В.А. Алешкевич, Л.Г. Деденко, В.А. Караваев - Механика (1114476)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

УДК 531/534(075.8)ББК 22.2я73А 45А л е ш к е в и ч В. А., Д е д е н к о Л. Г., К а р а в а е в В. А. Курс общей физики.Механика / Под ред. В. А. Алешкевича. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. — 472 с. —ISBN 978-5-9221-1271-0.Учебник представляет собой первую часть серии «Университетский курс общей физики»,предназначенную для студентов физических специальностей вузов. Отличительная его особенность — многоуровневая концепция изложения важнейших экспериментальных фактов и основтеории физических явлений с учетом современных научных достижений. Учебник включаетследующие основные разделы: кинематика и динамика, основы релятивистской механики,механика твердого тела, механика сплошных сред, колебания и волны.Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Физика».Р е ц е н з е н т ы:кафедра общей и молекулярной физики Уральского государственного университета(зав. кафедрой проф. С.

Ф. Борисов);проф. А. В. Аганов (зав. кафедрой общей физики Казанского государственного университета)ISBN 978-5-9221-1271-0c ФИЗМАТЛИТ, 2011c В. А. Алешкевич, Л. Г. Деденко, В. А. Караваев,2011ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅÓ÷åáíèê ÿâëÿåòñÿ ïåðâûì èçäàíèåì ñåðèè «Óíèâåðñèòåòñêèé êóðñ îáùåéôèçèêè» è ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñòóäåíòîâ ôèçè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé âóçîâ. Êóðñîõâàòûâàåò ÷åòûðå ðàçäåëà: «Ìåõàíèêà», «Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà»,«Ýëåêòðè÷åñòâî è ìàãíåòèçì» è «Îïòèêà».

Îí ñîîòâåòñòâóåò íîâûì ó÷åáíûìïðîãðàììàì, ðàçðàáîòàííûì íà ôèçè÷åñêîì ôàêóëüòåòå Ìîñêîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà èì. Ì.Â.Ëîìîíîñîâà, è îòðàæàåò ñîâðåìåííûå òåíäåíöèè è òåõíîëîãèè ôèçè÷åñêîãî îáðàçîâàíèÿ.Ó÷åáíèê ïðåäñòàâëåí â âèäå 24 òåìàòè÷åñêèõ ëåêöèé. Ëåêöèè ïî êàæäîéòåìå íà÷èíàþòñÿ, êàê ïðàâèëî, ñ äåìîíñòðàöèè îñíîâíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõôàêòîâ, êîòîðûå çàòåì àíàëèçèðóþòñÿ è îáîáùàþòñÿ â âèäå ôèçè÷åñêèõ çàêîíîâè ñîîòíîøåíèé. Òàêîé «ýêñïåðèìåíòàëüíûé» ïîäõîä ê èçëîæåíèþ ìàòåðèàëàçàêðåïëÿåòñÿ ïðè âûïîëíåíèè ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò, öåëü êîòîðûõ — ïðèâèòüñòóäåíòàì íàâûêè ñàìîñòîÿòåëüíîé ïîñòàíîâêè è ðåøåíèÿ ôèçè÷åñêèõ ïðîáëåì,ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé, êîìïüþòåðíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ,à òàêæå îáó÷èòü èõ ìåòîäàì èíòåðïðåòàöèè è àíàëèçà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ.Áîëåå ãëóáîêîå ïîíèìàíèå ñóòè îñíîâíûõ ôèçè÷åñêèõ ÿâëåíèé è çàêîíîìåðíîñòåé äîñòèãàåòñÿ íà ñåìèíàðñêèõ çàíÿòèÿõ è â ïðîöåññå ñàìîñòîÿòåëüíîéðàáîòû.Êàæäàÿ ëåêöèÿ ñîäåðæèò ìàòåðèàë áàçîâîãî (ïåðâîãî) óðîâíÿ, ñîîòâåòñòâóþùèé ïðîãðàììå êóðñà è èçëàãàåìûé ïî÷òè â ïîëíîì îáúåìå â àóäèòîðèè.Ñòóäåíòû, êîòîðûå ëåãêî óñâàèâàþò áàçîâûé ìàòåðèàë, èìåþò âîçìîæíîñòüïîëó÷èòü äîïîëíèòåëüíûå çíàíèÿ, ðàñøèðÿþùèå èõ âçãëÿä íà ìíîãîîáðàçèåìåõàíè÷åñêèõ ÿâëåíèé, ïðîòåêàþùèõ íà Çåìëå, â Ìèðîâîì îêåàíå è àòìîñôåðå. ñâÿçè ñ ýòèì êàæäàÿ ëåêöèÿ ñîäåðæèò ìàòåðèàë âòîðîãî óðîâíÿ, èçëîæåíèåêîòîðîãî ïðîâîäèòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðîñòåéøèõ ìîäåëåé è äåòàëüíûìîáúÿñíåíèåì ôèçè÷åñêîãî ñìûñëà ðÿäà ìàòåìàòè÷åñêèõ ïîíÿòèé è îïåðàöèé.Ýòî íåñîìíåííî îáëåã÷èò ñòóäåíòó çíàêîìñòâî ñî ìíîãèìè ÿâëåíèÿìè è ñïîñîáàìè èõ ìàòåìàòè÷åñêîãî îïèñàíèÿ ïðè äàëüíåéøåì èçó÷åíèè êóðñàòåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè.Âñå ëåêöèè ñãðóïïèðîâàíû â 5 ðàçäåëîâ: êèíåìàòèêà è äèíàìèêà (ëåêöèè1 — 6); îñíîâû ðåëÿòèâèñòñêîé ìåõàíèêè (ëåêöèè 7—10); ìåõàíèêà òâåðäîãîòåëà (ëåêöèè 11 —14); ìåõàíèêà ñïëîøíûõ ñðåä (ëåêöèè 15—18), êîëåáàíèÿè âîëíû (ëåêöèè 19 — 24).

Èçäàíèþ êíèãè ïðåäøåñòâîâàëè ó÷åáíûå ïîñîáèÿ,êîòîðûå ïðîøëè óñïåøíóþ àïðîáàöèþ â ðÿäå êëàññè÷åñêèõ óíèâåðñèòåòîâè äðóãèõ âóçàõ Ðîññèè.Àâòîðû ñ÷èòàþò ñâîèì äîëãîì âûðàçèòü áëàãîäàðíîñòü àêàäåìèêó ÐÀÍ,ïðîô. Î.Â.Ðóäåíêî, ïðîô. Â.Ï.Ìèòðîôàíîâó, ïðîô. Ê.Â.Ïîêàçååâó, ïðîô.Â.È.Áàëàêøèþ è äîö. Å. Â. Âîðîíèíîé çà ïîìîùü, îêàçàííóþ ïðè îáñóæäåíèèîòäåëüíûõ òåì, âõîäÿùèõ â îáëàñòü èõ ïðîôåññèîíàëüíûõ èíòåðåñîâ, à òàêæåïðèçíàòåëüíû ïðîô.

Â.Ï.Êàíäèäîâó, äîö. Ñ.Ñ.×åñíîêîâó è äîö. Ñ.À.Øëåíîâó çàïðåäîñòàâëåííûå ðåçóëüòàòû ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ èçîáðàæåíèÿ ãëàâíîãîçäàíèÿ ÌÃÓ ñ ó÷åòîì àòìîñôåðíûõ òóðáóëåíòíûõ èñêàæåíèé.Èçäàíèå äàííîé êíèãè áûëî áû íåâîçìîæíî áåç ó÷àñòèÿ Å.À.Âåøíÿêîâîé,Ì.Ï.Âèíîãðàäîâà, Þ.À.Êîêøàðîâà, À.Â.Ñåëèâåðñòîâà, Ì.Â.Ñåìåíîâà,Á.Â.Òðóáèöèíà è À.À.ßêóòû.Àâòîðû ñ îñîáîé òåïëîòîé âñïîìèíàþò óøåäøåãî èç æèçíè ïðîô. Ë.Â.

Ëåâøèíà, ñûãðàâøåãî áîëüøóþ ðîëü â ñîçäàíèè ýòîé êíèãè.Àâòîðû òàêæå ïðèçíàòåëüíû äåêàíó ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà Êàçàíñêîãîãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà, çàâ. êàôåäðîé îáùåé ôèçèêè ïðîô. À. Â. Àãàíîâó,äåêàíó ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà Óðàëüñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà, çàâ.êàôåäðîé ôèçèêè íèçêèõ òåìïåðàòóð ïðîô. À. Í. Áàáóøêèíó è çàâ. êàôåäðîéîáùåé è ìîëåêóëÿðíîé ôèçèêè Óðàëüñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà ïðîô.Ñ.Ô.Áîðèñîâó çà ïîëåçíûå çàìå÷àíèÿ.ÐÀÇÄÅË 1ÊÈÍÅÌÀÒÈÊÀ È ÄÈÍÀÌÈÊÀËÅÊÖÈß 1Çàäà÷à ìåõàíèêè.

Ìåõàíèêà (îò ãðå÷. μηχανη — ìàøèíà, êîíñòðóêöèÿ) —íàóêà, èçó÷àþùàÿ ïåðåìåùåíèÿ òåë èëè èõ ÷àñòåé îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà.Çàäà÷à ìåõàíèêè — ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå ðàçëè÷íûõ äâèæåíèé,îáîáùåíèå ïîëó÷åííûõ äàííûõ â âèäå çàêîíîâ, íà îñíîâàíèè êîòîðûõ ìîæíîïðåäñêàçàòü õàðàêòåð äâèæåíèÿ â êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå.Äâèæåíèå âñåõ ìàòåðèàëüíûõ òåë ïðîèñõîäèò â ïðîñòðàíñòâå è âî âðåìåíè.Êðîìå òîãî, âñå òåëà èìåþò ñâîè ñîáñòâåííûå ðàçìåðû è ñòðóêòóðó è çàíèìàþò îïðåäåëåííîå ìåñòî â ïðîñòðàíñòâå. Ñ òå÷åíèåì âðåìåíè è ðàçìåðû, è ñòðóêòóðà, è âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå òåë ìîãóò èçìåíÿòüñÿ.

ßñíî, ÷òî äëÿ ýêñïåðèìåíòàëüíîãî èçó÷åíèÿ äâèæåíèé íàäî óìåòü îïðåäåëÿòü ðàçìåðû òåë, ïðîñòðàíñòâåííûå êîîðäèíàòû è âðåìÿ.Äëÿ îáîáùåíèÿ ïîëó÷åííûõ äàííûõ â âèäå òåõ èëè èíûõ çàêîíîìåðíîñòåéíåîáõîäèìî èìåòü ïðåäñòàâëåíèå êàê î ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè, òàêè î õàðàêòåðèñòèêàõ ñàìèõ òåë. Ïðèíöèïèàëüíî âàæíûì ïðè ýòîì ÿâëÿåòñÿóìåíèå ñòðîèòü îïðåäåëåííóþ ôèçè÷åñêóþ ìîäåëü ÿâëåíèÿ. Ïîýòîìó ïðåæäå÷åì ïåðåéòè ê ðàññìîòðåíèþ îñíîâíûõ çàêîíîâ ìåõàíèêè è ìåòîäîâ ðåøåíèÿêîíêðåòíûõ çàäà÷ êèíåìàòèêè è äèíàìèêè, ìû êðàòêî ïîçíàêîìèìñÿ, âîïåðâûõ, ñ ìîäåëüíûì õàðàêòåðîì îñíîâíûõ ïðåäñòàâëåíèé ìåõàíèêè, âîâòîðûõ, — ñ ñîâðåìåííûìè ïðåäñòàâëåíèÿìè î âàæíåéøèõ ñâîéñòâàõ ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè è, â-òðåòüèõ, — ñ ïðîöåäóðîé èçìåðåíèÿ îñíîâíûõ ìåõàíè÷åñêèõ âåëè÷èí (äëèíû, âðåìåíè, ìàññû).Ìîäåëüíûé õàðàêòåð ôèçè÷åñêèõ ïðåäñòàâëåíèé.

 ðåàëüíîì ìèðå ñâÿçè ìåæäóÿâëåíèÿìè è ïðåäìåòàìè ñòîëü ìíîãîîáðàçíû, ÷òî îõâàòèòü èõ âñå íåâîçìîæíî.Åñòåñòâåííî, ìû âûäåëÿåì ëèøü òå îñîáåííîñòè, êîòîðûå êàæóòñÿ íàì íàèáîëåå ñóùåñòâåííûìè, è îòáðàñûâàåì âñå âòîðîñòåïåííîå. Òàê ñîçäàåòñÿ ìîäåëü,êîòîðàÿ åñòü ëèøü áîëåå èëè ìåíåå òî÷íîå îòîáðàæåíèå ðåàëüíîñòè. Îòáðîñèòüâñå íåñóùåñòâåííîå — âàæíåéøèé ýëåìåíò ôèçè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ. Ê ñîæàëåíèþ, íå ñóùåñòâóåò ðåöåïòà, ñëåäóÿ êîòîðîìó ìîæíî áûëî áû âûäåëèòü âèññëåäóåìîì ÿâëåíèè ãëàâíîå è îòáðîñèòü âñå âòîðîñòåïåííîå.

Çäåñü äîëæíûñêàçàòü ñâîå ñëîâî îïûò è ôèçè÷åñêàÿ èíòóèöèÿ èññëåäîâàòåëÿ.Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ìû õîòèì îïèñàòü ïîëåò àðòèëëåðèéñêîãî ñíàðÿäà. Çíàÿíà÷àëüíóþ ñêîðîñòü è ñ÷èòàÿ ïîëå òÿæåñòè îäíîðîäíûì, ìîæíî ðàññ÷èòàòüòðàåêòîðèþ ñíàðÿäà. Ýòà òðàåêòîðèÿ áóäåò, îäíàêî, îòëè÷àòüñÿ îò ðåàëüíîé.Ðàçëè÷èå ìîæíî óìåíüøèòü, åñëè óòî÷íèòü ìîäåëü: ó÷åñòü ñîïðîòèâëåíèåâîçäóõà, âåòåð, íåîäíîðîäíîñòü ïîëÿ òÿæåñòè è âðàùåíèå Çåìëè (ïðè áîëüøîé äàëüíîñòè ïîëåòà), âðàùåíèå ñíàðÿäà è ò. ä.  èòîãå ìîæíî âûÿâèòü òå5ôàêòîðû, êîòîðûå áóäóò îêàçûâàòü íàèáîëüøåå âëèÿíèå íà ðàññìàòðèâàåìîåäâèæåíèå, è äîáèòüñÿ òîãî, ÷òî ðàñ÷åòû ïî ïðèíÿòîé ìîäåëè äàäóò áîëåå õîðîøåå ñîâïàäåíèå ñ ðåçóëüòàòàìè ðåàëüíîé ñòðåëüáû.Òàêèì îáðàçîì, ó÷åò íàèáîëåå ñóùåñòâåííûõ ôàêòîðîâ è îòáðàñûâàíèå âñåãî íåñóùåñòâåííîãî ñâîäèòñÿ ê èäåàëèçàöèè ðåàëüíîé ñèòóàöèè è ñîçäàíèþîïðåäåëåííîé ôèçè÷åñêîé ìîäåëè. Ïðè ýòîì èñïîëüçóåòñÿ öåëûé ðÿä àáñòðàêöèé (àáñòðàêòíûõ ïîíÿòèé), ñâÿçàííûõ ñ èäåàëèçàöèåé òåõ èëè èíûõ îáúåêòîâèëè ïðîöåññîâ.

Ïðèìåðàìè àáñòðàêöèé, âñòðå÷àþùèõñÿ â ìåõàíèêå, ÿâëÿþòñÿ:ìàòåðèàëüíàÿ òî÷êà, ïðÿìîëèíåéíîå ðàâíîìåðíîå äâèæåíèå, àáñîëþòíî òâåðäîå òåëî, àáñîëþòíî óïðóãèé óäàð, ãàðìîíè÷åñêèå êîëåáàíèÿ, íåñæèìàåìàÿ èíåâÿçêàÿ æèäêîñòü è äð.Äëÿ îïèñàíèÿ îäíîãî è òîãî æå îáúåêòà â ðàçíûõ ñèòóàöèÿõ ìîãóò áûòüèñïîëüçîâàíû ðàçíûå àáñòðàêòíûå ïîíÿòèÿ.

Íàïðèìåð, Çåìëþ ìîæíî ñ÷èòàòüìàòåðèàëüíîé òî÷êîé â Ñîëíå÷íîé ñèñòåìå, íî ïî îòíîøåíèþ ê èñêóññòâåííîìó ñïóòíèêó åå â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê îäíîðîäíûé ìàññèâíûé øàð.  ñëåäóþùåì ïðèáëèæåíèè íåîáõîäèìî ó÷åñòü ðåàëüíóþôîðìó Çåìëè è íåðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå ìàññû ïî åå îáúåìó. Ïðè èçó÷åíèè ðàçëè÷èé â óñêîðåíèè ñâîáîäíîãî ïàäåíèÿ íà ïîëþñå è íà ýêâàòîðå ñóùåñòâåííûìè îêàçûâàþòñÿ ïðèïëþñíóòîñòü Çåìëè ñ ïîëþñîâ è åå âðàùåíèå âîêðóã îñè.Âñå ìîäåëè, ñîçäàâàåìûå ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçëè÷íûõ àáñòðàêöèé, èìåþòïðèíöèïèàëüíî ïðèáëèæåííûé õàðàêòåð è ñïðàâåäëèâû ëèøü äëÿ òîé ãðóïïûÿâëåíèé, äëÿ êîòîðîé îíè ñîçäàíû.

Ìåõàíèêà Íüþòîíà, î êîòîðîé ïîéäåò ðå÷üíèæå, — ýòî êëàññè÷åñêàÿ íåðåëÿòèâèñòñêàÿ ìåõàíèêà, îíà èçó÷àåò äîñòàòî÷íî ìåäëåííûå äâèæåíèÿ òåë ñ äîñòàòî÷íî áîëüøèìè ìàññàìè. Êëàññè÷åñêèåïðåäñòàâëåíèÿ î äâèæåíèè íåïðèìåíèìû ê ÿâëåíèÿì ìèêðîìèðà — òàì íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêèå ïîäõîäû. Äëÿ îáúåêòîâ, äâèæóùèõñÿ ñî ñêîðîñòÿìè, ñðàâíèìûìè ñî ñêîðîñòüþ ñâåòà (íàïðèìåð, ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö â óñêîðèòåëå), òàêæå äîëæåí áûòü èñïîëüçîâàí èíîé — ðåëÿòèâèñòñêèé ïîäõîä, îñíîâàííûé íà òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè.

Ïðè ýòîì ìåõàíèêàÍüþòîíà ÿâëÿåòñÿ ïðåäåëüíûì ñëó÷àåì ðåëÿòèâèñòñêîé è êâàíòîâîé ìåõàíèêè.Èñïîëüçóÿ òå èëè èíûå àáñòðàêòíûå ïîíÿòèÿ, íå ñëåäóåò çàáûâàòü î êðèòåðèÿõ èõ ïðèìåíèìîñòè. Ïîäîáíûé êðèòåðèé äîëæåí áûòü ñôîðìóëèðîâàí òàê:åñëè íåêîòîðàÿ âåëè÷èíà à = À, òî ìîæíî èñïîëüçîâàòü ìîäåëü ñ à = 0 (ïðèìåð:ïðåíåáðåæåíèå ìàññîé íèòè ïî ñðàâíåíèþ ñ ìàññîé ãðóçà âî ìíîãèõ ìåõàíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ). Ïîäîáíûé êîëè÷åñòâåííûé êðèòåðèé íå âñåãäà óäàåòñÿ ñðàçóè ëåãêî ñôîðìóëèðîâàòü, íî îí âñåãäà ñóùåñòâóåò.

Íàïðèìåð, ïðè ïîñòðîåíèèìîäåëåé ìåõàíè÷åñêèõ ñèñòåì âàæíåéøåé àáñòðàêöèåé ÿâëÿåòñÿ ïîíÿòèå ìàòåðèàëüíîé òî÷êè — òåëà, â ãåîìåòðè÷åñêîì ñìûñëå ýêâèâàëåíòíîãî ìàòåìàòè÷åñêîé òî÷êå, íî îáëàäàþùåãî ìàññîé. Ïðè ýòîì ðàçìåðû à òåëà äîëæíû áûòüìíîãî ìåíüøå õàðàêòåðíîãî ðàññòîÿíèÿ À, íà êîòîðîì ðàññìàòðèâàåòñÿ åãîäâèæåíèå.  ìîäåëè àáñîëþòíî òâåðäîãî òåëà äåôîðìàöèÿ à, âîçíèêàþùàÿ ïðèòåõ èëè èíûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ, äîëæíà áûòü ìíîãî ìåíüøå õàðàêòåðíîãî ðàçìåðà òåëà À.ßñíî, ÷òî ìîäåëü òîãî èëè èíîãî ÿâëåíèÿ äîëæíà àäåêâàòíî îòðàæàòü ñâîéñòâà, îáíàðóæèâàåìûå â îïûòå.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги