5ª ed., ester. - M.: 2006.- 352 p.

O livro de forma concisa e acessível apresenta o material em todas as seções do programa do curso "Física" - da mecânica à física do núcleo atômico e partículas elementares. Para estudantes universitários. É útil para repetir o material abordado e na preparação para exames em universidades, escolas técnicas, faculdades, escolas, departamentos preparatórios e cursos.

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ÍNDICE
Prefácio 3
Introdução 4
disciplina de física 4
Conexão da física com outras ciências 5
1. FUNDAMENTOS FÍSICOS DA MECÂNICA 6
Mecânica e sua estrutura 6
Capítulo 1. Elementos de cinemática 7
Modelos em mecânica. Equações cinemáticas de movimento ponto material. Trajetória, comprimento do caminho, vetor de deslocamento. Velocidade. Aceleração e seus componentes. Velocidade angular. aceleração angular.
Capítulo 2 Dinâmica de um ponto material e movimento de translação de um corpo rígido 14
A primeira lei de Newton. Peso. Força. Segunda e terceira leis de Newton. Lei da conservação da quantidade de movimento. A lei do movimento do centro de massa. Forças de atrito.
Capítulo 3. Trabalho e Energia 19
Trabalho, energia, potência. Energia cinética e potencial. Relação entre força conservativa e energia potencial. Energia total. Lei da conservação de energia. Representação gráfica da energia. Golpe absolutamente resiliente. Impacto absolutamente inelástico
Capítulo 4 Mecânica dos Sólidos 26
Momento de inércia. Teorema de Steiner. Momento de poder. Energia cinética de rotação. Equação da dinâmica do movimento rotacional de um corpo rígido. Momento angular e a lei da sua conservação. Deformações de um corpo rígido. Lei de Hooke. Relação entre tensão e estresse.
capítulo 5 Elementos da teoria de campo 32
A lei da gravitação universal. Características do campo gravitacional. Trabalho no campo gravitacional. Relação entre o potencial do campo gravitacional e sua intensidade. velocidades espaciais. Forças de inércia.
Capítulo 6. Elementos de mecânica dos fluidos 36
Pressão no líquido e no gás. Equação de continuidade. equação de Bernoulli. Algumas aplicações da equação de Bernoulli. Viscosidade (atrito interno). Regimes de fluxo de fluidos.
Capítulo 7. Elementos teoria especial relatividade 41
Princípio mecânico da relatividade. Transformações galileanas. postulados do SRT. Transformações de Lorentz. Consequências das transformações de Lorentz (1). Consequências das transformações de Lorentz (2). Intervalo entre eventos. Lei básica da dinâmica relativística. Energia na dinâmica relativística.
2. FUNDAMENTOS DE FÍSICA MOLECULAR E TERMODINÂMICA 48
Capítulo 8 gases ideais 48
Ramos da física: física molecular e termodinâmica. Método para o estudo da termodinâmica. escalas de temperatura. Gás ideal. Leis de Boyle-Marie-otga, Avogadro, Dalton. Lei de Gay-Lussac. Equação de Clapeyron-Mendeleev. Equação básica da teoria cinética molecular. Lei de Maxwell da distribuição de moléculas gás ideal pela velocidade. fórmula barométrica. Distribuição Boltzmann. Caminho livre médio das moléculas. Alguns experimentos confirmando o MKT. Fenômenos de transferência (1). Fenômenos de transferência (2).
Capítulo 9. Fundamentos da Termodinâmica 60
Energia interna. Número de graus de liberdade. A lei da distribuição uniforme de energia sobre os graus de liberdade das moléculas. Primeira lei da termodinâmica. O trabalho realizado por um gás quando seu volume varia. Capacidade de calor (1). Capacidade calorífica (2). Aplicação da primeira lei da termodinâmica a isoprocessos (1). Aplicação da primeira lei da termodinâmica a isoprocessos (2). processo adiabático. Processo circular (ciclo). Processos reversíveis e irreversíveis. Entropia (1). Entropia (2). A segunda lei da termodinâmica. Motor térmico. Teorema de Karno. Máquina de refrigeração. Ciclo de Carnot.
Capítulo 10 Gases, Líquidos e Sólidos Reais 76
Forças e energia potencial de interação intermolecular. Equação de Van der Waals (equação de estado dos gases reais). Isotermas de Van der Waals e sua análise (1). Isotermas de Van der Waals e sua análise (2). Energia interna de um gás real. Líquidos e sua descrição. Tensão superficial de líquidos. Umedecimento. fenômenos capilares. Sólidos: cristalinos e amorfos. Mono e policristais. Sinal cristalográfico de cristais. Tipos de cristais de acordo com as características físicas. Defeitos nos cristais. Evaporação, sublimação, fusão e cristalização. Transições de fase. Diagrama de estado. Ponto Triplo. Análise do diagrama de estados experimental.
3. ELETRICIDADE E ELETROMAGNETISMO 94
Capítulo 11 Eletrostática 94
Carga elétrica e suas propriedades. A lei da conservação da carga. Lei de Coulomb. A intensidade do campo eletrostático. Linhas de intensidade de campo eletrostático. Fluxo vetorial de tensão. O princípio da superposição. campo dipolar. Teorema de Gauss para um campo eletrostático no vácuo. Aplicação do teorema de Gauss ao cálculo de campos no vácuo (1). Aplicação do teorema de Gauss ao cálculo de campos no vácuo (2). Circulação do vetor de intensidade de campo eletrostático. O potencial do campo eletrostático. Diferença potencial. O princípio da superposição. Relação entre tensão e potencial. superfícies equipotenciais. Cálculo da diferença de potencial da força de campo. Tipos de dielétricos. Polarização de dielétricos. Polarização. Força de campo em um dielétrico. deslocamento elétrico. Teorema de Gauss para um campo em um dielétrico. Condições na interface entre dois meios dielétricos. Condutores em um campo eletrostático. Capacidade elétrica. capacitor plano. Conectando capacitores a baterias. Energia de um sistema de cargas e um condutor solitário. A energia de um capacitor carregado. A energia do campo eletrostático.
Capítulo 12
Corrente elétrica, força e densidade de corrente. Forças de terceiros. Força eletromotriz (EMF). Tensão. resistência do condutor. Lei de Ohm para uma seção homogênea em um circuito fechado. Trabalho e potência atual. Lei de Ohm para uma seção de cadeia não homogênea (lei de Ohm generalizada (GEO)). Regras de Kirchhoff para cadeias ramificadas.
Capítulo 13. Correntes elétricas em metais, vácuo e gases 124
A natureza dos portadores de corrente em metais. Teoria clássica da condutividade elétrica dos metais (1). Teoria clássica da condutividade elétrica dos metais (2). Função trabalho dos elétrons dos metais. fenômenos de emissão. Ionização de gases. Descarga de gás não auto-sustentada. Descarga de gás independente.
Capítulo 14. Campo magnético 130
Descrição do campo magnético. Características básicas do campo magnético. Linhas de indução magnética. O princípio da superposição. Lei de Biot-Savart-Laplace e sua aplicação. Lei de Ampère. Interação de correntes paralelas. Constante magnética. Unidades B e H. Campo magnético de uma carga em movimento. A ação de um campo magnético sobre uma carga em movimento. Movimento de partículas carregadas em
campo magnético. Teorema da circulação vetorial B. Campos magnéticos de um solenóide e um toróide. Fluxo do vetor de indução magnética. Teorema de Gauss para o campo B. Trabalho sobre o movimento de um condutor e de um circuito de condução de corrente em um campo magnético.
Capítulo 15. Indução eletromagnética 142
Os experimentos de Faraday e as consequências deles. Lei de Faraday (lei da indução eletromagnética). regra de Lenz. EMF de indução em condutores fixos. Rotação do quadro em um campo magnético. Correntes parasitas. Indutância de loop. Auto-indução. Correntes ao abrir e fechar o circuito. Indução mútua. Transformadores. A energia do campo magnético.
Capítulo 16. Propriedades magnéticas da matéria 150
Momento magnético dos elétrons. Dia- e paramagnetos. Magnetização. Campo magnético na matéria. A lei da corrente total para um campo magnético em uma substância (teorema da circulação do vetor B). Teorema da circulação do vetor H. Condições na interface entre dois ímãs. Ferroímãs e suas propriedades.
Capítulo 17
Campo elétrico de vórtice. Corrente de polarização (1). Corrente de polarização (2). Equações de Maxwell para o campo eletromagnético.
4. OSCILAÇÕES E ONDAS 160
Capítulo 18 oscilações eletromagnéticas 160
Vibrações: livres e harmônicas. Período e frequência das oscilações. Método de vetor de amplitude rotativa. Vibrações harmônicas mecânicas. Oscilador harmônico. Pêndulos: mola e matemática. Pêndulo físico. Vibrações livres em um circuito oscilatório idealizado. A equação das oscilações eletromagnéticas para um contorno idealizado. Adição de oscilações harmônicas de mesma direção e mesma frequência. batidas. Adição de vibrações mutuamente perpendiculares. Oscilações amortecidas livres e sua análise. As oscilações amortecidas livres de um pêndulo de mola. Diminuição da atenuação. As oscilações amortecidas livres em um circuito oscilatório elétrico. Fator de qualidade do sistema oscilatório. Vibrações mecânicas forçadas. Oscilações eletromagnéticas forçadas. Corrente alternada. corrente através do resistor. Corrente alternada fluindo através de um indutor L. Corrente alternada fluindo através de um capacitor C. Um circuito de corrente alternada contendo um resistor, um indutor e um capacitor conectados em série. Ressonância de tensão (ressonância em série). Ressonância de correntes (ressonância paralela). Potência alocada no circuito de corrente alternada.
Capítulo 19 Ondas Elásticas 181
processo de onda. Ondas longitudinais e transversais. Onda harmônica e sua descrição. Equação da onda viajante. velocidade de fase. equação de onda. O princípio da superposição. velocidade do grupo. Interferência de ondas. Ondas estacionárias. Ondas sonoras. Efeito Doppler em acústica. Recebendo ondas eletromagnéticas. Escala de ondas eletromagnéticas. Equação diferencial
ondas eletromagnéticas. Consequências da teoria de Maxwell. Vetor de densidade de fluxo de energia eletromagnética (vetor de Umov-Poinging). O impulso do campo eletromagnético.
5. ÓPTICA. NATUREZA QUÂNTICA DA RADIAÇÃO 194
Capítulo 20. Elementos de Óptica Geométrica 194
Leis básicas da óptica. Reflexão completa. Lentes, lentes finas, suas características. Fórmula de lente fina. A potência óptica da lente. Construção de imagens em lentes. Aberrações (erros) de sistemas ópticos. Grandezas de energia em fotometria. Quantidades de luz em fotometria.
Capítulo 21 Interferência de Luz 202
Derivação das leis de reflexão e refração da luz com base na teoria ondulatória. Coerência e monocromaticidade das ondas luminosas. Interferência de luz. Alguns métodos para observar a interferência da luz. Cálculo do padrão de interferência de duas fontes. Listras de igual inclinação (interferência de uma placa plana-paralela). Listras de igual espessura (interferência de uma chapa de espessura variável). Os anéis de Newton. Algumas aplicações de interferência (1). Algumas aplicações de interferência (2).
Capítulo 22 Difração da Luz 212
Princípio de Huygens-Fresnel. Método da zona de Fresnel (1). Método da zona de Fresnel (2). Difração de Fresnel por um orifício circular e um disco. Difração de Fraunhofer por uma fenda (1). Difração de Fraunhofer por uma fenda (2). Difração de Fraunhofer em uma rede de difração. Difração em uma grade espacial. Critério de Rayleigh. Resolução do dispositivo espectral.
Capítulo 23. Interação de ondas eletromagnéticas com a matéria 221
dispersão da luz. Diferenças nos espectros de difração e prismáticos. Dispersão normal e anômala. Teoria eletrônica elementar da dispersão. Absorção (absorção) de luz. Efeito Doppler.
Capítulo 24 Polarização da Luz 226
Luz natural e polarizada. Lei de Malus. Passagem de luz através de dois polarizadores. Polarização da luz durante a reflexão e refração na interface de dois dielétricos. Dupla refração. Cristais positivos e negativos. Prismas polarizadores e polaróides. Um recorde de quarto de onda. Análise de luz polarizada. Anisotropia óptica artificial. Rotação do plano de polarização.
Capítulo 25. A Natureza Quântica da Radiação 236
radiação térmica e suas características. Leis de Kirchhoff, Stefan-Boltzmann, Viena. Fórmulas Rayleigh-Jeans e Planck. Obtendo da fórmula de Planck leis particulares da radiação térmica. Temperaturas: radiação, cor, brilho. Característica volt-ampere do efeito fotoelétrico. Leis do efeito fotoelétrico. A equação de Einstein. momento do fóton. Pressão leve. Efeito Compton. Unidade de propriedades corpusculares e ondulatórias da radiação eletromagnética.
6. ELEMENTOS DE FÍSICA QUÂNTICA DE ÁTOMOS E MOLECULITOS SÓLIDOS 246
Capítulo 26 Teoria do Átomo de Hidrogênio de Bohr 246
Modelos do átomo por Thomson e Rutherford. Espectro linear do átomo de hidrogênio. postulados de Bohr. Experimentos de Frank e Hertz. O espectro do átomo de hidrogênio de acordo com Bohr.
Capítulo 27. Elementos da Mecânica Quântica 251
Dualismo de onda corpuscular das propriedades da matéria. Algumas propriedades das ondas de de Broglie. Relação de incerteza. Abordagem probabilística à descrição de micropartículas. Descrição de micropartículas usando a função de onda. O princípio da superposição. Equação geral de Schrödinger. Equação de Schrödinger para estados estacionários. O movimento de uma partícula livre. Uma partícula em um "potencial" retangular unidimensional com "paredes" infinitamente altas. Barreira potencial de forma retangular. Passagem de uma partícula através de uma barreira de potencial. efeito túnel. Oscilador harmônico linear em mecânica quântica.
Capítulo 28. Elementos de Física Moderna de Átomos e Moléculas 263
Átomo semelhante ao hidrogênio na mecânica quântica. Números quânticos. O espectro do átomo de hidrogênio. ls-estado de um elétron em um átomo de hidrogênio. Spin de um elétron. Spin número quântico. O princípio da indistinguibilidade de partículas idênticas. Férmions e bósons. Princípio de Pauli. Distribuição de elétrons em um átomo por estados. Espectro de raios X contínuo (bremsstrahlung). Espectro de raios-x característico. Lei de Moseley. Moléculas: ligações químicas, o conceito de níveis de energia. Espectros moleculares. Absorção. Emissão espontânea e forçada. Ambientes ativos. Tipos de lazer. O princípio de operação de um laser de estado sólido. laser a gás. Propriedades da radiação laser.
Capítulo 29. Elementos da Física do Estado Sólido 278
Teoria da zona sólidos. Metais, dielétricos e semicondutores na teoria das zonas. Condutividade intrínseca de semicondutores. Condutividade de impureza eletrônica (condutividade tipo n). Condutividade da impureza do doador (condutividade do tipo p). Fotocondutividade de semicondutores. Luminescência de sólidos. Contato de semicondutores eletrônicos e de furo (junção pn). Condutividade p-e-junção. diodos semicondutores. Triodos semicondutores (transistores).
7. ELEMENTOS DA FÍSICA DAS PARTÍCULAS NUCLEARES E ELEMENTARES 289
Capítulo 30
Núcleos atômicos e sua descrição. defeito de massa. A energia de ligação do núcleo. Spin do núcleo e seu momento magnético. Vazamentos nucleares. modelos de núcleo. Radiação radioativa e seus tipos. Lei do decaimento radioativo. Regras de deslocamento. famílias radioativas. a-Decomposição. p-decaimento. Radiação y e suas propriedades. Dispositivos para registro de radiação e partículas radioativas. contador de cintilação. Câmara de ionização pulsada. contador de descarga de gás. contador de semicondutores. Câmara Wilson. Câmaras de difusão e bolhas. Emulsões fotográficas nucleares. Reacções nucleares e sua classificação. Pósitron. P + - Decaimento. Pares elétron-pósitron, sua aniquilação. Captação eletrônica. Reacções nucleares sob a acção de neutrões. reação de fissão nuclear. Reação em cadeia de fissão. Reatores nucleares. A reação da fusão de núcleos atômicos.
Capítulo 31
Radiação cósmica. Múons e suas propriedades. Mésons e suas propriedades. Tipos de interações de partículas elementares. Descrição de três grupos de partículas elementares. Partículas e antipartículas. Neutrinos e antineutrinos, seus tipos. Hiperons. Estranheza e paridade de partículas elementares. Características dos léptons e hádrons. Classificação das partículas elementares. Quarks.
Sistema periódico de elementos de D. I. Mendeleev 322
Leis e fórmulas básicas 324
Índice 336

Introdução
O tema da física e sua relação com outras ciências
“A matéria é uma categoria filosófica para designar a realidade objetiva, que ... é exibida por nossas sensações, existindo independentemente delas” (Lenin V.I. Poli. sobr. soch. T. 18. P. 131).
O movimento é uma propriedade integral da matéria e a forma de sua existência. Movimento no sentido amplo da palavra é todo tipo de mudança na matéria - desde o simples deslocamento até os mais complexos processos de pensamento. “O movimento, considerado no sentido mais geral da palavra, ou seja, entendido como uma forma de existência da matéria, como um atributo inerente à matéria, abrange todas as mudanças e processos que ocorrem no Universo, desde o simples movimento ao pensamento” ( Engels F. Dialética da natureza - K¦ Marx, F. Engels, Op. 2ª ed., vol. 20, p. 391).
Várias formas de movimento da matéria são estudadas por várias ciências, incluindo a física. O assunto da física, como, de fato, de qualquer ciência, só pode ser revelado quando apresentado em detalhes. É bastante difícil dar uma definição estrita do assunto da física, porque os limites entre a física e várias disciplinas relacionadas são arbitrários. Nesse estágio de desenvolvimento, é impossível manter a definição da física apenas como ciência da natureza.
O acadêmico A.F. Ioffe (1880 - 1960; físico soviético) definiu a física como uma ciência que estuda as propriedades gerais e as leis do movimento da matéria e do campo. Agora é geralmente aceito que todas as interações são realizadas por meio de campos, como campos de força gravitacional, eletromagnético e nuclear. O campo, junto com a matéria, é uma das formas de existência da matéria. A ligação inextricável entre o campo e a matéria, bem como a diferença em suas propriedades, serão consideradas no decorrer do curso.
A física é a ciência das formas mais simples e ao mesmo tempo mais gerais do movimento da matéria e suas transformações mútuas. As formas de movimento da matéria estudadas pela física (mecânica, térmica, etc.) estão presentes em todas as formas superiores e mais complexas de movimento da matéria (química, biológica, etc.). Portanto, eles, sendo os mais simples, são ao mesmo tempo as formas mais gerais de movimento da matéria. Formas mais altas e mais complexas do movimento da matéria são objeto de estudo de outras ciências (química, biologia, etc.).
A física está intimamente relacionada com as ciências naturais. Como disse o acadêmico S.I. Vavilov (1891-1955; físico soviético e figura pública), essa estreita conexão entre a física e outros ramos das ciências naturais levou ao fato de que a física se transformou em astronomia, geologia, química, biologia e outras ciências naturais com as raízes mais profundas. Como resultado, surgiram várias novas disciplinas relacionadas, como astrofísica, geofísica, química Física, biofísica, etc.
A física está intimamente ligada à tecnologia, e essa conexão é de mão dupla. A física surgiu das necessidades da tecnologia (o desenvolvimento da mecânica entre os antigos gregos, por exemplo, foi causado pelas exigências da construção e equipamento militar naquela época), e a tecnologia, por sua vez, determina a direção da pesquisa física (por exemplo, ao mesmo tempo a tarefa de criar os motores térmicos mais econômicos causou o rápido desenvolvimento da termodinâmica). Por outro lado, o nível técnico de produção depende do desenvolvimento da física. A física é a base para a criação de novos ramos da tecnologia (tecnologia eletrônica, tecnologia nuclear, etc.).
A física está intimamente ligada à filosofia. Descobertas tão importantes no campo da física como a lei da conservação e transformação da energia, a relação de incerteza na física atômica, etc., foram e são palco de uma luta acirrada entre o materialismo e o idealismo. As conclusões filosóficas corretas das descobertas científicas no campo da física sempre confirmaram as principais disposições do materialismo dialético, portanto, o estudo dessas descobertas e sua generalização filosófica desempenham um papel importante na formação de uma visão de mundo científica.
O ritmo acelerado de desenvolvimento da física, seus crescentes laços com a tecnologia indicam o duplo papel do curso de física na instituição de ensino superior, "por um lado, esta é uma base fundamental para a formação teórica de um engenheiro, sem a qual sua atividade bem sucedida é impossível, por outro lado, esta é a formação de uma perspectiva dialético-materialista e científico-ateísta.

Unidades quantidades físicas
O principal método de pesquisa em física é a experiência - conhecimento sensório-empírico da realidade objetiva baseado na prática, ou seja, a observação dos fenômenos em estudo sob condições precisamente levadas em conta que permitem monitorar o curso dos fenômenos e reproduzi-lo repetidamente quando essas condições se repetem.
Hipóteses são apresentadas para explicar os fatos experimentais. Uma hipótese é uma suposição científica apresentada para explicar um fenômeno e requer verificação experimental e justificação teórica para se tornar uma teoria científica confiável.
Como resultado da generalização dos fatos experimentais, bem como dos resultados das atividades das pessoas,
leis cal - padrões objetivos repetitivos estáveis ​​que existem na natureza. As leis mais importantes estabelecem uma relação entre grandezas físicas, para as quais é necessário medir essas grandezas. A medição de uma grandeza física é uma ação realizada com a ajuda de instrumentos de medição para encontrar o valor de uma grandeza física em unidades aceitas. Unidades de grandezas físicas podem ser escolhidas arbitrariamente, mas haverá dificuldades em compará-las. Portanto, é aconselhável introduzir um sistema de unidades que cubra as unidades de todas as grandezas físicas e permita operar com elas.
Para construir um sistema de unidades, as unidades são escolhidas arbitrariamente para várias quantidades físicas independentes. Essas unidades são chamadas de básicas. As quantidades restantes e suas unidades são derivadas das leis que conectam essas quantidades com as principais. Eles são chamados de derivados.

Na URSS, de acordo com o Padrão Estadual (GOST 8.417 - 81), é obrigatório o uso do Sistema Internacional (SI), baseado em sete unidades básicas - metro, quilograma, segundo, ampere, kelvin, mol, candela - e dois adicionais - radianos e esterradianos.
Um metro (m) é o comprimento do caminho percorrido pela luz no vácuo em 1/299.792.458 s.
O quilograma (kg) é uma massa igual à massa do protótipo internacional do quilograma (um cilindro de platina-irídio mantido no Escritório Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres, perto de Paris).
Um segundo (s) é um tempo igual a 9.192.631.770 períodos de radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio-133.
Ampere (A) - a força de uma corrente imutável, que, ao passar por dois condutores retilíneos paralelos de comprimento infinito e seção transversal desprezível, localizados no vácuo a uma distância de 1 m um do outro, cria uma força entre esses condutores igual a 2 10-7 N para cada metro de comprimento.
Kelvin (K) - 1/273,16 da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água.
Mole (mol) - a quantidade de substância de um sistema contendo tantos elementos estruturais quantos são os átomos no nuclídeo | 2C com uma massa de 0,012 kg.
Candela (cd) - intensidade luminosa em uma determinada direção de uma fonte que emite radiação monocromática com uma frequência de 540-1012 Hz, cuja intensidade de energia luminosa nessa direção é de 1/683 W / sr.
Radiano (rad) - o ângulo entre dois raios de um círculo, o comprimento do arco entre os quais é igual ao raio.
Esteradiano (sr) - um ângulo sólido com um vértice no centro da esfera, recortando na superfície da esfera uma área igual à área de um quadrado com um lado igual ao raio da esfera.
Para estabelecer unidades derivadas, são usadas leis físicas que as conectam com unidades básicas. Por exemplo, da fórmula para movimento retilíneo uniforme v \u003d s / t (s é a distância percorrida, i é o tempo), a unidade derivada de velocidade é 1 m / s.
A dimensão de uma grandeza física é sua expressão em unidades básicas. Procedendo, por exemplo, da segunda lei de Newton, obtemos que a dimensão da força
onde M é a dimensão da massa; L é a dimensão do comprimento; T é a dimensão do tempo.
As dimensões de ambas as partes das igualdades físicas devem ser as mesmas, pois as leis físicas não podem depender da escolha de unidades de grandezas físicas.
A partir disso, é possível verificar a exatidão das fórmulas físicas obtidas (por exemplo, na resolução de problemas), bem como estabelecer as dimensões das grandezas físicas.

Fundamentos físicos da mecânica
A mecânica é uma parte da física que estuda os padrões de movimento mecânico e as causas que causam ou alteram esse movimento. O movimento mecânico é uma mudança ao longo do tempo na posição relativa dos corpos ou de suas partes.
O desenvolvimento da mecânica como ciência começa no século III. BC e., quando o antigo cientista grego Arquimedes (287 - 212 aC) formulou a lei do equilíbrio da alavanca e as leis do equilíbrio dos corpos flutuantes. As leis básicas da mecânica foram estabelecidas pelo físico e astrônomo italiano G. Galileu (1564 - 1642) e finalmente formuladas pelo cientista inglês I. Newton (1643 - 1727).
A mecânica de Galileu - Newton é chamada de mecânica clássica. Estuda as leis do movimento de corpos macroscópicos cujas velocidades são pequenas em comparação com a velocidade da luz no vácuo. As leis do movimento de corpos macroscópicos com velocidades comparáveis ​​a c são estudadas pela mecânica relativística baseada na teoria da relatividade especial formulada por A. Einstein (1879 - 1955). Para descrever o movimento de corpos microscópicos (átomos individuais e partículas elementares), as leis da mecânica clássica são inaplicáveis ​​- elas são substituídas pelas leis da mecânica quântica.
Na primeira parte do nosso curso, trataremos da mecânica de Galileu - Newton, ou seja, consideraremos o movimento de corpos macroscópicos com velocidades muito inferiores à velocidade c. Na mecânica clássica, o conceito de espaço e tempo, desenvolvido por I. Newton e dominando a ciência natural durante os séculos XVII e XIX, é geralmente aceito. A mecânica de Galileu - Newton considera o espaço e o tempo como formas objetivas da existência da matéria, mas isoladas uma da outra e do movimento dos corpos materiais, que correspondia ao nível de conhecimento daquele tempo.
Já que a descrição mecânica é visual e familiar, e com sua ajuda é possível explicar muitos fenômenos físicos, no século XIX. alguns físicos começaram a reduzir todos os fenômenos a fenômenos mecânicos. Essa visão estava de acordo com o materialismo mecanicista filosófico. O desenvolvimento posterior da física mostrou, no entanto, que muitos fenômenos físicos não podem ser reduzidos à forma mais simples de movimento - mecânico. O materialismo mecanicista teve que dar lugar ao materialismo dialético, que considera tipos mais gerais de movimento da matéria e leva em conta toda a diversidade do mundo real.
A mecânica está dividida em três seções: 1) cinemática; 2) dinâmica; 3) estático.
A cinemática estuda o movimento dos corpos sem considerar as causas que determinam esse movimento.
A dinâmica estuda as leis do movimento dos corpos e as causas que causam ou alteram esse movimento.
A estática estuda as leis de equilíbrio de um sistema de corpos. Se as leis do movimento dos corpos são conhecidas, então as leis do equilíbrio também podem ser estabelecidas a partir delas. Portanto, a física não considera as leis da estática separadamente das leis da dinâmica.

Nome: Curso de Física. 1990.

O manual é compilado de acordo com o programa de física para estudantes universitários. Consiste em sete partes, que descrevem os fundamentos físicos da mecânica, física molecular e termodinâmica, eletricidade e magnetismo, óptica, física quântica de átomos, moléculas e sólidos, física do núcleo atômico e partículas elementares. O manual estabelece a continuidade lógica e a conexão entre a física clássica e a moderna.
Alterações foram feitas na segunda edição (1ª-1985), questões de controle e tarefas para solução independente são dadas.

O livro didático está escrito de acordo com o programa atual do curso de física para engenharia e especialidades técnicas de nível superior instituições educacionais.
pequeno volume guia de estudo alcançado por meio de seleção criteriosa e apresentação concisa do material.
O livro é composto por sete partes. A primeira parte fornece uma apresentação sistemática fundações físicas mecânica clássica, bem como elementos da teoria da relatividade especial (privada). A segunda parte é dedicada aos fundamentos da física molecular e termodinâmica. A terceira parte trata da eletrostática, corrente elétrica direta e eletromagnetismo. Na quarta parte, dedicada à apresentação das oscilações e ondas, as oscilações mecânicas e eletromagnéticas são consideradas em paralelo, suas semelhanças e diferenças são indicadas, e os processos físicos que ocorrem durante as oscilações correspondentes são comparados. A quinta parte trata dos elementos da óptica geométrica e eletrônica, da óptica ondulatória e da natureza quântica da radiação. A sexta parte é dedicada aos elementos da física quântica de átomos, moléculas e sólidos. A sétima parte descreve os elementos da física do núcleo atômico e das partículas elementares.

ÍNDICE
Prefácio
Introdução
O tema da física e sua relação com outras ciências
Unidades de grandezas físicas
1. Fundamentos físicos da mecânica.
Capítulo 1. Elementos de cinemática
§ 1. Modelos em mecânica. Sistema de referência. Trajetória, comprimento do caminho, vetor de deslocamento
§ 2. Velocidade
§ 3. Aceleração e seus componentes
§ 4. Velocidade angular e aceleração angular
Tarefas
Capítulo 2. Dinâmica de um ponto material e movimento de translação de um corpo rígido Força
§ 6. Segunda lei de Newton
§ 7. Terceira lei de Newton
§ 8. Forças de atrito
§ 9. Lei da conservação da quantidade de movimento. Centro de massa
§ 10. Equação de movimento de um corpo de massa variável
Tarefas
Capítulo 3. Trabalho e Energia
§ 11. Energia, trabalho, potência
§ 12. Energias cinéticas e potenciais
§ 13. A lei da conservação da energia
§ 14. Representação gráfica de energia
§ 15. Impacto de corpos absolutamente elásticos e inelásticos
Tarefas
Capítulo 4
§ 16. Momento de inércia
§ 17. Energia cinética de rotação
§ 18. Momento de força. Equação da dinâmica do movimento rotacional de um corpo rígido.
§ 19. Momento angular e a lei de sua conservação
§ 20. Eixos livres. Giroscópio
§ 21. Deformações de um corpo rígido
Tarefas
capítulo 5 Elementos da teoria de campo
§ 22. Leis de Kepler. Lei da gravidade
§ 23. Gravidade e peso. Sem gravidade 48 y 24. Campo gravitacional e sua intensidade
§ 25. Trabalho no campo gravitacional. Potencial de campo gravitacional
§ 26. Velocidades cósmicas
§ 27. Referenciais não inerciais. Forças de inércia
Tarefas
Capítulo 6
§ 28. Pressão em líquido e gás
§ 29. Equação de continuidade
§ 30. A equação de Bernoull e suas consequências
§ 31. Viscosidade (atrito interno). Regimes laminar e turbulento de fluxo de fluido
§ 32. Métodos para determinar a viscosidade
§ 33. Movimento de corpos em líquidos e gases
Tarefas
Capítulo 7
§ 35. Postulados da teoria da relatividade especial (privada)
§ 36. Transformações de Lorentz
§ 37. Consequências das transformações de Lorentz
§ 38. Intervalo entre eventos
§ 39. Lei básica da dinâmica relativística de um ponto material
§ 40. A lei da relação de massa e energia
Tarefas

Capítulo 8
§ 41. Métodos de pesquisa. Leis dos gases ideais experientes
§ 42. Equação de Clapeyron - Mendeleev
§ 43. Equação básica da teoria cinética molecular dos gases ideais
§ 44. A lei de Maxwell sobre a distribuição de moléculas de um gás ideal de acordo com as velocidades e energias do movimento térmico
§ 45. Fórmula barométrica. Distribuição Boltzmann
§ 46. Número médio de colisões e caminho livre médio de moléculas
§ 47. Substanciação experimental da teoria cinética molecular
§ 48. Fenômenos de transporte em sistemas termodinamicamente desequilibrados
§ 49. Vácuo e métodos para obtê-lo. Propriedades dos gases ultrararareificados
Tarefas
Capítulo 9. Fundamentos da termodinâmica.
§ 50. Número de graus de liberdade de uma molécula. A lei da distribuição uniforme de energia sobre os graus de liberdade das moléculas
§ 51. A primeira lei da termodinâmica
§ 52. O trabalho de um gás com uma mudança em seu volume
§ 53. Capacidade de calor
§ 54. Aplicação da primeira lei da termodinâmica aos isoprocessos
§ 55. Processo adiabático. Processo politrópico
§ 57. Entropia, sua interpretação estatística e conexão com a probabilidade termodinâmica
§ 58. A segunda lei da termodinâmica
§ 59. Máquinas térmicas e refrigeradores Ciclo de Carnot e sua eficiência para um gás ideal
Tarefas
Capítulo 10
§ 61. Equação de Van der Waals
§ 62. Isotermas de Van der Waals e sua análise
§ 63. Energia interna de um gás real
§ 64. Efeito Joule-Thomson
§ 65. Liquefação de gases
§ 66. Propriedades dos líquidos. Tensão superficial
§ 67. Umedecimento
§ 68. Pressão sob a superfície curva de um líquido
§ 69. Fenômenos capilares
§ 70. Corpos sólidos. Mono e policristais
§ 71. Tipos de sólidos cristalinos
§ 72. Defeitos em cristais
§ 75. Transições de fase de primeiro e segundo tipo
§ 76. Diagrama de estado. ponto Triplo
Tarefas
3. Eletricidade e magnetismo
Capítulo 11
§ 77. A lei da conservação da carga elétrica
§ 78. Lei de Coulomb
§ 79. Campo eletrostático. Força do campo eletrostático
§ 80. O princípio da superposição de campos eletrostáticos. campo dipolo
§ 81. Teorema de Gauss para um campo eletrostático no vácuo
§ 82. Aplicação do teorema de Gauss ao cálculo de alguns campos eletrostáticos no vácuo
§ 83. Circulação do vetor de intensidade de campo eletrostático
§ 84. Potencial de um campo eletrostático
§ 85. Tensão como gradiente potencial. Superfícies equipotenciais
§ 86. Cálculo da diferença de potencial da força de campo
§ 87. Tipos de dielétricos. Polarização de dielétricos
§ 88. Polarização. Força de campo em um dielétrico
§ 89. Mistura elétrica. Teorema de Gauss para um campo eletrostático em um dielétrico
§ 90. Condições na interface entre dois meios dielétricos
§ 91. Ferroelétricos
§ 92. Condutores em um campo eletrostático
§ 93. Capacitância elétrica de um condutor solitário
§ 94. Capacitores
§ 95. Energia de um sistema de cargas, um condutor solitário e um capacitor. Energia de campo eletrostático
Tarefas
Capítulo 12
§ 96. Corrente elétrica, força e densidade de corrente
§ 97. Forças externas. Força eletromotriz e tensão
§ 98. Lei de Ohm. Resistência do condutor
§ 99. Trabalho e poder. Lei de Joule-Lenz
§ 100. Lei de Ohm para uma seção não homogênea de uma cadeia
§ 101. Regras de Kirchhoff para circuitos ramificados
Tarefas
Capítulo 13
§ 104. Função de trabalho dos elétrons do metal
§ 105. Fenômenos de emissão e sua aplicação
§ 106. Ionização de gases. Descarga de gás não auto-sustentada
§ 107. Descarga independente de gás e seus tipos
§ 108. Plasma e suas propriedades
Tarefas
Capítulo 14
§ 109. Campo magnético e suas características
§ 110. Lei Biot - Savart - Laplace e sua aplicação ao cálculo do campo magnético
§ 111. Lei de Ampère. Interação de correntes paralelas
§ 112. Constante magnética. Unidades de indução magnética e intensidade do campo magnético
§ 113. Campo magnético de uma carga em movimento
§ 114. A ação de um campo magnético sobre uma carga em movimento
§ 115. Movimento de partículas carregadas em um campo magnético
§ 117. Efeito Hall
§ 118. Circulação do vetor B de um campo magnético no vácuo
§ 119. Campos magnéticos do solenóide e toróide
§ 121. Trabalho em mover um condutor e um circuito de transporte de corrente em um campo magnético
Tarefas
Capítulo 15
§ 122. O fenômeno da indução eletromagnética (experiências de Faraday
§ 123. A lei de Faraday e sua derivação da lei da conservação da energia
§ 125. Correntes parasitas (correntes de Foucault
§ 126. Indutância do circuito. auto indução
§ 127. Correntes ao abrir e fechar o circuito
§ 128. Indução mútua
§ 129. Transformadores
§130. Energia do campo magnético
Tarefas
Capítulo 16
§ 131. Momentos magnéticos de elétrons e átomos
§ 132. Dna- e paramagnetismo
§ 133. Magnetização. Campo magnético na matéria
§ 134. Condições na interface entre dois ímãs
§ 135. Ferroímãs e suas propriedades
§ 136. A natureza do ferromagnetismo
Tarefas
Capítulo 17
§ 137. Campo elétrico de vórtice
§ 138. Corrente de deslocamento
§ 139. Equações de Maxwell para o campo eletromagnético
4. Oscilações e ondas.
Capítulo 18
§ 140. Oscilações harmônicas e suas características
§ 141. Oscilações harmônicas mecânicas
§ 142. Oscilador harmônico. Mola, pêndulos físicos e matemáticos
§ 144. Adição de oscilações harmônicas de mesma direção e mesma freqüência. bate
§ 145. Adição de vibrações mutuamente perpendiculares
§ 146. Equação diferencial de oscilações amortecidas livres (mecânicas e eletromagnéticas) e sua solução. Auto-oscilações
§ 147. Equação diferencial de oscilações forçadas (mecânicas e eletromagnéticas) e sua solução
§ 148. Amplitude e fase de oscilações forçadas (mecânicas e eletromagnéticas). Ressonância
§ 149. Corrente alternada
§ 150. Ressonância de estresse
§ 151. Ressonância de correntes
§ 152. Potência liberada no circuito de corrente alternada
Tarefas
Capítulo 19
§ 153. Processos de ondas. Ondas longitudinais e transversais
§ 154. A equação de uma onda viajante. velocidade de fase. equação de onda
§ 155. O princípio da superposição. velocidade do grupo
§ 156. Interferência de ondas
§ 157. Ondas estacionárias
§ 158. Ondas sonoras
§ 159. Efeito Doppler em acústica
§ 160. Ultrassom e sua aplicação
Tarefas
Capítulo 20
§ 161. Produção experimental de ondas eletromagnéticas
§ 162. Equação diferencial de uma onda eletromagnética
§ 163. Energia das ondas eletromagnéticas. Impulso de campo eletromagnético
§ 164. Radiação de um dipolo. Aplicação de ondas eletromagnéticas
Tarefas
5. Óptica. Natureza quântica da radiação.
Capítulo 21. Elementos de óptica geométrica e electrónica.
§ 165. Leis básicas de óptica. reflexão total
§ 166. Lentes finas. Imagem de objetos usando lentes
§ 167. Aberrações (erros) de sistemas ópticos
§ 168. Quantidades fotométricas básicas e suas unidades
Tarefas
Capítulo 22
§ 170. Desenvolvimento de idéias sobre a natureza da luz
§ 171. Coerência e monocromaticidade das ondas de luz
§ 172. Interferência de luz
§ 173. Métodos para observar a interferência da luz
§ 174. Interferência de luz em filmes finos
§ 175. Aplicação de interferência de luz
Capítulo 23
§ 177. Método das zonas de Fresnel. Propagação retilínea da luz
§ 178. Difração de Fresnel por um orifício redondo e um disco
§ 179. Difração de Fraunhofer por uma fenda
§ 180. Difração de Fraunhofer em uma grade de difração
§ 181. Malha espacial. dispersão de luz
§ 182. Difração em uma rede espacial. Fórmula de Wolfe-Braggs
§ 183. Resolução de instrumentos ópticos
§ 184. O conceito de holografia
Tarefas
Capítulo 24. Interação das ondas eletromagnéticas com a matéria.
§ 185. Dispersão de luz
§ 186. Teoria eletrônica da dispersão da luz
§ 188. Efeito Doppler
§ 189. Radiação Vavilov-Cherenkov
Tarefas
Capítulo 25
§ 190. Luz natural e polarizada
§ 191. Polarização da luz durante reflexão e refração no limite de dois dielétricos
§ 192. Dupla refração
§ 193. Prismas polarizadores e polaróides
§ 194. Análise de luz polarizada
§ 195. Anisotropia óptica artificial
§ 196. Rotação do plano de polarização
Tarefas
Capítulo 26. Natureza quântica da radiação.
§ 197. Radiação térmica e suas características.
§ 198. Lei de Kirchhoff
§ 199. Leis de Stefan-Boltzmann e deslocamentos de Wien
§ 200. Fórmulas de Rayleigh-Jeans e Planck.
§ 201. Pirometria óptica. Fontes de luz térmica
§ 203. Equação de Einstein para o efeito fotoelétrico externo. Confirmação experimental das propriedades quânticas da luz
§ 204. Aplicação do efeito fotoelétrico
§ 205. Massa e momento de um fóton. pressão leve
§ 206. O efeito Compton e sua teoria elementar
§ 207. Unidade de propriedades corpusculares e ondulatórias da radiação eletromagnética
Tarefas
6. Elementos de física quântica
Capítulo 27. A teoria de Bohr do átomo de hidrogênio.
§ 208. Modelos do átomo por Thomson e Rutherford
§ 209. Espectro de linha do átomo de hidrogênio
§ 210. Os postulados de Bohr
§ 211. Experimentos de Frank em Hertz
§ 212. O espectro do átomo de hidrogênio de acordo com Bohr
Tarefas
Capítulo 28
§ 213. Dualismo de onda corpuscular das propriedades da matéria
§ 214. Algumas propriedades das ondas de Broglie
§ 215. Relação de incerteza
§ 216. Função de onda e seu significado estatístico
§ 217. A equação geral de Schrödinger. Equação de Schrödinger para estados estacionários
§ 218. O princípio da causalidade na mecânica quântica
§ 219. Movimento de uma partícula livre
§ 222. Oscilador harmônico linear em mecânica quântica
Tarefas
Capítulo 29
§ 223. Átomo de hidrogênio na mecânica quântica
§ 224. Estado L de um elétron em um átomo de hidrogênio
§ 225. Spin do elétron. Gire o número quântico
§ 226. O princípio da indistinguibilidade de partículas idênticas. Férmions e bósons
Mendeleiev
§ 229. Espectros de raios-X
§ 231. Espectros moleculares. Raman espalhamento de luz
§ 232. Absorção, emissão espontânea e estimulada
(laser
Tarefas
Capítulo 30
§ 234. Estatísticas quânticas. espaço de fase. função de distribuição
§ 235. O conceito de estatística quântica de Bose-Einstein e Fermi-Dirac
§ 236. Gás de elétrons degenerados em metais
§ 237. O conceito de teoria quântica capacidade de calor. Fonóis
§ 238. Conclusões da teoria quântica da condutividade elétrica dos metais pelo efeito Josephson
Tarefas
Capítulo 31
§ 240. O conceito da teoria da zona de sólidos
§ 241. Metais, dielétricos e semicondutores de acordo com a teoria da zona
§ 242. Condutividade intrínseca de semicondutores
§ 243. Condutividade de impurezas de semicondutores
§ 244. Fotocondutividade de semicondutores
§ 245. Luminescência de sólidos
§ 246. Contato de dois metais de acordo com a teoria das bandas
§ 247. Fenômenos termoelétricos e sua aplicação
§ 248. Retificação em um contato metal-semicondutor
§ 250. Diodos e triodos semicondutores (transistores
Tarefas
7. Elementos da física do núcleo atómico e partículas elementares.
Capítulo 32
§ 252. Defeito de massa e energia de ligação, núcleos
§ 253. Spin do núcleo e seu momento magnético
§ 254. Forças nucleares. Modelos de kernel
§ 255. Radiação radioativa e seus tipos Regras de deslocamento
§ 257. Regularidades de decadência
§ 259. Radiação gama e suas propriedades
§ 260. Absorção ressonante de radiação γ (efeito Mössbauer)
§ 261. Métodos de observação e registro de radiação e partículas radioativas
§ 262. Reações nucleares e seus principais tipos
§ 263. Pósitron. Decair. Captura eletrônica
§ 265. Reação de fissão nuclear
§ 266. Reação em cadeia de fissão
§ 267. O conceito de energia nuclear
§ 268. A reação da fusão de núcleos atômicos. O problema das reações termonucleares controladas
Tarefas
Capítulo 33
§ 269. Radiação cósmica
§ 270. Múons e suas propriedades
§ 271. Mesons e suas propriedades
§ 272. Tipos de interações de partículas elementares
§ 273. Partículas e antipartículas
§ 274. Hyperons. Estranheza e paridade de partículas elementares
§ 275. Classificação das partículas elementares. Quarks
Tarefas
Leis e fórmulas básicas
1. Fundamentos físicos da mecânica
2. Fundamentos de física molecular e termodinâmica
4. Oscilações e ondas
5. Óptica. A natureza quântica da radiação
6. Elementos de física quântica de átomos, moléculas e sólidos
7. Elementos da física do núcleo atômico e partículas elementares
Índice de assuntos

11ª ed., ester. - M.: 2006.- 560 p.

O livro didático (9ª edição, revisada e ampliada, 2004) é composto por sete partes, que delineiam os fundamentos físicos da mecânica, física molecular e termodinâmica, eletricidade e magnetismo, óptica, física quântica de átomos, moléculas e sólidos, núcleo de física atômica e partículas. A questão de combinar oscilações mecânicas e eletromagnéticas foi racionalmente resolvida. A continuidade lógica e a conexão entre a física clássica e moderna é estabelecida. São dadas questões de controle e tarefas para solução independente.

Para estudantes de engenharia e especialidades técnicas de instituições de ensino superior.

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1. Fundamentos físicos da mecânica.
Capítulo 1. Elementos de cinemática

§ 1. Modelos em mecânica. Sistema de referência. Trajetória, comprimento do caminho, vetor de deslocamento

§ 2. Velocidade

§ 3. Aceleração e seus componentes

§ 4. Velocidade angular e aceleração angular

Tarefas

Capítulo 2. Dinâmica de um ponto material e movimento de translação de um corpo rígido Força

§ 6. Segunda lei de Newton

§ 7. Terceira lei de Newton

§ 8. Forças de atrito

§ 9. Lei da conservação da quantidade de movimento. Centro de massa

§ 10. Equação de movimento de um corpo de massa variável

Tarefas

Capítulo 3. Trabalho e Energia

§ 11. Energia, trabalho, potência

§ 12. Energias cinéticas e potenciais

§ 13. A lei da conservação da energia

§ 14. Representação gráfica de energia

§ 15. Impacto de corpos absolutamente elásticos e inelásticos

Tarefas

Capítulo 4

§ 16. Momento de inércia

§ 17. Energia cinética de rotação

§ 18. Momento de força. Equação da dinâmica do movimento rotacional de um corpo rígido.

§ 19. Momento angular e a lei de sua conservação
§ 20. Eixos livres. Giroscópio
§ 21. Deformações de um corpo rígido
Tarefas

capítulo 5 Elementos da teoria de campo
§ 22. Leis de Kepler. Lei da gravidade
§ 23. Gravidade e peso. Ausência de peso.. 48 y 24. O campo gravitacional e sua força
§ 25. Trabalho no campo gravitacional. Potencial de campo gravitacional
§ 26. Velocidades cósmicas

§ 27. Referenciais não inerciais. Forças de inércia
Tarefas

Capítulo 6
§ 28. Pressão em líquido e gás
§ 29. Equação de continuidade
§ 30. A equação de Bernoull e suas consequências
§ 31. Viscosidade (atrito interno). Regimes laminar e turbulento de fluxo de fluido
§ 32. Métodos para determinar a viscosidade
§ 33. Movimento de corpos em líquidos e gases

Tarefas
Capítulo 7
§ 35. Postulados da teoria da relatividade especial (privada)
§ 36. Transformações de Lorentz
§ 37. Consequências das transformações de Lorentz
§ 38. Intervalo entre eventos
§ 39. Lei básica da dinâmica relativística de um ponto material
§ 40. A lei da relação de massa e energia
Tarefas

2. Fundamentos de física molecular e termodinâmica
Capítulo 8
§ 41. Métodos de pesquisa. Leis dos gases ideais experientes
§ 42. Equação de Clapeyron - Mendeleev
§ 43. Equação básica da teoria cinética molecular dos gases ideais
§ 44. A lei de Maxwell sobre a distribuição de moléculas de um gás ideal de acordo com as velocidades e energias do movimento térmico
§ 45. Fórmula barométrica. Distribuição Boltzmann
§ 46. Número médio de colisões e caminho livre médio de moléculas
§ 47. Substanciação experimental da teoria cinética molecular
§ 48. Fenômenos de transporte em sistemas termodinamicamente desequilibrados
§ 49. Vácuo e métodos para obtê-lo. Propriedades dos gases ultrararareificados
Tarefas

Capítulo 9. Fundamentos da termodinâmica.
§ 50. Número de graus de liberdade de uma molécula. A lei da distribuição uniforme de energia sobre os graus de liberdade das moléculas
§ 51. A primeira lei da termodinâmica
§ 52. O trabalho de um gás com uma mudança em seu volume
§ 53. Capacidade de calor
§ 54. Aplicação da primeira lei da termodinâmica aos isoprocessos
§ 55. Processo adiabático. Processo politrópico
§ 57. Entropia, sua interpretação estatística e conexão com a probabilidade termodinâmica
§ 58. A segunda lei da termodinâmica
§ 59. Máquinas térmicas e refrigeradores Ciclo de Carnot e sua eficiência para um gás ideal
Tarefas
Capítulo 10
§ 61. Equação de Van der Waals
§ 62. Isotermas de Van der Waals e sua análise
§ 63. Energia interna de um gás real
§ 64. Efeito Joule-Thomson
§ 65. Liquefação de gases
§ 66. Propriedades dos líquidos. Tensão superficial
§ 67. Umedecimento
§ 68. Pressão sob a superfície curva de um líquido
§ 69. Fenômenos capilares
§ 70. Corpos sólidos. Mono e policristais
§ 71. Tipos de sólidos cristalinos
§ 72. Defeitos em cristais
§ 75. Transições de fase de primeiro e segundo tipo
§ 76. Diagrama de estado. ponto Triplo
Tarefas

3. Eletricidade e magnetismo
Capítulo 11
§ 77. A lei da conservação da carga elétrica
§ 78. Lei de Coulomb
§ 79. Campo eletrostático. Força do campo eletrostático
§ 80. O princípio da superposição de campos eletrostáticos. campo dipolo
§ 81. Teorema de Gauss para um campo eletrostático no vácuo
§ 82. Aplicação do teorema de Gauss ao cálculo de alguns campos eletrostáticos no vácuo
§ 83. Circulação do vetor de intensidade de campo eletrostático
§ 84. Potencial de um campo eletrostático
§ 85. Tensão como gradiente potencial. Superfícies equipotenciais
§ 86. Cálculo da diferença de potencial da força de campo
§ 87. Tipos de dielétricos. Polarização de dielétricos
§ 88. Polarização. Força de campo em um dielétrico
§ 89. Mistura elétrica. Teorema de Gauss para um campo eletrostático em um dielétrico
§ 90. Condições na interface entre dois meios dielétricos
§ 91. Ferroelétricos
§ 92. Condutores em um campo eletrostático
§ 93. Capacitância elétrica de um condutor solitário
§ 94. Capacitores
§ 95. Energia de um sistema de cargas, um condutor solitário e um capacitor. Energia de campo eletrostático
Tarefas
Capítulo 12
§ 96. Corrente elétrica, força e densidade de corrente
§ 97. Forças externas. Força eletromotriz e tensão
§ 98. Lei de Ohm. Resistência do condutor

§ 99. Trabalho e poder. Lei de Joule-Lenz
§ 100. Lei de Ohm para uma seção não homogênea de uma cadeia
§ 101. Regras de Kirchhoff para circuitos ramificados
Tarefas
Capítulo 13
§ 104. Função de trabalho dos elétrons do metal
§ 105. Fenômenos de emissão e sua aplicação
§ 106. Ionização de gases. Descarga de gás não auto-sustentada
§ 107. Descarga independente de gás e seus tipos
§ 108. Plasma e suas propriedades
Tarefas

Capítulo 14
§ 109. Campo magnético e suas características
§ 110. Lei Biot - Savart - Laplace e sua aplicação ao cálculo do campo magnético
§ 111. Lei de Ampère. Interação de correntes paralelas
§ 112. Constante magnética. Unidades de indução magnética e intensidade do campo magnético
§ 113. Campo magnético de uma carga em movimento
§ 114. A ação de um campo magnético sobre uma carga em movimento
§ 115. Movimento de partículas carregadas em um campo magnético
§ 117. Efeito Hall
§ 118. Circulação do vetor B de um campo magnético no vácuo
§ 119. Campos magnéticos do solenóide e toróide
§ 121. Trabalho em mover um condutor e um circuito de transporte de corrente em um campo magnético
Tarefas

Capítulo 15
§ 122. O fenômeno da indução eletromagnética (experiências de Faraday
§ 123. A lei de Faraday e sua derivação da lei da conservação da energia
§ 125. Correntes parasitas (correntes de Foucault
§ 126. Indutância do circuito. auto indução
§ 127. Correntes ao abrir e fechar o circuito
§ 128. Indução mútua
§ 129. Transformadores
§130. Energia do campo magnético
dachas
Capítulo 16
§ 131. Momentos magnéticos de elétrons e átomos
§ 132. Dna- e paramagnetismo
§ 133. Magnetização. Campo magnético na matéria
§ 134. Condições na interface entre dois ímãs
§ 135. Ferroímãs e suas propriedades

§ 136. A natureza do ferromagnetismo
Tarefas
Capítulo 17
§ 137. Campo elétrico de vórtice
§ 138. Corrente de deslocamento
§ 139. Equações de Maxwell para o campo eletromagnético

4. Oscilações e ondas.
Capítulo 18
§ 140. Oscilações harmônicas e suas características
§ 141. Oscilações harmônicas mecânicas
§ 142. Oscilador harmônico. Mola, pêndulos físicos e matemáticos
§ 144. Adição de oscilações harmônicas de mesma direção e mesma freqüência. bate
§ 145. Adição de vibrações mutuamente perpendiculares
§ 146. Equação diferencial de oscilações amortecidas livres (mecânicas e eletromagnéticas) e sua solução. Auto-oscilações
§ 147. Equação diferencial de oscilações forçadas (mecânicas e eletromagnéticas) e sua solução
§ 148. Amplitude e fase de oscilações forçadas (mecânicas e eletromagnéticas). Ressonância
§ 149. Corrente alternada
§ 150. Ressonância de estresse
§ 151. Ressonância de correntes
§ 152. Potência liberada no circuito de corrente alternada
Tarefas

Capítulo 19
§ 153. Processos de ondas. Ondas longitudinais e transversais
§ 154. A equação de uma onda viajante. velocidade de fase. equação de onda

§ 155. O princípio da superposição. velocidade do grupo
§ 156. Interferência de ondas
§ 157. Ondas estacionárias
§ 158. Ondas sonoras
§ 159. Efeito Doppler em acústica
§ 160. Ultrassom e sua aplicação

Tarefas

Capítulo 20
§ 161. Produção experimental de ondas eletromagnéticas
§ 162. Equação diferencial de uma onda eletromagnética

§ 163. Energia das ondas eletromagnéticas. Impulso de campo eletromagnético

§ 164. Radiação de um dipolo. Aplicação de ondas eletromagnéticas
Tarefas

5. Óptica. Natureza quântica da radiação.

Capítulo 21. Elementos de óptica geométrica e electrónica.
§ 165. Leis básicas de óptica. reflexão total
§ 166. Lentes finas. Imagem de objetos usando lentes
§ 167. Aberrações (erros) de sistemas ópticos
§ 168. Quantidades fotométricas básicas e suas unidades
Tarefas
Capítulo 22
§ 170. Desenvolvimento de idéias sobre a natureza da luz
§ 171. Coerência e monocromaticidade das ondas de luz
§ 172. Interferência de luz
§ 173. Métodos para observar a interferência da luz
§ 174. Interferência de luz em filmes finos
§ 175. Aplicação de interferência de luz
Capítulo 23
§ 177. Método das zonas de Fresnel. Propagação retilínea da luz
§ 178. Difração de Fresnel por um orifício redondo e um disco
§ 179. Difração de Fraunhofer por uma fenda
§ 180. Difração de Fraunhofer em uma grade de difração
§ 181. Malha espacial. dispersão de luz
§ 182. Difração em uma rede espacial. Fórmula de Wolfe-Braggs
§ 183. Resolução de instrumentos ópticos
§ 184. O conceito de holografia
Tarefas

Capítulo 24. Interação das ondas eletromagnéticas com a matéria.
§ 185. Dispersão de luz
§ 186. Teoria eletrônica da dispersão da luz
§ 188. Efeito Doppler
§ 189. Radiação Vavilov-Cherenkov

Tarefas
Capítulo 25
§ 190. Luz natural e polarizada
§ 191. Polarização da luz durante reflexão e refração no limite de dois dielétricos
§ 192. Dupla refração
§ 193. Prismas polarizadores e polaróides
§ 194. Análise de luz polarizada

§ 195. Anisotropia óptica artificial
§ 196. Rotação do plano de polarização

Tarefas

Capítulo 26. Natureza quântica da radiação.
§ 197. Radiação térmica e suas características.

§ 198. Lei de Kirchhoff
§ 199. Leis de Stefan-Boltzmann e deslocamentos de Wien

§ 200. Fórmulas de Rayleigh-Jeans e Planck.
§ 201. Pirometria óptica. Fontes de luz térmica
§ 203. Equação de Einstein para o efeito fotoelétrico externo. Confirmação experimental das propriedades quânticas da luz
§ 204. Aplicação do efeito fotoelétrico
§ 205. Massa e momento de um fóton. pressão leve
§ 206. O efeito Compton e sua teoria elementar
§ 207. Unidade de propriedades corpusculares e ondulatórias da radiação eletromagnética
Tarefas

6. Elementos de física quântica

Capítulo 27. A teoria de Bohr do átomo de hidrogênio.

§ 208. Modelos do átomo por Thomson e Rutherford
§ 209. Espectro de linha do átomo de hidrogênio
§ 210. Os postulados de Bohr
§ 211. Experimentos de Frank em Hertz
§ 212. O espectro do átomo de hidrogênio de acordo com Bohr

Tarefas

Capítulo 28
§ 213. Dualismo de onda corpuscular das propriedades da matéria
§ 214. Algumas propriedades das ondas de Broglie
§ 215. Relação de incerteza
§ 216. Função de onda e seu significado estatístico
§ 217. A equação geral de Schrödinger. Equação de Schrödinger para estados estacionários
§ 218. O princípio da causalidade na mecânica quântica
§ 219. Movimento de uma partícula livre
§ 222. Oscilador harmônico linear em mecânica quântica
Tarefas
Capítulo 29
§ 223. Átomo de hidrogênio na mecânica quântica
§ 224. Estado L de um elétron em um átomo de hidrogênio
§ 225. Spin do elétron. Gire o número quântico
§ 226. O princípio da indistinguibilidade de partículas idênticas. Férmions e bósons
Mendeleiev
§ 229. Espectros de raios-X
§ 231. Espectros moleculares. Raman espalhamento de luz
§ 232. Absorção, emissão espontânea e estimulada
(laser
Tarefas
Capítulo 30
§ 234. Estatísticas quânticas. espaço de fase. função de distribuição
§ 235. O conceito de estatística quântica de Bose-Einstein e Fermi-Dirac
§ 236. Gás de elétrons degenerados em metais
§ 237. O conceito da teoria quântica da capacidade calorífica. Fonóis
§ 238. Conclusões da teoria quântica da condutividade elétrica dos metais
! efeito José
Tarefas
Capítulo 31
§ 240. O conceito da teoria da zona de sólidos
§ 241. Metais, dielétricos e semicondutores de acordo com a teoria da zona
§ 242. Condutividade intrínseca de semicondutores
§ 243. Condutividade de impurezas de semicondutores
§ 244. Fotocondutividade de semicondutores
§ 245. Luminescência de sólidos
§ 246. Contato de dois metais de acordo com a teoria das bandas
§ 247. Fenômenos termoelétricos e sua aplicação
§ 248. Retificação em um contato metal-semicondutor
§ 250. Diodos e triodos semicondutores (transistores
Tarefas

7. Elementos da física do núcleo atómico e partículas elementares.

Capítulo 32

§ 252. Defeito de massa e energia de ligação, núcleos

§ 253. Spin do núcleo e seu momento magnético

§ 254. Forças nucleares. Modelos de kernel

§ 255. Radiação radioativa e seus tipos Regras de deslocamento

§ 257. Regularidades de decadência

§ 259. Radiação gama e suas propriedades.

§ 260. Absorção ressonante da radiação y (efeito Mössbauer

§ 261. Métodos de observação e registro de radiação e partículas radioativas

§ 262. Reações nucleares e seus principais tipos

§ 263. Pósitron. /> -Decomposição. Captura eletrônica

§ 265. Reação de fissão nuclear
§ 266. Reação em cadeia de fissão
§ 267. O conceito de energia nuclear
§ 268. A reação da fusão de núcleos atômicos. O problema das reações termonucleares controladas
Tarefas
Capítulo 33
§ 269. Radiação cósmica
§ 270. Múons e suas propriedades
§ 271. Mesons e suas propriedades
§ 272. Tipos de interações de partículas elementares
§ 273. Partículas e antipartículas
§ 274. Hyperons. Estranheza e paridade de partículas elementares
§ 275. Classificação das partículas elementares. Quarks
Tarefas
Leis e fórmulas básicas
1. Fundamentos físicos da mecânica
2. Fundamentos de física molecular e termodinâmica
4. Oscilações e ondas
5. Óptica. A natureza quântica da radiação
6. Elementos de física quântica de átomos, moléculas e sólidos

7. Elementos da física do núcleo atômico e partículas elementares
Índice de assuntos

TI Trofimova

NÓS VAMOS

FÍSICA

Sétima edição, estereotipada

RRECOMENDADOMMINISTRO DA EDUCAÇÃO

ROSSIANFEDERAÇÕES COMO AUXÍLIO DE ENSINO

PARA ENGENHARIA- ESPECIALIDADES TÉCNICAS

INSTITUIÇÕES DE ENSINO SUPERIOR

PÓS-GRADUAÇÃO

2003

Revisor: Professor do Departamento de Física com o nome de A.M. Fabricante de Moscou instituto de energia (Universidade Técnica) V. A. Kasyanov

ISBN 5-06-003634-0

Empresa Unitária do Estado Federal Escola Superior "Editora", 2003

O layout original desta publicação é propriedade da editora Vysshaya Shkola, e sua reprodução (reprodução) de qualquer forma sem o consentimento do editor é proibida.

PREFÁCIO

O livro didático está escrito de acordo com o programa atual do curso de física para engenharia e especialidades técnicas de instituições de ensino superior e destina-se a estudantes de instituições de ensino técnico superior formulário diário formação com um número limitado de horas em física, com a possibilidade de seu uso à noite e à revelia Aprendendo.

O pequeno volume do livro didático é alcançado por meio de seleção cuidadosa e apresentação concisa do material.

O livro é composto por sete partes. Na primeira parte, é feita uma apresentação sistemática dos fundamentos físicos da mecânica clássica e também são considerados os elementos da teoria da relatividade especial (particular). A segunda parte é dedicada aos fundamentos da física molecular e termodinâmica. A terceira parte trata da eletrostática, corrente elétrica direta e eletromagnetismo. Na quarta parte, dedicada à apresentação da teoria das oscilações e ondas, as oscilações mecânicas e eletromagnéticas são consideradas em paralelo, suas semelhanças e diferenças são indicadas e os processos físicos que ocorrem durante as oscilações correspondentes são comparados. A quinta parte trata dos elementos da óptica geométrica e eletrônica, da óptica ondulatória e da natureza quântica da radiação. A sexta parte é dedicada aos elementos da física quântica de átomos, moléculas e sólidos. A sétima parte descreve os elementos da física do núcleo atômico e das partículas elementares.

A apresentação do material é realizada sem cálculos matemáticos complicados, a devida atenção é dada à essência física dos fenômenos e aos conceitos e leis que os descrevem, bem como à continuidade da física moderna e clássica. Todos os dados biográficos são fornecidos de acordo com o livro de Yu. A. Khramov "Física" (M.: Nauka, 1983).

Para a designação das grandezas vetoriais em todas as figuras e no texto, utiliza-se negrito, exceto para as grandezas indicadas por letras gregas, que, por motivos técnicos, são digitadas no texto em tipo claro com seta.

O autor expressa sua profunda gratidão aos colegas e leitores, cujas amáveis ​​observações e sugestões contribuíram para o aprimoramento do livro. Sou especialmente grato ao Professor V. A. Kasyanov por revisar o livro e por seus comentários.

INTRODUÇÃO

O TEMA DA FÍSICA E SUA RELAÇÃO COM OUTRAS CIÊNCIAS

O mundo ao seu redor, tudo o que existe ao nosso redor e é detectado por nós através das sensações, é matéria.

O movimento é uma propriedade integral da matéria e a forma de sua existência. Movimento no sentido amplo da palavra é todo tipo de mudança na matéria - desde o simples deslocamento até os mais complexos processos de pensamento.

Várias formas de movimento da matéria são estudadas por várias ciências, incluindo a física. O assunto da física, como, de fato, de qualquer ciência, só pode ser revelado quando apresentado em detalhes. É bastante difícil dar uma definição estrita do assunto da física, porque os limites entre a física e várias disciplinas relacionadas são arbitrários. Nesse estágio de desenvolvimento, é impossível manter a definição da física apenas como ciência da natureza.

O acadêmico A.F. Ioffe (1880-1960; físico russo) definiu a física como uma ciência que estuda as propriedades gerais e as leis do movimento da matéria e do campo. Agora é geralmente aceito que todas as interações são realizadas por meio de campos, como campos de força gravitacional, eletromagnético e nuclear. O campo, junto com a matéria, é uma das formas de existência das mães. A ligação inextricável entre o campo e a matéria, bem como a diferença em suas propriedades, serão consideradas no decorrer do curso.

A física é a ciência das formas mais simples e ao mesmo tempo mais gerais do movimento da matéria e suas transformações mútuas. As formas de movimento da matéria estudadas pela física (mecânica, térmica, etc.) estão presentes em todas as formas superiores e mais complexas de movimento da matéria (química, biológica, etc.). Portanto, eles, sendo os mais simples, são ao mesmo tempo as formas mais gerais de movimento da matéria. Formas mais altas e mais complexas do movimento da matéria são objeto de estudo de outras ciências (química, biologia, etc.).

A física está intimamente relacionada com as ciências naturais. Essa estreita conexão da física com outros ramos das ciências naturais, como observou o acadêmico S. I. Vavilov (1891-1955; físico russo e figura pública), levou ao fato de que a física se transformou em astronomia, geologia, química, biologia e outras ciências naturais com as raízes mais profundas. Como resultado, uma série de novas disciplinas relacionadas foram formadas, como astrofísica, biofísica, etc.

A física também está intimamente ligada à tecnologia, e essa conexão tem um caráter de mão dupla. A física surgiu das necessidades da tecnologia (o desenvolvimento da mecânica entre os gregos antigos, por exemplo, foi causado pelas demandas de construção e equipamentos militares da época), e a tecnologia, por sua vez, determina a direção da pesquisa física (por exemplo, por exemplo, ao mesmo tempo a tarefa de criar os motores térmicos mais econômicos causou um desenvolvimento tempestuoso da termodinâmica). Por outro lado, o nível técnico de produção depende do desenvolvimento da física. A física é a base para a criação de novos ramos da tecnologia (tecnologia eletrônica, tecnologia nuclear, etc.).

O ritmo acelerado de desenvolvimento da física, seus crescentes laços com a tecnologia indicam o papel significativo do curso de física no colégio técnico: esta é a base fundamental para a formação teórica de um engenheiro, sem a qual sua atividade bem sucedida é impossível.

EUNIDADES DE MEDIDAS FÍSICAS

O principal método de pesquisa em física é uma experiência- baseado na prática, conhecimento sensório-empírico da realidade objetiva, ou seja, observação dos fenômenos em estudo sob condições precisamente levadas em conta que permitem acompanhar o curso dos fenômenos e reproduzi-lo repetidamente quando essas condições se repetem.

Hipóteses são apresentadas para explicar os fatos experimentais.

Hipótese- esta é uma suposição científica apresentada para explicar um fenômeno e que requer verificação experimental e justificação teórica para se tornar uma teoria científica confiável.

Como resultado da generalização dos fatos experimentais, bem como dos resultados das atividades das pessoas, leis físicas- padrões objetivos repetitivos estáveis ​​que existem na natureza. As leis mais importantes estabelecem uma relação entre grandezas físicas, para as quais é necessário medir essas grandezas. A medição de uma grandeza física é uma ação realizada com a ajuda de instrumentos de medição para encontrar o valor de uma grandeza física em unidades aceitas. As unidades de quantidades físicas podem ser escolhidas arbitrariamente, mas surgem dificuldades em compará-las. Portanto, é aconselhável introduzir um sistema de unidades cobrindo as unidades de todas as grandezas físicas.

Para construir um sistema de unidades, as unidades são escolhidas arbitrariamente para várias quantidades físicas independentes. Essas unidades são chamadas básico. As quantidades restantes e suas unidades são derivadas das leis que relacionam essas quantidades e suas unidades com os principais. Eles são chamados derivados.

Atualmente, é obrigatório para uso em ciência, bem como em literatura educacional O Sistema Internacional (SI), que é baseado em sete unidades básicas - metro, quilograma, segundo, ampere, kelvin, mol, candela - e duas adicionais - radianos e esterradianos.

Metro(m) é o comprimento do caminho percorrido pela luz no vácuo em 1/299792458 s. Quilograma(kg) - uma massa igual à massa do protótipo internacional do quilograma (um cilindro de platina-irídio mantido no Escritório Internacional de Pesos e Medidas em Sèvres, perto de Paris).

Segundo(s) - tempo igual a 9 192631770 períodos de radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio-133.

Ampere(A) - a força de uma corrente imutável, que, ao passar por dois condutores retilíneos paralelos de comprimento infinito e seção transversal desprezível, localizados no vácuo a uma distância de 1 m um do outro, cria uma força entre esses condutores igual a 2⋅10 -7 N para cada metro de comprimento.

Kelvin(K) - 1/273,16 parte da temperatura termodinâmica do ponto triplo da água.

toupeira(mol) - a quantidade de substância de um sistema contendo tantos elementos estruturais quantos são os átomos no nuclídeo 12 C com uma massa de 0,012 kg.

Candela(cd) - intensidade luminosa em uma determinada direção de uma fonte que emite radiação monocromática com frequência de 540 "10 12 Hz, cuja intensidade de energia nessa direção é de 1/683 W / sr.

Radiano(rad) - o ângulo entre dois raios de um círculo, o comprimento do arco entre os quais é igual ao raio.

Esteradiano(cp) - ângulo sólido com um vértice no centro da esfera, recortando da superfície da esfera uma área igual à área de um quadrado com um lado igual ao raio da esfera.

Para estabelecer unidades derivadas, são usadas leis físicas que as conectam com unidades básicas. Por exemplo, da fórmula do movimento retilíneo uniforme v=st (s- distância viajada, t- tempo) a unidade derivada de velocidade é 1 m/s.