Corso scolastico di fisica. Fisica

M.: 2010.- 752 pag. M.: 1981.- T.1 - 336 p., T.2 - 288 p.

Il libro del famoso fisico americano J. Orier è uno dei corsi introduttivi alla fisica di maggior successo nella letteratura mondiale, che spazia dalla fisica come materia scolastica fino alla sua descrizione accessibile ultime realizzazioni. Questo libro occupa un posto d'onore sugli scaffali da diverse generazioni. Fisici russi, e per questa edizione il libro è stato notevolmente ampliato e aggiornato. L'autore del libro è uno studente di un eccezionale fisico del 20 ° secolo, vincitore del Nobel E. Fermi - ha tenuto per molti anni il suo corso agli studenti della Cornell University. Questo corso può servire come utile introduzione pratica alle famose Feynman Lectures on Physics e al Berkeley Course in Physics in Russia. Per livello e contenuto, il libro di Orir è già accessibile agli studenti delle scuole superiori, ma potrebbe interessare anche studenti universitari, laureati, insegnanti, nonché tutti coloro che vogliono non solo sistematizzare ed espandere le proprie conoscenze nel campo di fisica, ma anche per imparare a risolvere con successo una vasta gamma di problemi fisici.

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SOMMARIO
Prefazione dell'editore dell'edizione russa 13
Prefazione 15
1. INTRODUZIONE 19
§ 1. Cos'è la fisica? 19
§ 2. Unità di misura 21
§ 3. Analisi delle dimensioni 24
§ 4. Esattezza in fisica 26
§ 5. Il ruolo della matematica nella fisica 28
§ 6. Scienza e società 30
Applicazione. Risposte corrette che non contengono alcuni errori comuni 31
Esercizi 31
Problemi 32
2. MOVIMENTO UNIDIMENSIONALE 34
§ 1. Velocità 34
§ 2. velocità media 36
§ 3. Accelerazione 37
§ 4. Moto uniformemente accelerato 39
Principali risultati 43
Esercizi 43
Problemi 44
3. MOVIMENTO BIDIMENSIONALE 46
§ 1. Traiettorie di caduta libera 46
§ 2. Vettori 47
§ 3. Moto del proiettile 52
§ 4. Moto circolare uniforme 24
§ 5. Satelliti artificiali della Terra 55
Principali risultati 58
Esercizi 58
Problemi 59
4. DINAMICA 61
§ 1. Introduzione 61
§ 2. Definizioni dei concetti fondamentali 62
§ 3. Leggi di Newton 63
§ 4. Unità di forza e di massa 66
§ 5. Forze di contatto (forze di reazione e di attrito) 67
§ 6. Soluzione dei problemi 70
§ 7. Macchina Atwood 73
§ 8. Pendolo conico 74
§ 9. Legge di conservazione della quantità di moto 75
Principali risultati 77
Esercizi 78
Problemi 79
5. GRAVITÀ 82
§ 1. Diritto gravità universale 82
§ 2. Esperimento di Cavendish 85
§ 3. Le leggi di Keplero per i moti planetari 86
§ 4. Peso 88
§ 5. Principio di equivalenza 91
§ 6. Campo gravitazionale interno ad una sfera 92
Principali risultati 93
Esercizi 94
Problemi 95
6. LAVORO ED ENERGIA 98
§ 1. Introduzione 98
§ 2. Lavoro 98
§ 3. Potenza 100
§ 4. Prodotto scalare 101
§ 5. Energia cinetica 103
§ 6. Energia potenziale 105
§ 7. Energia potenziale gravitazionale 107
§ 8. Energia potenziale di una sorgente 108
Principali risultati 109
Esercizi 109
Problemi 111
7. LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA DA
§ 1. Conservazione dell'energia meccanica 114
§ 2. Collisioni 117
§ 3. Conservazione dell'energia gravitazionale 120
§ 4. Diagrammi energia potenziale 122
§ 5. Conservazione dell'energia totale 123
§ 6. L'energia in biologia 126
§ 7. L'energia e l'automobile 128
Principali risultati 131
Applicazione. Legge di conservazione dell'energia per un sistema di N particelle 131
Esercizi 132
Problemi 132
8. CINEMATICA RELATIVISTICA 136
§ 1. Introduzione 136
§ 2. Costanza della velocità della luce 137
§ 3. Dilatazione del tempo 142
§ 4. Trasformazioni di Lorentz 145
§ 5. Simultaneità 148
§ 6. Effetto Doppler ottico 149
§ 7. Il paradosso dei gemelli 151
Principali risultati 154
Esercizi 154
Problemi 155
9. DINAMICA RELATIVISTICA 159
§ 1. Addizione relativistica delle velocità 159
§ 2. Definizione di momento relativistico 161
§ 3. Legge di conservazione della quantità di moto e dell'energia 162
§ 4. Equivalenza di massa ed energia 164
§ 5. Energia cinetica 166
§ 6. Massa e forza 167
§ 7. Teoria generale della relatività 168
Principali risultati 170
Applicazione. Conversione di energia e quantità di moto 170
Esercizi 171
Problemi 172
10. MOVIMENTO ROTAZIONE 175
§ 1. Cinematica del moto rotatorio 175
§ 2. Prodotto vettoriale 176
§ 3. Momento angolare 177
§ 4. Dinamica del moto rotatorio 179
§ 5. Centro di massa 182
§ 6. Solidi e momento d'inerzia 184
§ 7. Statica 187
§ 8. Volani 189
Principali risultati 191
Esercizi 191
Problemi 192
11. MOTO VIBRAZIONALE 196
§ 1. Forza armonica 196
§ 2. Periodo di oscillazione 198
§ 3. Pendolo 200
§ 4. Energia del moto armonico semplice 202
§ 5. Piccole oscillazioni 203
§ 6. Intensità sonora 206
Principali risultati 206
Esercizi 208
Problemi 209
12. TEORIA CINETICA 213
§ 1. Pressione e idrostatica 213
§ 2. Equazione di stato gas ideale 217
§ 3. Temperatura 219
§ 4. Distribuzione uniforme dell'energia 222
§ 5. Teoria cinetica del calore 224
Principali risultati 226
Esercizi 226
Problemi 228
13. TERMODINAMICA 230
§ 1. Prima legge della termodinamica 230
§ 2. Congettura di Avogadro 231
§ 3. Calore specifico 232
§ 4. Dilatazione isotermica 235
§ 5. Espansione adiabatica 236
§ 6. Motore a gas 238
Principali risultati 240
Esercizi 241
Problemi 241
14. SECONDA LEGGE DELLA TERMODINAMICA 244
§ 1. Macchina di Carnot 244
§ 2. Inquinamento termico ambiente 246
§ 3. Frigoriferi e pompe di calore 247
§ 4. Seconda legge della termodinamica 249
§ 5. Entropia 252
§ 6. Inversione temporale 256
Principali risultati 259
Esercizi 259
Problemi 260
15. FORZA ELETTROSTATICA 262
§ 1. Carica elettrica 262
§ 2. Legge di Coulomb 263
§ 3. Campo elettrico 266
§ 4. Linee elettriche 268
§ 5. Teorema di Gauss 270
Principali risultati 275
Esercizi 275
Problemi 276
16. ELETTROSTATICA 279
§ 1. Distribuzione sferica delle cariche 279
§ 2. Distribuzione lineare delle cariche 282
§ 3. Ripartizione dei tributi aerei 283
§ 4. Potenziale elettrico 286
§ 5. Capacità elettrica 291
§ 6. Dielettrici 294
Principali risultati 296
Esercizi 297
Problemi 299
17. CORRENTE ELETTRICA E FORZA MAGNETICA 302
§ 1. Elettricità 302
§ 2. Legge di Ohm 303
§ 3. Circuiti continui 306
§ 4. Dati empirici sulla forza magnetica 310
§ 5. Derivazione della formula della forza magnetica 312
§ 6. Campo magnetico 313
§ 7. Unità di misura campo magnetico 316
§ 8. Trasformazione relativistica delle quantità *8 ed E 318
Principali risultati 320
Applicazione. Trasformazioni relativistiche di corrente e carica 321
Esercizi 322
Problemi 323
18. CAMPI MAGNETICI 327
§ 1. Legge di Ampère 327
§ 2. Alcune configurazioni attuali 329
§ 3. Legge Biot-Savart 333
§ 4. Magnetismo 336
§ 5. Equazioni di Maxwell per le correnti continue 339
Principali risultati 339
Esercizi 340
Problemi 341
19. INDUZIONE ELETTROMAGNETICA 344
§ 1. Motori e generatori 344
§ 2. Legge di Faraday 346
§ 3. Legge di Lenz 348
§ 4. Induttanza 350
§ 5. Energia del campo magnetico 352
§ 6. Circuiti in corrente alternata 355
§ 7. Circuiti RC e RL 359
Principali risultati 362
Applicazione. Contorno a forma libera 363
Esercizi 364
Problemi 366
20. RADIAZIONE E ONDE ELETTROMAGNETICHE 369
§ 1. Corrente di spostamento 369
§ 2. Equazioni di Maxwell in vista generale 371
§ 3. Radiazioni elettromagnetiche 373
§ 4. Radiazione di una corrente sinusoidale piana 374
§ 5. Corrente non sinusoidale; Espansione di Fourier 377
§ 6. Onde viaggianti 379
§ 7. Trasferimento di energia mediante le onde 383
Principali risultati 384
Applicazione. Derivazione dell'equazione d'onda 385
Esercizi 387
Problemi 387
21. INTERAZIONE DELLA RADIAZIONE CON LA MATERIA 390
§ 1. Energia radiante 390
§ 2. Impulso di radiazione 393
§ 3. Riflessione della radiazione di buon conduttore 394
§ 4. Interazione della radiazione con un dielettrico 395
§ 5. Indice di rifrazione 396
§ 6. Radiazione elettromagnetica in un mezzo ionizzato 400
§ 7. Campo di radiazione delle cariche puntiformi 401
Risultati principali 404
Appendice 1. Metodo del diagramma di fase 405
Appendice 2. Pacchetti d'onda e velocità di gruppo 406
Esercizi 410
Problemi 410
22. INTERFERENZA D'ONDE 414
§ 1. Onde stazionarie 414
§ 2. Interferenza di onde emesse da due sorgenti puntiformi 417
§3. Interferenza delle onde da elevato numero fonti 419
§ 4. Reticolo di diffrazione 421
§ 5. Principio di Huygens 423
§ 6. Diffrazione da una sola fenditura 425
§ 7. Coerenza e incoerenza 427
Principali risultati 430
Esercizi 431
Problemi 432
23. OTTICA 434
§ 1. Olografia 434
§ 2. Polarizzazione della luce 438
§ 3. Diffrazione mediante foro rotondo 443
§ 4. Strumenti ottici e loro risoluzione 444
§ 5. Diffrazione 448
§ 6. Ottica geometrica 451
Principali risultati 455
Applicazione. Legge di Brewster 455
Esercizi 456
Problemi 457
24. NATURA ONDULARE DELLA MATERIA 460
§ 1. Fisica classica e moderna 460
§ 2. Effetto fotografico 461
§ 3. Effetto Compton 465
§ 4. Dualità onda-corpuscolo 465
§ 5. Il Grande Paradosso 466
§ 6. Diffrazione elettronica 470
Principali risultati 472
Esercizi 473
Problemi 473
25. MECCANICA QUANTISTICA 475
§ 1. Pacchetti d'onda 475
§ 2. Il principio di indeterminazione 477
§ 3. Particella in una scatola 481
§ 4. Equazione di Schrödinger 485
§ 5. Pozzi potenziali di profondità finita 486
§ 6. Oscillatore armonico 489
Principali risultati 491
Esercizi 491
Problemi 492
26. ATOMO DI IDROGENO 495
§ 1. Teoria approssimata dell'atomo di idrogeno 495
§ 2. Equazione di Schrödinger in tre dimensioni 496
§ 3. Teoria rigorosa dell'atomo di idrogeno 498
§ 4. Momento angolare orbitale 500
§ 5. Emissione di fotoni 504
§ 6. Emissione stimolata 508
§ 7. Modello di Bohr dell'atomo 509
Principali risultati 512
Esercizi 513
Problemi 514
27. FISICA ATOMICA 516
§ 1. Principio di esclusione di Pauli 516
§ 2. Atomi multielettronici 517
§ 3. Tavola periodica elementi 521
§ 4. Radiazione a raggi X 525
§ 5. I legami nelle molecole 526
§ 6. Ibridazione 528
Principali risultati 531
Esercizi 531
Problemi 532
28. MATERIA CONDENSA 533
§ 1. Tipi di comunicazione 533
§ 2. Teoria degli elettroni liberi nei metalli 536
§ 3. Conduttività elettrica 540
§ 4. Teoria delle bande solidi 544
§ 5. Fisica dei semiconduttori 550
§ 6. Superfluidità 557
§ 7. Penetrazione attraverso la barriera 558
Principali risultati 560
Applicazione. Varie applicazioni/?-n-giunzione (in radio e televisione) 562
Esercizi 564
Problemi 566
29. FISICA NUCLEARE 568
§ 1. Dimensioni dei nuclei 568
§ 2. Forze fondamentali agenti tra due nucleoni 573
§ 3. Struttura dei nuclei pesanti 576
§ 4. Decadimento alfa 583
§ 5. Decadimento gamma e beta 586
§ 6. Fissione nucleare 588
§ 7. Sintesi dei nuclei 592
Principali risultati 596
Esercizi 597
Problemi 597
30. ASTROFISICA 600
§ 1. Fonti energetiche delle stelle 600
§ 2. Evoluzione delle stelle 603
§ 3. Pressione quantomeccanica di un gas di Fermi degenere 605
§ 4. Nane bianche 607
§ 6. Buchi neri 609
§ 7. Stelle di neutroni 611
31. FISICA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI 615
§ 1. Introduzione 615
§ 2. Particelle fondamentali 620
§ 3. Interazioni fondamentali 622
§ 4. Interazioni tra particelle fondamentali come scambio di quanti del campo portante 623
§ 5. Simmetrie nel mondo delle particelle e leggi di conservazione 636
§ 6. L'elettrodinamica quantistica come teoria di Gauge locale 629
§ 7. Simmetrie interne degli adroni 650
§ 8. Modello a quark degli adroni 636
§ 9. Colore. Cromodinamica Quantistica 641
§ 10. I quark e i gluoni sono “visibili”? 650
§ 11. Interazioni deboli 653
§ 12. Non conservazione della parità 656
§ 13. Bosoni intermedi e non rinormalizzabilità della teoria 660
§ 14. Modello standard 662
§ 15. Nuove idee: GUT, supersimmetria, superstringhe 674
32. GRAVITÀ E COSMOLOGIA 678
§ 1. Introduzione 678
§ 2. Principio di equivalenza 679
§ 3. Teorie metriche della gravitazione 680
§ 4. Struttura delle equazioni della relatività generale. Soluzioni più semplici 684
§ 5. Verifica del principio di equivalenza 685
§ 6. Come stimare la portata degli effetti della relatività generale? 687
§ 7. Test classici della relatività generale 688
§ 8. Principi fondamentali della cosmologia moderna 694
§ 9. Modello dell'Universo caldo (modello cosmologico “standard”) 703
§ 10. Era dell'Universo 705
§undici. Densità critica e scenari di evoluzione di Friedman 705
§ 12. Densità della materia nell'Universo e massa nascosta 708
§ 13. Scenario dei primi tre minuti dell'evoluzione dell'Universo 710
§ 14. Verso l'inizio 718
§ 15. Scenario inflazionistico 722
§ 16. Enigma materia oscura 726
APPENDICE A 730
Costanti fisiche 730
Alcune notizie astronomiche 730
APPENDICE B 731
Unità di misura fondamentali quantità fisiche 731
Unità di misura delle grandezze elettriche 731
APPENDICE B 732
Geometria 732
Trigonometria 732
Equazione quadratica 732
Alcuni derivati 733
Alcuni integrali indefiniti(fino a una costante arbitraria) 733
Prodotti di vettori 733
Alfabeto greco 733
RISPOSTE AD ESERCIZI E PROBLEMI 734
INDICE 746

Al momento non esiste praticamente alcun settore delle scienze naturali o delle conoscenze tecniche in cui le conquiste della fisica non vengano utilizzate in un modo o nell'altro. Inoltre, questi risultati stanno penetrando sempre più nelle discipline umanistiche tradizionali, il che si riflette nell’inclusione della disciplina “Concetti di scienze naturali moderne” nei programmi di studio di tutte le specializzazioni in discipline umanistiche nelle università russe.
Il libro portato all'attenzione del lettore russo da J. Orir è stato pubblicato per la prima volta in Russia (più precisamente in URSS) più di un quarto di secolo fa, ma, come accade in realtà buoni libri, non ha ancora perso interesse e rilevanza. Il segreto della vitalità del libro di Orir è che riempie con successo una nicchia invariabilmente richiesta dalle nuove generazioni di lettori, soprattutto quelli giovani.
Senza essere un libro di testo nel senso comune del termine - e senza pretese di sostituirlo - il libro di Orir offre una presentazione abbastanza completa e coerente dell'intero corso di fisica a un livello molto elementare. Questo livello non è gravato da matematica complessa e, in linea di principio, è accessibile a ogni scolaretto curioso e laborioso, e in particolare agli studenti.
Uno stile di presentazione semplice e libero che non sacrifica la logica e non evita domande difficili, una selezione ponderata di illustrazioni, diagrammi e grafici, l'uso di un gran numero di esempi e compiti che, di regola, hanno significato pratico e corrispondente all'esperienza di vita degli studenti: tutto ciò rende il libro di Orir uno strumento indispensabile per l'autoeducazione o la lettura aggiuntiva.
Naturalmente, può essere utilizzato con successo come utile aggiunta ai normali libri di testo e manuali di fisica, principalmente nelle lezioni di fisica e matematica, nei licei e nelle università. Il libro di Orir può essere consigliato anche agli studenti junior dell'istruzione superiore. istituzioni educative, in cui la fisica non è una disciplina importante.

M.: 2010.- 752 pag. M.: 1981.- T.1 - 336 p., T.2 - 288 p.

Il libro del famoso fisico statunitense J. Orear è uno dei corsi introduttivi alla fisica di maggior successo nella letteratura mondiale, che spazia dalla fisica come materia scolastica fino alla descrizione accessibile delle sue ultime conquiste. Questo libro ha preso un posto d'onore sugli scaffali di diverse generazioni di fisici russi e per questa edizione il libro è stato notevolmente ampliato e modernizzato. L'autore del libro, uno studente dell'eccezionale fisico del 20 ° secolo, il premio Nobel E. Fermi, ha tenuto per molti anni il suo corso agli studenti della Cornell University. Questo corso può servire come utile introduzione pratica alle famose Feynman Lectures on Physics e al Berkeley Course in Physics in Russia. Per livello e contenuto, il libro di Orir è già accessibile agli studenti delle scuole superiori, ma potrebbe interessare anche studenti universitari, laureati, insegnanti, nonché tutti coloro che vogliono non solo sistematizzare ed espandere le proprie conoscenze nel campo di fisica, ma anche per imparare a risolvere con successo una vasta gamma di problemi fisici.

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SOMMARIO
Prefazione dell'editore dell'edizione russa 13
Prefazione 15
1. INTRODUZIONE 19
§ 1. Cos'è la fisica? 19
§ 2. Unità di misura 21
§ 3. Analisi delle dimensioni 24
§ 4. Esattezza in fisica 26
§ 5. Il ruolo della matematica nella fisica 28
§ 6. Scienza e società 30
Applicazione. Risposte corrette che non contengono alcuni errori comuni 31
Esercizi 31
Problemi 32
2. MOVIMENTO UNIDIMENSIONALE 34
§ 1. Velocità 34
§ 2. Velocità media 36
§ 3. Accelerazione 37
§ 4. Moto uniformemente accelerato 39
Principali risultati 43
Esercizi 43
Problemi 44
3. MOVIMENTO BIDIMENSIONALE 46
§ 1. Traiettorie di caduta libera 46
§ 2. Vettori 47
§ 3. Moto del proiettile 52
§ 4. Moto circolare uniforme 24
§ 5. Satelliti artificiali della Terra 55
Principali risultati 58
Esercizi 58
Problemi 59
4. DINAMICA 61
§ 1. Introduzione 61
§ 2. Definizioni dei concetti fondamentali 62
§ 3. Leggi di Newton 63
§ 4. Unità di forza e di massa 66
§ 5. Forze di contatto (forze di reazione e di attrito) 67
§ 6. Soluzione dei problemi 70
§ 7. Macchina Atwood 73
§ 8. Pendolo conico 74
§ 9. Legge di conservazione della quantità di moto 75
Principali risultati 77
Esercizi 78
Problemi 79
5. GRAVITÀ 82
§ 1. Legge di gravitazione universale 82
§ 2. Esperimento di Cavendish 85
§ 3. Le leggi di Keplero per i moti planetari 86
§ 4. Peso 88
§ 5. Principio di equivalenza 91
§ 6. Campo gravitazionale interno ad una sfera 92
Principali risultati 93
Esercizi 94
Problemi 95
6. LAVORO ED ENERGIA 98
§ 1. Introduzione 98
§ 2. Lavoro 98
§ 3. Potenza 100
§ 4. Prodotto scalare 101
§ 5. Energia cinetica 103
§ 6. Energia potenziale 105
§ 7. Energia potenziale gravitazionale 107
§ 8. Energia potenziale di una sorgente 108
Principali risultati 109
Esercizi 109
Problemi 111
7. LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA DA
§ 1. Conservazione dell'energia meccanica 114
§ 2. Collisioni 117
§ 3. Conservazione dell'energia gravitazionale 120
§ 4. Diagrammi dell'energia potenziale 122
§ 5. Conservazione dell'energia totale 123
§ 6. L'energia in biologia 126
§ 7. L'energia e l'automobile 128
Principali risultati 131
Applicazione. Legge di conservazione dell'energia per un sistema di N particelle 131
Esercizi 132
Problemi 132
8. CINEMATICA RELATIVISTICA 136
§ 1. Introduzione 136
§ 2. Costanza della velocità della luce 137
§ 3. Dilatazione del tempo 142
§ 4. Trasformazioni di Lorentz 145
§ 5. Simultaneità 148
§ 6. Effetto Doppler ottico 149
§ 7. Il paradosso dei gemelli 151
Principali risultati 154
Esercizi 154
Problemi 155
9. DINAMICA RELATIVISTICA 159
§ 1. Addizione relativistica delle velocità 159
§ 2. Definizione di momento relativistico 161
§ 3. Legge di conservazione della quantità di moto e dell'energia 162
§ 4. Equivalenza di massa ed energia 164
§ 5. Energia cinetica 166
§ 6. Massa e forza 167
§ 7. Teoria generale della relatività 168
Principali risultati 170
Applicazione. Conversione di energia e quantità di moto 170
Esercizi 171
Problemi 172
10. MOVIMENTO ROTAZIONE 175
§ 1. Cinematica del moto rotatorio 175
§ 2. Prodotto vettoriale 176
§ 3. Momento angolare 177
§ 4. Dinamica del moto rotatorio 179
§ 5. Centro di massa 182
§ 6. Solidi e momento d'inerzia 184
§ 7. Statica 187
§ 8. Volani 189
Principali risultati 191
Esercizi 191
Problemi 192
11. MOTO VIBRAZIONALE 196
§ 1. Forza armonica 196
§ 2. Periodo di oscillazione 198
§ 3. Pendolo 200
§ 4. Energia del moto armonico semplice 202
§ 5. Piccole oscillazioni 203
§ 6. Intensità sonora 206
Principali risultati 206
Esercizi 208
Problemi 209
12. TEORIA CINETICA 213
§ 1. Pressione e idrostatica 213
§ 2. Equazione di stato di un gas ideale 217
§ 3. Temperatura 219
§ 4. Distribuzione uniforme dell'energia 222
§ 5. Teoria cinetica del calore 224
Principali risultati 226
Esercizi 226
Problemi 228
13. TERMODINAMICA 230
§ 1. Prima legge della termodinamica 230
§ 2. Congettura di Avogadro 231
§ 3. Calore specifico 232
§ 4. Dilatazione isotermica 235
§ 5. Espansione adiabatica 236
§ 6. Motore a benzina 238
Principali risultati 240
Esercizi 241
Problemi 241
14. SECONDA LEGGE DELLA TERMODINAMICA 244
§ 1. Macchina di Carnot 244
§ 2. Inquinamento termico dell'ambiente 246
§ 3. Frigoriferi e pompe di calore 247
§ 4. Seconda legge della termodinamica 249
§ 5. Entropia 252
§ 6. Inversione temporale 256
Principali risultati 259
Esercizi 259
Problemi 260
15. FORZA ELETTROSTATICA 262
§ 1. Carica elettrica 262
§ 2. Legge di Coulomb 263
§ 3. Campo elettrico 266
§ 4. Linee elettriche 268
§ 5. Teorema di Gauss 270
Principali risultati 275
Esercizi 275
Problemi 276
16. ELETTROSTATICA 279
§ 1. Distribuzione sferica delle cariche 279
§ 2. Distribuzione lineare delle cariche 282
§ 3. Ripartizione dei tributi aerei 283
§ 4. Potenziale elettrico 286
§ 5. Capacità elettrica 291
§ 6. Dielettrici 294
Principali risultati 296
Esercizi 297
Problemi 299
17. CORRENTE ELETTRICA E FORZA MAGNETICA 302
§ 1. Corrente elettrica 302
§ 2. Legge di Ohm 303
§ 3. Circuiti continui 306
§ 4. Dati empirici sulla forza magnetica 310
§ 5. Derivazione della formula della forza magnetica 312
§ 6. Campo magnetico 313
§ 7. Unità di misura del campo magnetico 316
§ 8. Trasformazione relativistica delle quantità *8 ed E 318
Principali risultati 320
Applicazione. Trasformazioni relativistiche di corrente e carica 321
Esercizi 322
Problemi 323
18. CAMPI MAGNETICI 327
§ 1. Legge di Ampère 327
§ 2. Alcune configurazioni attuali 329
§ 3. Legge Biot-Savart 333
§ 4. Magnetismo 336
§ 5. Equazioni di Maxwell per le correnti continue 339
Principali risultati 339
Esercizi 340
Problemi 341
19. INDUZIONE ELETTROMAGNETICA 344
§ 1. Motori e generatori 344
§ 2. Legge di Faraday 346
§ 3. Legge di Lenz 348
§ 4. Induttanza 350
§ 5. Energia del campo magnetico 352
§ 6. Circuiti in corrente alternata 355
§ 7. Circuiti RC e RL 359
Principali risultati 362
Applicazione. Contorno a forma libera 363
Esercizi 364
Problemi 366
20. RADIAZIONE E ONDE ELETTROMAGNETICHE 369
§ 1. Corrente di spostamento 369
§ 2. Equazioni di Maxwell in forma generale 371
§ 3. Radiazione elettromagnetica 373
§ 4. Radiazione di una corrente sinusoidale piana 374
§ 5. Corrente non sinusoidale; Espansione di Fourier 377
§ 6. Onde viaggianti 379
§ 7. Trasferimento di energia mediante le onde 383
Principali risultati 384
Applicazione. Derivazione dell'equazione d'onda 385
Esercizi 387
Problemi 387
21. INTERAZIONE DELLA RADIAZIONE CON LA MATERIA 390
§ 1. Energia radiante 390
§ 2. Impulso di radiazione 393
§ 3. Riflessione della radiazione di buon conduttore 394
§ 4. Interazione della radiazione con un dielettrico 395
§ 5. Indice di rifrazione 396
§ 6. Radiazione elettromagnetica in un mezzo ionizzato 400
§ 7. Campo di radiazione delle cariche puntiformi 401
Risultati principali 404
Appendice 1. Metodo del diagramma di fase 405
Appendice 2. Pacchetti d'onda e velocità di gruppo 406
Esercizi 410
Problemi 410
22. INTERFERENZA D'ONDE 414
§ 1. Onde stazionarie 414
§ 2. Interferenza di onde emesse da due sorgenti puntiformi 417
§3. Interferenza di onde provenienti da un gran numero di sorgenti 419
§ 4. Reticolo di diffrazione 421
§ 5. Principio di Huygens 423
§ 6. Diffrazione da una sola fenditura 425
§ 7. Coerenza e incoerenza 427
Principali risultati 430
Esercizi 431
Problemi 432
23. OTTICA 434
§ 1. Olografia 434
§ 2. Polarizzazione della luce 438
§ 3. Diffrazione mediante foro rotondo 443
§ 4. Strumenti ottici e loro risoluzione 444
§ 5. Diffrazione 448
§ 6. Ottica geometrica 451
Principali risultati 455
Applicazione. Legge di Brewster 455
Esercizi 456
Problemi 457
24. NATURA ONDULARE DELLA MATERIA 460
§ 1. Fisica classica e moderna 460
§ 2. Effetto fotografico 461
§ 3. Effetto Compton 465
§ 4. Dualità onda-corpuscolo 465
§ 5. Il Grande Paradosso 466
§ 6. Diffrazione elettronica 470
Principali risultati 472
Esercizi 473
Problemi 473
25. MECCANICA QUANTISTICA 475
§ 1. Pacchetti d'onda 475
§ 2. Il principio di indeterminazione 477
§ 3. Particella in una scatola 481
§ 4. Equazione di Schrödinger 485
§ 5. Pozzi potenziali di profondità finita 486
§ 6. Oscillatore armonico 489
Principali risultati 491
Esercizi 491
Problemi 492
26. ATOMO DI IDROGENO 495
§ 1. Teoria approssimata dell'atomo di idrogeno 495
§ 2. Equazione di Schrödinger in tre dimensioni 496
§ 3. Teoria rigorosa dell'atomo di idrogeno 498
§ 4. Momento angolare orbitale 500
§ 5. Emissione di fotoni 504
§ 6. Emissione stimolata 508
§ 7. Modello di Bohr dell'atomo 509
Principali risultati 512
Esercizi 513
Problemi 514
27. FISICA ATOMICA 516
§ 1. Principio di esclusione di Pauli 516
§ 2. Atomi multielettronici 517
§ 3. Tavola periodica degli elementi 521
§ 4. Radiazione a raggi X 525
§ 5. I legami nelle molecole 526
§ 6. Ibridazione 528
Principali risultati 531
Esercizi 531
Problemi 532
28. MATERIA CONDENSA 533
§ 1. Tipi di comunicazione 533
§ 2. Teoria degli elettroni liberi nei metalli 536
§ 3. Conduttività elettrica 540
§ 4. Teoria delle bande dei solidi 544
§ 5. Fisica dei semiconduttori 550
§ 6. Superfluidità 557
§ 7. Penetrazione attraverso la barriera 558
Principali risultati 560
Applicazione. Varie applicazioni/?-n-giunzione (in radio e televisione) 562
Esercizi 564
Problemi 566
29. FISICA NUCLEARE 568
§ 1. Dimensioni dei nuclei 568
§ 2. Forze fondamentali agenti tra due nucleoni 573
§ 3. Struttura dei nuclei pesanti 576
§ 4. Decadimento alfa 583
§ 5. Decadimento gamma e beta 586
§ 6. Fissione nucleare 588
§ 7. Sintesi dei nuclei 592
Principali risultati 596
Esercizi 597
Problemi 597
30. ASTROFISICA 600
§ 1. Fonti energetiche delle stelle 600
§ 2. Evoluzione delle stelle 603
§ 3. Pressione quantomeccanica di un gas di Fermi degenere 605
§ 4. Nane bianche 607
§ 6. Buchi neri 609
§ 7. Stelle di neutroni 611
31. FISICA DELLE PARTICELLE ELEMENTARI 615
§ 1. Introduzione 615
§ 2. Particelle fondamentali 620
§ 3. Interazioni fondamentali 622
§ 4. Interazioni tra particelle fondamentali come scambio di quanti del campo portante 623
§ 5. Simmetrie nel mondo delle particelle e leggi di conservazione 636
§ 6. L'elettrodinamica quantistica come teoria di Gauge locale 629
§ 7. Simmetrie interne degli adroni 650
§ 8. Modello a quark degli adroni 636
§ 9. Colore. Cromodinamica Quantistica 641
§ 10. I quark e i gluoni sono “visibili”? 650
§ 11. Interazioni deboli 653
§ 12. Non conservazione della parità 656
§ 13. Bosoni intermedi e non rinormalizzabilità della teoria 660
§ 14. Modello standard 662
§ 15. Nuove idee: GUT, supersimmetria, superstringhe 674
32. GRAVITÀ E COSMOLOGIA 678
§ 1. Introduzione 678
§ 2. Principio di equivalenza 679
§ 3. Teorie metriche della gravitazione 680
§ 4. Struttura delle equazioni della relatività generale. Soluzioni più semplici 684
§ 5. Verifica del principio di equivalenza 685
§ 6. Come stimare la portata degli effetti della relatività generale? 687
§ 7. Test classici della relatività generale 688
§ 8. Principi fondamentali della cosmologia moderna 694
§ 9. Modello dell'Universo caldo (modello cosmologico “standard”) 703
§ 10. Era dell'Universo 705
§undici. Densità critica e scenari di evoluzione di Friedman 705
§ 12. Densità della materia nell'Universo e massa nascosta 708
§ 13. Scenario dei primi tre minuti dell'evoluzione dell'Universo 710
§ 14. Verso l'inizio 718
§ 15. Scenario inflazionistico 722
§ 16. Il mistero della materia oscura 726
APPENDICE A 730
Costanti fisiche 730
Alcune notizie astronomiche 730
APPENDICE B 731
Unità di misura delle grandezze fisiche fondamentali 731
Unità di misura delle grandezze elettriche 731
APPENDICE B 732
Geometria 732
Trigonometria 732
Equazione quadratica 732
Alcuni derivati 733
Alcuni integrali indefiniti (fino ad una costante arbitraria) 733
Prodotti di vettori 733
Alfabeto greco 733
RISPOSTE AD ESERCIZI E PROBLEMI 734
INDICE 746

Al momento non esiste praticamente alcun settore delle scienze naturali o delle conoscenze tecniche in cui le conquiste della fisica non vengano utilizzate in un modo o nell'altro. Inoltre, questi risultati stanno penetrando sempre più nelle discipline umanistiche tradizionali, il che si riflette nell’inclusione della disciplina “Concetti di scienze naturali moderne” nei programmi di studio di tutte le specializzazioni in discipline umanistiche nelle università russe.
Il libro portato all'attenzione del lettore russo da J. Orear è stato pubblicato per la prima volta in Russia (più precisamente in URSS) più di un quarto di secolo fa, ma, come accade con i libri davvero buoni, non è ancora perso interesse e pertinenza. Il segreto della vitalità del libro di Orir è che riempie con successo una nicchia invariabilmente richiesta dalle nuove generazioni di lettori, soprattutto quelli giovani.
Senza essere un libro di testo nel senso comune del termine - e senza pretese di sostituirlo - il libro di Orir offre una presentazione abbastanza completa e coerente dell'intero corso di fisica a un livello molto elementare. Questo livello non è gravato da matematica complessa e, in linea di principio, è accessibile a ogni scolaretto curioso e laborioso, e in particolare agli studenti.
Uno stile di presentazione semplice e libero che non sacrifica la logica e non evita domande difficili, una selezione attenta di illustrazioni, diagrammi e grafici, l'uso di un gran numero di esempi e problemi che, di regola, hanno significato pratico e corrispondono all'esperienza di vita degli studenti: tutto ciò rende il libro di Orir una guida indispensabile per l'autoeducazione o la lettura aggiuntiva.
Naturalmente, può essere utilizzato con successo come utile aggiunta ai normali libri di testo e manuali di fisica, principalmente nelle lezioni di fisica e matematica, nei licei e nelle università. Il libro di Orir può essere consigliato anche agli studenti junior degli istituti di istruzione superiore dove la fisica non è una disciplina importante.

La fisica arriva da noi in seconda media scuola media, anche se in realtà lo conosciamo quasi dalla culla, perché questo è tutto ciò che ci circonda. Questo argomento sembra molto difficile da studiare, ma deve essere imparato.

Questo articolo è destinato a persone di età superiore ai 18 anni

Hai già compiuto 18 anni?

Puoi imparare la fisica in diversi modi: tutti i metodi sono buoni a modo loro (ma non sono uguali per tutti). Programma scolastico non fornisce una comprensione (e accettazione) completa di tutti i fenomeni e processi. La colpa è della mancanza di conoscenza pratica, perché la teoria appresa essenzialmente non dà nulla (soprattutto per le persone con poca immaginazione spaziale).

Quindi, prima di iniziare a studiare questa materia interessante, devi scoprire immediatamente due cose: perché stai studiando fisica e quali risultati ti aspetti.

Vuoi superare l'Esame di Stato Unificato ed entrare in un'università tecnica? Ottimo, puoi iniziare insegnamento a distanza su internet. Ora molte università o semplicemente professori conducono i loro corsi online, dove presentano l'intero corso di fisica scolastica in una forma abbastanza accessibile. Ma ci sono anche piccoli svantaggi: in primo luogo, preparati al fatto che non sarà gratuito (e più alto è il titolo scientifico del tuo insegnante virtuale, più costoso), in secondo luogo, insegnerai solo teoria. Dovrai utilizzare qualsiasi tecnologia a casa e in modo indipendente.

Se hai semplicemente problemi di apprendimento: una discrepanza di opinioni con l'insegnante, lezioni mancate, pigrizia o il linguaggio di presentazione è semplicemente incomprensibile, la situazione è molto più semplice. Devi solo rimetterti in sesto, prendere i libri e insegnare, insegnare, insegnare. Questo è l'unico modo per ottenere risultati chiari e specifici per materia (in tutte le materie contemporaneamente) e aumentare significativamente il livello delle tue conoscenze. Ricorda: non è realistico imparare la fisica in un sogno (anche se lo desideri davvero). E una formazione euristica molto efficace non darà i suoi frutti senza una buona conoscenza delle basi della teoria. Cioè, risultati pianificati positivi sono possibili solo se:

studio qualitativo della teoria;
educazione evolutiva al rapporto tra fisica e altre scienze;
eseguire esercizi pratici;
lezioni con persone che la pensano allo stesso modo (se hai davvero voglia di fare euristica).

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Iniziare a imparare la fisica da zero è la fase più difficile, ma allo stesso tempo più semplice. L'unica difficoltà è che dovrai ricordare molte informazioni piuttosto contraddittorie e complesse in una lingua finora sconosciuta: dovrai lavorare sodo sui termini. Ma in linea di principio, tutto questo è possibile e per questo non è necessario nulla di soprannaturale.

Come imparare la fisica da zero?

Non aspettarti che l'inizio dell'apprendimento sia molto difficile: è una scienza abbastanza semplice, a condizione che tu ne comprenda l'essenza. Non abbiate fretta di imparare tanti termini diversi: prima comprendete ogni fenomeno e “provatelo” da soli vita quotidiana. Questo è l’unico modo in cui la fisica può prendere vita per te e diventare il più comprensibile possibile: semplicemente non otterrai questo risultato stipando. Quindi la prima regola è imparare la fisica in modo misurato, senza sussulti improvvisi, senza estremizzare.

Da dove cominciare? Inizia con i libri di testo, purtroppo sono importanti e necessari. È lì che troverai le formule e i termini necessari di cui non puoi fare a meno nel processo di apprendimento. Non sarai in grado di impararli velocemente; c'è un motivo per scriverli su pezzi di carta e appenderli in punti ben visibili (nessuno ha ancora cancellato la memoria visiva). E poi letteralmente in 5 minuti rinfrescerai la tua memoria ogni giorno finché non li ricorderai finalmente.

Puoi ottenere risultati della massima qualità in circa un anno: questo è un corso di fisica completo e comprensibile. Naturalmente, i primi cambiamenti saranno visibili tra un mese - questa volta sarà sufficiente per padroneggiare i concetti di base (ma non una conoscenza approfondita - per favore non lasciarti confondere).

Ma nonostante la semplicità dell’argomento, non aspettarti di poter imparare tutto in 1 giorno o in una settimana: è impossibile. Pertanto, c'è un motivo per sedersi con i libri di testo molto prima Inizio dell'Esame di Stato Unificato. E non vale la pena soffermarsi sulla questione di quanto tempo ci vorrà per memorizzare la fisica: è molto imprevedibile. Questo perché diverse sezioni di questa materia vengono insegnate in modi completamente diversi e nessuno sa come la cinematica o l'ottica ti “adatteranno”. Pertanto, studia in sequenza: paragrafo per paragrafo, formula per formula. È meglio trascrivere le definizioni più volte e rinfrescare la memoria di tanto in tanto. Questa è la base che devi ricordare; è importante imparare a operare con le definizioni (usarle). Per fare ciò, prova ad applicare la fisica alla vita: usa termini quotidiani.

Ma soprattutto, la base di ogni metodo e metodo di allenamento è il lavoro quotidiano e duro, senza il quale non otterrai risultati. E questa è la seconda regola per imparare facilmente una materia: più impari cose nuove, più facile sarà per te. Dimentica raccomandazioni come la scienza nel sonno, anche se funziona, certamente non funziona con la fisica. Impegnati invece con i problemi: non solo è un modo per comprendere la prossima legge, ma è anche un ottimo allenamento per la mente.

Perché hai bisogno di studiare fisica? Probabilmente il 90% degli scolari risponderà che è per l'Esame di Stato Unificato, ma questo non è affatto vero. Nella vita, tornerà utile molto più spesso della geografia: la probabilità di perdersi nella foresta è leggermente inferiore rispetto a cambiare una lampadina da soli. Pertanto, la domanda sul perché è necessaria la fisica può essere risolta in modo inequivocabile: per te stesso. Naturalmente, non tutti ne avranno bisogno per intero, ma conoscenza di base semplicemente necessario. Pertanto, dai un'occhiata più da vicino alle basi: questo è un modo per comprendere (non imparare) facilmente e semplicemente le leggi di base.

c"> È possibile imparare la fisica da autodidatti?

Certo che puoi: imparare definizioni, termini, leggi, formule, provare ad applicare nella pratica le conoscenze acquisite. Sarà anche importante chiarire la domanda: come insegnare? Dedica almeno un'ora al giorno alla fisica. Lascia metà di questo tempo per ottenere nuovo materiale: leggi il libro di testo. Lasciare un quarto d'ora per stipare o ripetere nuovi concetti. I restanti 15 minuti sono tempo di pratica. Cioè, guarda fenomeno fisico, fai un esperimento o semplicemente risolvi un problema interessante.

È davvero possibile imparare velocemente la fisica a questo ritmo? Molto probabilmente no: le tue conoscenze saranno piuttosto profonde, ma non estese. Ma questo è l'unico modo per imparare correttamente la fisica.

Il modo più semplice per farlo è se hai perso la conoscenza solo per la 7a elementare (anche se nella 9a elementare questo è già un problema). Ripristina semplicemente piccole lacune di conoscenza e il gioco è fatto. Ma se si avvicina il decimo anno e la tua conoscenza della fisica è pari a zero, ovviamente una situazione difficile, ma risolvibile. È sufficiente prendere tutti i libri di testo per le classi 7, 8, 9 e studiare correttamente e gradualmente ogni sezione. C'è un modo più semplice: prendi la pubblicazione per i candidati. Lì l'intero corso di fisica scolastica è raccolto in un libro, ma non aspettarti spiegazioni dettagliate e coerenti: i materiali di supporto presuppongono un livello elementare di conoscenza.

Insegnare la fisica è molto lungo raggio che può essere superato solo con onore attraverso il duro lavoro quotidiano.

La fisica è una scienza naturale fondamentale che risale a diverse migliaia di anni fa. Spiegare fenomeni naturali da un punto di vista scientifico lo hanno provato già nell’antichità. Il fisico e matematico più famoso Grecia antica Archimede ne scoprì diversi leggi meccaniche. Un altro antico fisico greco Stratone nel III secolo a.C. e. gettò le basi della fisica sperimentale.

La storia secolare dell'umanità, le opinioni e le ipotesi degli scienziati e la ricerca costante hanno portato al fatto che quasi tutti i fenomeni naturali possono ora essere spiegati dal punto di vista della fisica. Questa scienza ha diverse sezioni principali, ognuna delle quali descrive alcuni processi del macro e micromondo.

Sezioni principali

Le principali branche della fisica sono la meccanica, la fisica molecolare, l'elettromagnetismo, l'ottica, la meccanica quantistica e la termodinamica.

La meccanica è la branca della fisica che studia le leggi del moto dei corpi. La fisica molecolare è una delle branche principali che studia la struttura molecolare delle sostanze. L'elettromagnetismo è una branca su larga scala che studia i fenomeni elettrici e magnetici. L'ottica studia la natura della luce e delle onde elettromagnetiche.

La termodinamica studia gli stati termici dei macrosistemi. Concetti chiave in questa sezione: entropia, energia di Gibbs, entalpia, temperatura, energia libera.

La meccanica quantistica è la fisica del micromondo, che deve la sua comparsa alle ricerche di Max Planck. È questa sezione - la meccanica quantistica - che è giustamente considerata la sezione più complessa della fisica.

Sezioni di meccanica

I rami principali della fisica sono solitamente divisi nelle proprie sezioni. Ad esempio, in meccanica esiste la meccanica classica e quella relativistica. La meccanica classica deve il suo sviluppo a Isaac Newton, il brillante scienziato inglese, autore delle tre leggi fondamentali della dinamica. Anche le ricerche di Galileo ebbero un ruolo importante. La meccanica classica considera l'interazione dei corpi quando si muovono a velocità molto inferiori alla velocità della luce.

La cinematica e la dinamica sono branche della fisica che studiano il movimento dei corpi idealizzati. In generale, la meccanica classica comprende la cinematica, la dinamica, l'acustica e la meccanica del continuo.

L'acustica è il nome dato alla branca della fisica che studia le onde sonore e le vibrazioni elastiche di varie frequenze.

Nella fisica del continuo è consuetudine distinguere tra idrodinamica e aerostatica. Si tratta di rami della fisica dedicati rispettivamente alle leggi del moto dei liquidi e dei gas. Evidenziano anche la fisica del plasma e la teoria dell'elasticità.

La meccanica relativistica considera il movimento dei corpi che si muovono quasi a velocità uguale alla velocità Sveta. La nascita della meccanica relativistica è indissolubilmente legata al nome di Albert Einstein, il creatore di STR e GTR.

Fisica molecolare

La fisica molecolare è quella branca della fisica che studia la struttura molecolare della materia. Lo so fisica molecolare si studiano le leggi dei gas ideali. Qui vengono studiate anche l'equazione di Mendeleev-Clapeyron e la teoria della cinetica molecolare.

Elettromagnetismo

L’elettromagnetismo è una delle aree più globali di cui la fisica è ricca. Sezioni di fisica dell'elettricità e del magnetismo: magnetismo, elettrostatica, equazioni di Maxwell, magnetostatica, elettrodinamica. Importanti contributi allo sviluppo di questa sezione sono stati forniti da Coulomb, Faraday, Tesla, Ampere e Maxwell.

Ottica

Già nel Medioevo le persone cominciarono a interessarsi alla ricerca di una spiegazione scientifica fenomeni ottici. Sezioni di fisica create allo scopo: ottica geometrica, ondulatoria, classica e ottica a raggi X.

Isaac Newton ha dato un contributo significativo allo sviluppo dell'ottica. La sua opera "Ottica", pubblicata nel 1704, divenne la chiave per ulteriori sviluppi ottica geometrica.

Meccanica quantistica

Questa è la sezione più giovane in cui è rappresentata la fisica. La sezione di meccanica quantistica ha una data di nascita chiara: 14 dicembre 1900. In questo giorno Max Planck tenne un rapporto sulla propagazione dell'energia. Fu il primo a suggerire che l'energia delle frequenze elementari venga emessa in dosi discrete. Per descrivere queste porzioni discrete, Max Planck ha introdotto una costante speciale: la costante di Planck, che mette in relazione l'energia con la frequenza della radiazione.

Nella meccanica quantistica, atomica e fisica Nucleare. Sezioni di fisica in questa direzione spiegano la struttura dell'atomo e delle subunità atomiche.

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