1611143575-9594eae618314f5037b2688bf71c4d71 (825039), страница 2
Текст из файла (страница 2)
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 исключалнсь. Делалось это не по принципиальным соображениям, а из-за недостатка времени. В настоящий курс вошли практически все вопросы, излагавшиеся на лекциях в разные годы.
Вошли также и такие вопросы, которые на лекциях не излагались. Онн занимают около 10 — 150й 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 н конкретные физические задачи, что и является главной целью предлагаемого руководства. Разумеется, не весь этот материал является обязательным.
Для удобства читателя основные вопросы напечатаны крупным шрифтом, все остальные — петитом. В устном преподавании большое внимание уделялось лекционным демонстрациям. Лекционные демонстрации, а также лабораторные работы, являются наилучшим средством для ознакомления студентов с физическими явлениями. Их не может заменить никакое самое образное и точное описание явления. Лекционные ПРЕДИСЛОВИЕ демонстрации, как очень важная и неотъемлемая часть лекционного курса, дают необходимый опытный материал, на основе которого вводятся физические понятия и обобщения, формулируются и уясняются физические законы и принципы.
Кроме того, они оживляют читаемый курс и придают ему эстетическую привлекательность. В печатном курсе изложение носит несколько иной характер. Много демонстраций опущено, а описание остальных дано схематично без указания технических и экспериментальных подробностей. На первый план выступает логическая сторона предмета. Главное внимание обращается на выяснение физического смысла и содержания основных положений и понятий физики.
Много внимания уделяется установлению границ применимости физических законов, а также идеализированных моделей и схем, применяемых в физике. В предлагаемом томе курса физики дано систематическое изложение физических основ классической нерелятивистской механики. Однако излагать физические основы механики без всякой связи с другими разделами физики невозможно. Поэтому уже в первом томе дается некоторое представление об идеях теории относительности и квантовой механики.
Без этого невозможно точно установить границы применимости классической нерелятивистской механики. Необходимые сведения из квантовой механики даны кратко без какого бы то ни было обоснования и обсуждения. О релятивистской механике или механике теории относительности говорится более подробно. В основу изложения положена зависимость массы от скорости, рассматриваемая как экспериментальный факт, Этого достаточно не только для качественного рассмотрения, но и для количественного решения простейших задач, примеры которых приводятся в книге. Однако систематическое изложение вопросов релятивистской и квантовой механик будет дано в других томах курса — после изложения электрических и оптических явлений, В следующих томах курса предполагается изложить термодинамику, молекулярную физику, электричество, оптику, атомную и ядерную физику.
Основной системой единиц, принятой в курсе, является система СГС. В механике она по существу не отличается от Международной ПРЕДИСЛОВИЕ системы единиц СИ. Различие между ними здесь чисто количественное и сводится к различному выбору масштабов единиц длины и массы (вместо сантиметра в системе СИ используется метр, вместо грамма — килограмм).
Это не сказывается на смысле физических понятий и виде физических формул, а потому в механике обе системы одинаково удобны. Не так обстоит дело в электродинамике. В системе СИ электрическое состояние вакуума характеризуется четырьмя векторами: напряженностью и индукцней электрического поля Е и В, напряженностью и индукцией магнитного поля Н и В. Это с физической точки зрения является ненужным и противоестественным усложнением. В вакууме достаточно двух векторов, вводимых в системе СГС.
В системе СГС все четыре вектора Е, В, Н, Р имеют одинаковую размерность. В системе СИ их размерности разные. Эта также противоестественно, поскольку электрическое н магнитное поля тесно связаны между собой. В наиболее общем виде связь между ними устанавливается в релятивистской электродинамике, Векторы Е и В, а также Н и Р оиа объединяет в четырехмерные антисимметричные тензоры. При составлении таких тензоров в системе СИ надо вводить специальные размерные множители для уравнивания размерностей их компонентов. Это также ненужное усложнение.
Можно указать только одно преимущество электротехнической системы СИ по сравнению с физической системой СГС. В систему СИ органически входят ампер, вольт, ом и все производные этих единиц, получившие благодаря историческим случайностям широкое распространение в электротехнике. Это преимущество практическое, но не принципиальное. Однако чисто измерительные вопросы будут занимать в настоящем курсе ничтожное место.
Ради них нет смысла приносить в жертву стройность и логичность физических понятий и формул, коими характеризуется система СГС. Появление настоящего курса было бы невозможно, если бы профессор Г. С. Горелик, возглавлявший кафедру физики Московского физико-технического института, не привлек автора к чтению лекций по общему курсу физики.
Автор обсуждал с ним различные вопросы физики и ее преподавания. Демонстрации для лекций готовили и осуществляли моиассистеиты: М. И. Маклаков, В. А. Кузнецова, Е. Н. Морозов, В. П. Молчанов, Л. Д. Кудряшева, Г. Н. Фрейберг. Хотя далеко го пРедислОВие не все нз этих демонстраций описаны в курсе, все они дали ценный материал, использованный при его написании. Значительная часть задач, включенных в курс, предлагалась студентам на письменных экзаменах, а затем использовалась на семинарских занятиях. В их составлении принимали участие многие преподаватели кафедры физики МФТИ. Рукопись настоящего тома была частично просмотрена академиками В.
Л. Гинзбургом, Б. Б. Кадомцевым, М. А. Леонтовичем, Р. 3. Сагдеевым; профессорами С. С. Герштейном и И. А. Яковлевым. Она подверглась внимательному рецензированию и обсуждению на кафедре общей физики для механико-математического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, возглавлявшейся профессором С. П. Стрелковым. Доброжелательная критика, советы и пожелания всех лиц, упомянутых в настоящем предисловии, немало способствовалп улучшению книги. Всем им автор выражает глубокую благодарность. Д. В. Сивухин ВВЕДЕНИЕ 1. При изучении всякого круга явлений очень важно установить основные законы или принципы, с помощью которых можно объяснить все известные явления из рассматриваемого круга, а также предсказать новые. Такой подход к изучению явлений природы получил название метода принципов. Основоположником его в физике является великий Ньютон (1643 — 1727).
Непревзойденным мастером метода принципов был и великий физик Эйнштейн (1879 — 1955) . Сами основные законы или принципы не могут быть доказаны логически. Их доказательством является опыт. Основное значение имеют не столько опыты по непосредственной проверке самих принципов, сколько опыты, в которых проверяются вытекающие из них следствия. В этом смысле основные принципы являются обобщениями опытных факпюв.
Но никакие опыты никогда не охватывают все разнообразие условий, в которых могут протекать явления, а измерения всегда сопровождаются ошибками. Поэтому опытным путгм (а другого пути нет) можно успшновить справедливость принципов лишь в ограниченных пределах и с ограниченной точностью.
При расширении круга изучаемых явлений и повышении точности измерений могут расшириться и эти пределы. Но может случиться, что вне определенных границ основные принципы перестанут быть справедливыми. Тогда возникнет необходимость в их обобщении или замене новыми принципами„имеющими более широкую область применимости.
Старые принципы при этом не утратят своего значения. Но ими можно будет пользоваться только внутри установленной области применимости. Сила и привлекательность метода принципов в том, что весь материал, полученный из основных принципов логическим и математическим путем, является достоверным, конечно, в пределах тех границ, в которых основные принципы доказаны экспериментально, и с той точностью, с которой были выполнены энсперименты. 2. Раньше других разделов физики развилась механика. Механика есть наука о движении и равновесии тгл. В широком смысле слова двизкение материи есть всякое изменение ее.
Однако под движением в механике понимается только простейшая форма его, а именно перемещение тела относите гьно других тел. Принципы механики впервые были сформулированы Ньютоном в его основном сочинении !2 ВВЕДЕНИЕ «Математические начала натуральной философии», первое издание которого вышло в 1687 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
