Физика для вузов, механика и молекулярная физика, Никеров В.А., 2017

Физика для вузов, Механика и молекулярная физика, Никеров В.А., 2017.

   В учебнике, представляющем собой первую часть краткого современного курса физики для вузов (первая часть — Механика и молекулярная физика, вторая — Электродинамика и волновая оптика, третья — Квантовая физика), изложены основные понятия о законах современной физики, их взаимосвязи и происхождении.
Дано представление о классической механике, специальной теории относительности, колебаниях и волнах, статистической физике, термодинамике и физической кинетике.
Акцент сделан на наиболее перспективные, бурно развивающиеся и финансируемые приложения физики, что делает учебник востребованным и современным по сути. Речь идет о приложении физики к современным технологиям, электронике, медицине и биологии.
Учебник подготовлен на основе курса лекций, прочитанных автором в Московском институте электроники и математики Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики».
Для студентов вузов с изучением общей физики во 2-4 семестрах, а также для самоподготовки и повторения изученного материала. Курс может быть также использован преподавателями для самообразования и подготовки к занятиям.




Первый закон Ньютона.
Законы Ньютона являются (как и другие физические законы) обобщением человеческого опыта.

Первый закон Ньютона: Существуют системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых любая изолированная от внешних воздействии материальная точка либо покоится, либо сохраняет состояние равномерного прямолинейного движения.

Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона иногда называют законом инерции. По сути, этот закон в неявном виде указывает на инерцию, связанную с массой тел, при отсутствии воздействия (силы). Поэтому его иногда формулируют в виде: скорость тела v является константой, если приложенная сила F равна нулю (v = const, если F = 0). Это не совсем верно, и в такой формулировке он является частным случаем второго закона Ньютона. На самом деле суть первого закона Ньютона заключается в утверждении, что инерциальные системы отсчета существуют.

Оглавление.
Предисловие.
1. Кинематика материальной точки.
1.1. Механика и ее структура. Материальная точка и твердое тело.
1.2. Перемещение и пройденный путь.
1.3. Скорость, ускорение.
1.4. Тангенциальное, нормальное и полное ускорения.
2. Динамика материальной точки.
2.1. Первый закон Ньютона.
2.2. Второй закон Ньютона. Масса. Сила.
2.3. Третий закон Ньютона.
2.4. Закон сохранения импульса. Центр масс (инерции). Движение центра инерции.
3. Работа и энергия.
3.1. Работа силы. Мощность.
3.2. Энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Консервативные и диссипативные системы.
3.3. Связь силы и потенциальной энергии. Условие равновесия.
3.4. Закон сохранения энергии.
3.5. Упругое и неупругое соударение тел.
4. Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела.
4.1. Кинематика твердого тела. Угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение.
4.2. Работа при вращательном движении. Момент силы.
4.3. Кинетическая энергия при вращательном движении. Момент инерции.
4.4. Теорема Штейнера.
4.5. Уравнение динамики вращательного движения.
4.6. Закон сохранения момента импульса.
4.7. Аналогия между поступательным и вращательным движением.
5. Гармонические и затухающие колебания.
5.1. Гармонические колебания. Свободные колебания системы.
5.2. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение.
5.3. Затухающие колебания. Коэффициент затухания, декремент, логарифмический декремент, время релаксации.
6. Сложение колебаний. Вынужденные колебания.
6.1. Сложение колебаний.
6.2. Сложение колебаний одинаковой частоты и одинакового направления.
6.3. Сложение колебаний близких частот. Биения.
6.4. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
6.5. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Период и амплитуда вынужденных колебаний.
6.6. Резонанс. Семейство резонансных кривых.
7. Волны.
7.1. Упругие волны. Продольные и поперечные волны.
7.2. Уравнение плоской волны. Фазовая скорость.
7.3. Волновое уравнение упругой волны и его решение.
7.4. Плотность энергии упругой волны.
7.5. Перенос энергии бегущей волной. Вектор Умова.
7.6. Принцип суперпозиции при сложении волн. Стоячая волна. Колебания струны.
8. Специальная теория относительности.
8.1. Преобразования Галилея и посту латы специальной теории относительности.
8.2. Преобразования Лоренца.
8.3. Следствия СТО: замедление времени и сокращение длины.
8.4. Импульс тела и основное уравнение релятивистской динамики.
8.5. Кинетическая и полная энергии в СТО. Энергия покоя. Релятивистский инвариант.
9. Молекулярно-кинетическая теория. Принципы классической статистической физики.
9.1. Физические основы молекулярно-кинетической теории. Уравнение состояния идеального газа.
9.2. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
9.3. Элементы классической статистической физики. Функции распределения и их роль.
10. Распределение Максвелла и характерные скорости молекул. Барометрическая формула.
Распределение Больцмана.
10.1. Распределение Максвелла по составляющим скорости.
10.2. Распределение Максвелла по модулю скорости. Нахождение наиболее вероятной, средней, среднеквадратичной скоростей.
10.3. Барометрическая формула.
10.4. Распределение Больцмана.
11. Элементы физической кинетики. Явления переноса в газах.
11.1. Средняя длина пробега и частота столкновений молекул.
11.2. Общий вид уравнения переноса.
11.3. Диффузия и коэффициент диффузии.
11.4. Теплопроводность и коэффициент теплопроводности.
11.5. Вязкость и коэффициент вязкости.
11.6. Броуновское движение и диффузия.
11.7. Сечения поглощения и рассеяния частиц. Транспортировка частиц через среды.
12. Первое начало термодинамики.
12.1. Первое начало термодинамики и закон сохранения энергии.
12.2. Работа и теплота. Работа, совершаемая газом в различных изопроцессах.
12.3. Внутренняя энергия идеального газа. Степени свободы молекул. Закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы.
12.4. Теплоемкость идеального газа при постоянном объеме и давлении. Уравнение Майера.
12.5. Адиабатный процесс. Вывод уравнения адиабаты.
13. Второе начало термодинамики. Энтропия.
13.1. Формулировки второго начала термодинамики.
13.2. КПД кругового процесса.
13.3 Цикл Карно. КПД идеальной тепловой машины. Теоремы Карно.
13.4. Энтропия. Изменение энтропии в процессах идеального газа. Энтропия и термодинамическая вероятность. Формула Больцмана.
14. Реальные газы. Агрегатные состояния и фазовые переходы.
14.1. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
14.2. Агрегатные состояния и фазовые переходы. Изотермы Ван-дер-Ваальса.
14.3. Внутренняя энергия реального газа.
Физические константы и величины.
Предметный указатель.

Купить .



Хештеги: #учебник по физике :: #физика :: #Никеров :: #физика