Д.В. Сивухин - Общий курс физики (механика)

У) 1К 530.1(075.8) С34 ВВК 22.2 С и пухни Д. В. Общий курс физики. Учеб. пособие: Для вузон. В 5 т. Т. 1. Механика. -- 4-е изд., стереот. — Мл ФИЗМА 1ЛИТ; Изд-во МФТИ, 2005. — 560 с. — 1ВВ1ч 5-9221-0225-7; 5-89155-078-4. Учебное издание СИВУХИН Дмитрий Васильевич 0БШИЙ ~~РС ~ИЗИ~И Том 1 МЕХАНИКА Редактор Д. А. Миртово Оригиншьмакет: А. И. Чугуров Оформление переплета: А. Ю. Алехина ЛР №07!930 от 06.07.99.

Подписано в печать 15.12.04. Формат 60х90!16. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. печ. л. 35. Уч.-иэд. л. 36,45. Заказ № Издательская фирма «Физико-математическая литература» МАИК «Наука/Ии«ерпериодика. 117864 Москва, Профсоюзная, 90 Е-гпа!1: йвшаЖгпай«.гп; 511р:О««««»».Гш!.гп Издательство МФТИ 141700 Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9 При участии издательской и книготорговой фирмы ФИЗМАГКНИГА» 141700 Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9 Телс (095) 408-76-81, 409-93-28 Интернет-магазин физика-математической литературы: ГИ!р://«» лч.бвша!!«и!8а.гп Отпечатано с диапозитивов в РГУП «Чебоксарская типография № 1» 428019 Чебоксары, пр.

И. Яковлева, 15 18В)ч) 5-9221-0225-7 (Т. 1) 18В)Ч 5-9221-0229-Х 1ВВ)Ч 5-89155-078-4 (Т. 1) !8В)ч) 5-89155-077-6 ® ФИЗМАТЛИТ, 1989, 2002, 2005 ® Издательство МФТИ, 2002, 2005 Первый том курса физики, широко известного у нас в стране и за рубежом.

Книга написана на основе лекций, которые в течение ряда лет читались автором студентам Московского физико-технического института. Основное внимание уделено выяснению физического смысла и содержания основных законов и понятий механики, установлению границ применимости этих законов, развитию у студентов навыков физического мышления и умения ставить и решать конкретные задачи. Третье издание первого тома вышло в 1989 г. Для студентов физических и математических факультетов университетов, физико-технических и инженорно-физических институтов, а также вузов, где физика является основной дисциплиной. ОГЛАВЛЕНИЕ 7 8 9 12 ГЛАВА 1 КИНЕМАТИКА 1.

Пространство и время 19 2. Кинематическоеописаниедвижения. Материальная точка..... 32 3. Скорость и ускорение при прямолинейном движении. Угловая скорость н угловое ускорение 34 4. Скорость и ускорение при криволинейном движении ......., 38 5. Границы применимости классического способа описания движения 47 6. О смысле производной и интеграла в приложениях к физическим вопросам 7.

О векторах и сложении движений . 8. Степени свободы и обобпгенные координаты............... 49 53 65 ГЛАВА П ГЛАВА П1 НЕКОТОРЪ|Е СЛЕДСТВИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ЗАКОНОВ НЬЮТОНА 8 18. Импульс силы и изменение импульса ................... 112 8 19. Теорема о движении центра масс . 115 ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ ВВЕДЕНИЕ ЗАКОНЫ НЬЮТОНА 9.

Закон инерции. Инерциальная система отсчета 10. Масса. Закон сохранения импульса Зт 1!. Второй закон Ньютона. Сила 8 12. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса 8 ! 3. Взаимодействие тел на расстоянии и полевое взаимодсйствис 8 14, Роль начальных условий 15. Приш!ип относительности Галилея................. 16.

Адднтивность и закон сохранения массы Зь 17. О законах трения 69 73 76 84 89 94 97 103 105 ОГЛАВЛЕНИЕ 117 119 !' Л А В А !Ч 129 137 !38 ГЛАВА Ч чала . 176 8 31. Связь момента импульса материальной точки с секториальной ско- 8 35. Теорема Гюйгенса — РДтейпера 192 !93 200 210 ГЛАВА Ч! !'ЛАВА ЧП 8 45.

Мгновенная ось вращения 8 20. Приведенная масса 8 21. Движение тел с переменной массой. Реактивное движение..... РАБОТА И ЭНЕРГИЯ 8 22. Работа и кинетическая энергия 8 23. Связь между кинетическими энергиями в различных системах отсчета. Теорема Кеиига 8 24. Консервативныеинсконсервативные силы 8 25. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике 8 26. Абсолютно неупругий удар 8 27. Внутренняя энергия. Общефизический закон сохранения энергии 8 28.

Абсолютно упругий удар 8 29. Силы и потенциальная энергия МОМЕНТ ИМПУЛЬСА 8 30. Момент силы и момент импульса относительно неподвижного на ростью. Теорема площадей 8 32. Момент импульса и момент сил относительно неподвижной оси 8 33. Уравнение момента импульса для вращения вокруг неподвижной оси. Момент инерции 8 34. Примеры на закон сохранения вращательного импульса 8 36. Вычисление моментовинерции 8 37. Уравнение моментов относительно движущегося начала и движущейся оси 8 38. Законы сохранения и симметрия пространства и времени ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ 8 39.

Кинема! ика гармонического колебательного движения 8 40. Гармонические колебания груза на пружине В 4!. Физический маятник 8 42. Вифилярный и трифилярный подвесы 9 43. Адиабатические инварианты МЕХАНИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА 8 44. Твердое тело в механике. Уравнения движения и равновесия твердого тела 8 46.

Угловая скорость как вектор. Сложение вращений 'Вч 47. Теорема Эйлера. Общее движение твердого тела 8 48. Скатывание тел с наклонной плоскости...... 8 49. Гироскопы. Движение свободного гироскопа 143 151 !55 !57 168 181 182 !84 !86 215 216 220 224 234 242 245 248 258 262 278 ОГДАВДВННВ 8 50. Гироскоп под действием сил.

Приближенная теория 284 8 51. Применения гироскопов 8 52. Основы точной теории симметричного гироскопа 9 53. Тензор и эллипсоид инерции 8 54. Вращение твердого тела по инерции вокруг неподвижной точки 298 305 311 315 ГЛАВА У!П ТЯГОТЕНИЕ э 55. Законы Кеплера и закон всемирного тяготения 321 334 337 342 женин 9 58. Вычисление параметров орбиты 9 59. Учет движения Солнца 9 60. Применение закона всемирного тяготения к проблеме земной тя- 345 347 жести 9 61.

Космические скорости 8 62. Вывод законов движения планет из закона всемирного тяготения Ньютона . 353 ГЛАВА 1Х ДВИЖЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО НЕИНЕРЦИАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОТСЧЕТА 8 63. Силы инерции при ускоренном поступателыюм движении системы отсчета 356 9 64. Силы инерции при ускоренном произвольном движении системы 360 отсчета 9 65. Уравнение относительного движения материальной точки в грави- тационном поле Земли с учетом ее вращения В 66. Вес и взвешивание тел 371 373 9 67. Отклонение падающих тел от направления подвсса э 68.

Маятник Фуко 9 69. Приливы . 377 380 385 8 70. Гравитационная масса и обобщенный закон Галилея......... 8 71. Принцип эквивалентности гравитационных сил и сил инерции .. 9 72. Гравитационное смещение спектральных линий............ 391 397 401 ГЛАВА Х МЕХАНИКА УПРУГИХ ТЕЛ 8 73.

Идеально упругис тела 9 74. Упругие напряжения 9 75. Растяжение и сжатие стержней 8 76. Деформации прямоугольного параллелепипеда под действием взаимно перпендикулярных сил . 9 77. Всестороннее и одностороннее растяжение и сжатие ~ 78. Сдвиг .

8 79. Кручение 1 80. Изгиб . 404 405 409 грех 415 417 420 422 426 8 56. Ускорение планет и комет при движении по коническим сечениям 331 8 57. Условия эллиптического, параболического и гиперболического дви- ОГЛАВЛЕНИЕ ь 81. Скорость распространения продольных упругих возмущений в стержнях В 82. Применения принципа суперпозипии...,,.............. 8 83.

Скорости распространения продольных и поперечных возмущений в неограниченной среде 8 84. Скорость распространения поперечных возмущений в натянутом шнуре ь 85. Скорость распространения звука в жидкостях и газах 435 441 447 450 452 ГЛАВА Х! МЕТОДЫ ПОДОБИЯ И РАЗМЕРНОСТИ 86. Размерность и системы единиц . 87. Формула размерности 88.

Правило размерное!и 456 458 463 ГЛАВА Х!! МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ 89, Общие свойства жидкостей и газов ........,....,..... 468 90. Основные уравнения равновесия и движения жидкостей ..... 472 9!. Гидростатика несжимаемой жидкости.................. 475 92, Барометрическая формула 484 93. Кинематическое описание движения жидкости............ 487 94. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли 489 95. Примеры на применение уравнения Бернулли.

Формула Торричелли 496 96. Вязкость 499 97. Стационарное течение жидкости по прямолинейной трубе. Формула Пуазейля 506 98. Законы гидродинамического подобия................... 511 99. Турбулентность и гидродинамическая неустойчивость....... 516 8 100. Парадокс Даламбера. Разрывные течения ...............

520 й 1О!. Применение теории размерности 525 8 102. Потенциальные и вихревые движения .................. 527 В!03. Пограничный слой иявлениеотрыва................... 530 9 104. Подъемная сила крыла самолета 536 8 105. Эффект Магнуса 541 ПРИЛОЖЕНИЕ 468 ИМЕННОЙ УКАЗАГЕЛЬ ................ 554 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 555 ПРЕДИСЛОВИЕ К ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЮ Четвертое издание первого тома выходит уже после смерти создателя фундаментального «Общего курса физики», выдающегося педагога и подвижника-ученого Д. В.

Сивухина. За многие годы, прошедшие со дня опубликования первого издания, книга стала неотъемлемой частью учебного процесса в вузах, готовящих инженеров по специальностям, требующим глубокой подготовки по физике. За эти годы книга нисколько не устарела и не потеряла своей привлекательности, поскольку автор акцентирует внимание читателя не на описательной стороне физических демонстраций, а на физическом смысле рассматриваемых явлений н понятий физики. Данное учебное пособие выгодно отличает стройность и ясность логических построений.

Широкий охват рассматриваемых вопросов при их глубоком изучении делает книгу сравнимой с физической энциклопедией. Четвертое издание ничем не отличается от третьего, вышедшего в издательстве «Наука» в !989 г. В текст лишь внесены необходимые несущественные уточнения с целью исправления допущенных опечаток. Издательство МФТИ ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ Третье издание первого тома выходит уже после написания всех пяти томов «Общего курса физики», поэтому автор имел возможность внимательно просмотреть весь первый том и внести в него изменения, которые, по его мнению, улучшили изложение. Впрочем, план и построение курса остались прежними.

Кое-что добавлено, исключено и заменено. Общее число и нумерация параграфов и пунктов остались без изменения. Для третьего издания книга была тщательно прорецензирована профессором С. А. Ахмановым и доцентом С. С. Чесноковым, которые сделали ряд существенных замечаний, учтенных автором. Выражаю им искреннюю благодарность. ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ Основное содержание предлагаемого курса составляет расширенное изложение лекций по физике, которые автор читал в течение многих лет (начиная с 1956 г.) в Московском физико-техническом институте. Общий план лекционного курса, а также основной подход к изложению принципиальных вопросов физики на протяжении всех лет менялись мало. Однако с каждым годом курс обновлялся включением новых вопросов частного порядка и примеров; многие ранее рассматривавшиеся вопросы при этом исключались.

Делалось это не по принципиальным соображениям, а нз-за недостатка времени. В настоящий курс вошли практически все вопросы, излагавшиеся на лекциях в разные годы. Вошли также и такие вопросы, которые па лекциях не излагались. Опи занимают около 10 — 15;4 текста. Кроме того, включено много задач с ответами или подробными решениями. Весь этот материал может оказать пользу студентам при углубленном изучении физики и преподавателям при проведении семинарских занятий. Он, как надеется автор, будет способствовать развитию у студентов навыков физического мышления и умения самостоятельно ставить и решать принципиальные вопросы и конкретные физические задачи, что и является главной целью предлагаемого руководства.

Разумеется, не весь этот материал является обязательным. Для удобства читателя основной материал крупным шрифтом, вспомогательный — мелким, В устном преподавании большое внимание уделялось лекционным демонстрациям. Лекционные демонстрации, а также лабораторные работы являются наилучшим средством для наглядного ознакомления студентов с физическими явлениями. Их не может заменить никакое самое образное и точное описание явления.