických sústav 241
§ 168. Základné fotometrické veličiny a ich jednotky 242
§ 189. Prvky elektronickej optiky 243
Kapitola 22 Svetelné rušenie 245
§ 170 Rozvíjanie predstáv o povahe svetla 245
§ 171. Súdržnosť a jednofarebnosť svetelných vĺn 248
§ 172. Rušenie svetla 249
§ 173. Metódy pozorovania rušenia svetla 250
§ 174 Rušenie svetla v tenkých vrstvách 252
§ 175. Aplikácia rušenia svetla 254
Kapitola 23 Difrakcia svetla 257
§ 176. Huygensov-Fresnelov princíp 257
§ 177. Metóda Fresnelových zón. Priamočiare šírenie svetla 258
§ 178. Fresnelova difrakcia kruhovým otvorom a kotúčom 260
§ 178. Fraunhoferova difrakcia o jednu štrbinu 261
§ 180. Fraunhoferova difrakcia difrakčnou mriežkou 263
§ 181. Priestorová mriežka. Rozptyl svetla 265
§ 182. Difrakcia na priestorovej mriežke. Wolfeho vzorec - Braggs 266
§ 183. Rozlíšenie optických prístrojov 267
§ 184. Pojem holografia 268
Kapitola 24 Interakcia elektromagnetických vĺn s hmotou 27 0
§ 185. Rozptyľovanie svetla 270
§ 186. Elektrónová teória disperzie žiarenia 271
§ 187. Pohlcovanie (pohlcovanie) svetla 273
§ 188. Dopplerov jav 274
§ 189. Vavilovovo-Čerenkovovo žiarenie 275
Kapitola 25 Polarizácia svetla 276
§ 190. Prirodzené a polarizované svetlo 276
§ 191. Polarizácia svetla pri odraze a lomu na rozhraní dvoch dielektrík 278
§ 192. Dvojitý lom 279
§ 193. Polarizačné hranoly a polaroidy 280
§ 194. Rozbor polarizovaného svetla 282
§ 195. Umelá optická anizotropia 283
§ 196. Otočenie roviny polarizácie 284
Kapitola 26 Kvantová povaha žiarenia 285
§ 197. Tepelné žiarenie a jeho charakteristiky 285
§ 188 Kirchhoffov zákon 287
§ 199. Stefan-Boltzmannove zákony a viedenské výtlaky 288
§ 200. Rayleighove vzorce - Jeans a Planck 288
§ 201. Optická pyrometria. Tepelné zdroje svetla 291
§ 202. Druhy fotoelektrického javu. Zákony vonkajšieho fotoelektrického javu 292
§ 203. Einsteinova rovnica pre vonkajší fotoelektrický jav. Experimentálne potvrdenie kvantových vlastností svetla 294
§ 204. Aplikácia fotoelektrického javu 296
§ 205. Hmotnosť a hybnosť fotónu. Ľahký tlak 297
§ 206. Comptonov efekt a jeho elementárna teória 298
§ 207. Jednota korpuskulárnych a vlnových vlastností elektromagnetického žiarenia 299
6 PRVKOV KVANTOVEJ FYZIKY ATÓMOV, MOLEKÚL A PEVNÝCH TESIEL 300
Kapitola 27 Bohrova teória atómu vodíka 300
§ 208. Modely atómu od Thomsona a Rutherforda 300
§ 209. Čiarové spektrum atómu vodíka 301
§ 210. Bohrove postuláty 302
§ 211. Pokusy Franka a Hertza 303
§ 212. Spektrum atómu vodíka podľa Bohra 304
Kapitola 28 Prvky kvantovej mechaniky 306
§ 213. Korpuskulárno-vlnový dualizmus vlastností hmoty 306
§ 214. Niektoré vlastnosti da Broglieho vĺn 308
§ 215 Vzťah neistoty 308
§ 216. Vlnová funkcia a jej štatistický význam 311
§ 217. Všeobecná Schrödingerova rovnica. Schrödingerova rovnica pre stacionárne stavy 312
§ 218. Princíp kauzality v piatej mechanike 314
§ 219. Pohyb voľnej častice 314
§ 220. Častica v jednorozmernej pravouhlej „potenciálnej studni“ s nekonečne vysokými „stenami“ 315
§ 221. Prechod častice cez potenciálnu bariéru. Tunelový efekt 317
§ 222. Lineárny harmonický oscilátor v kvantovej mechanike 320
Kapitola 29 Prvky modernej fyziky atómov a molekúl 321
§ 223. Atóm vodíka v kvantovej mechanike 321
§ 224. 1s-Stav elektrónu v atóme vodíka 324
§ 225. Elektrónový spin. Spin kvantové číslo 325
§ 226. Zásada nerozoznateľnosti rovnakých častíc. Fermióny a bozóny 326
§ 227. Pauliho zásada. Distribúcia elektrónov v atóme podľa stavov 327
§ 228. Periodický systém prvkov Mendelejeva 328
§ 229. Röntgenové spektrá 330
§ 230. Molekuly: chemické väzby, pojem energetických hladín 332
§ 231. Molekulové spektrá. Ramanov rozptyl svetla 333
§ 232 Absorpcia. Spontánna a stimulovaná emisia 334
§ 233. Optické kvantové generátory (lasery) 335
Kapitola 30 Prvky kvantovej štatistiky 338
§ 234. Kvantová štatistika. fázový priestor. Distribučná funkcia 338
§ 235. Koncepcia kvantovej štatistiky Bose - Einstein a Fermi - Dirac 339
§ 236. Degenerovaný elektrónový plyn v kovoch 340
§ 237. Pojem kvantovej teórie tepelnej kapacity. Fóny 341
§ 238. Závery kvantovej teórie elektrickej vodivosti kovov 342
§ 239. Supravodivosť. Pochopenie Josephsonovho efektu 343
Kapitola 31 Základy fyziky pevných látok 345
§ 240. Pojem zónovej teórie pevných látok 345
§ 241. Kovy, dielektrika a polovodiče podľa zónovej teórie 346
§ 242. Vlastná vodivosť polovodičov 347
§ 243. Vodivosť prímesí polovodičov 350
§ 244. Fotovodivosť polovodičov 352
§ 245. Luminiscencia pevných látok 353
§ 246. Styk dvoch kovov podľa teórie pásma 355
§ 247. Termoelektrické javy a ich uplatnenie 356
§ 248. Usmernenie na kontakte kov-polovodič 358
§ 249. Kontakt elektronických a dierových polovodičov (p-n-prechod) 360
§ 250. Polovodičové diódy a triódy (tranzistory) 362
7 PRVKOV FYZIKY JADROVÝCH A ELEMENTÁRNYCH ČASTÍC 364
Kapitola 32 Základy jadrovej fyziky 364
§ 251. Veľkosť, zloženie a náboj atómového jadra. Číslo hmotnosti a náboja 364
§ 252. Hromadný defekt a jadrová väzbová energia 365
§ 253. Spin jadra a jeho magnetický moment 366
§ 254. Jadrové sily. Modely jadra 367
§ 255. Rádioaktívne žiarenie a jeho druhy 368
§ 256. Zákon rádioaktívneho rozpadu. Pravidlá ofsetu 369
§ 257. Zákonitosti -rozpadu 370
§ 258 Hnanie. Neutrino 372
§ 259. Gama žiarenie a jeho vlastnosti 373
§ 260. Rezonančná absorpcia -žiarenia (Mössbauerov efekt *) 375
§ 261. Spôsoby pozorovania a registrácie rádioaktívneho žiarenia a častíc 376
§ 262. Jadrové reakcie a ich hlavné typy 379
§ 263. Pozitrón. Rozpad. Elektronická rukoväť 381
§ 264. Objav neutrónu. Jadrové reakcie pod vplyvom neutrónov 382
§ 265. Jadrová štiepna reakcia 383
§ 266. Reťazová reakcia štiepenia 385
§ 267. Pojem jadrová energetika 386
§ 268. Reakcia splynutia atómových jadier. Problém riadených termonukleárnych reakcií 388
Kapitola 33 Prvky časticovej fyziky 390
§ 269. Kozmické žiarenie 390
§ 270. Mióny a ich vlastnosti 391
§ 271. Mezóny a ich vlastnosti 392
§ 272. Typy interakcií elementárnych častíc 393
§ 273. Častice a antičastice 394
§ 274. Hyperóny. Zvláštnosť a parita elementárnych častíc 396
§ 275. Klasifikácia elementárnych častíc. Kvarky 397
ZÁVER 400
ZÁKLADNÉ ZÁKONY A VZOREC 402
INDEX 413.
