Изучение физики с нуля онлайн: ФИЗИКА с нуля – современный учебник

Содержание

ФИЗИКА с нуля – современный учебник

В настоящее время нет ни одной естественнонаучной или технической области, где в той или иной степени не использовались бы достижения физики. А потому, единственная возможность узнать, как связаны между собой различные области науки и техники, это изучение основ физики. В то же время это и уникальная возможность познакомиться с новыми достижениями физики и их влиянием на другие области науки и техники. Предлагаемый вашему вниманию курс «Физика для чайников» на образовательном ресурсе FIZI4KA.RU удачно преподносит основы физики с нуля, неизменно востребованные все новыми поколениями.

Курс «Физика для чайников» — это не просто учебник, а интерактивный самоучитель по физике для начинающих, который доступен каждому любознательному и трудолюбивому школьнику и тем более студенту. От большинства учебников по физике FIZI4KA выделяется по пяти аспектам:

  1. Полное и последовательное изложение всего курса физики с нуля.
  2. Легкий и свободный стиль изложения физики для начинающих.
  3. Нет сложной математики.
  4. Продуманный подбор иллюстраций, схем и графиков, способствующих лучшему пониманию основ физики.
  5. Использование большого числа примеров и решения задач по физике, имеющих реальное практическое значение в повседневной жизни.

Все эти неоспоримые достоинства делают курс «физика для чайников» незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.

Во всех случаях, когда это возможно, законы физики выводятся из основных принципов; таким образом, всюду подчеркивается различие между основными принципами и следствиями из них. В курсе прослеживаются взаимосвязи различных областей физики (а также науки и техники). Независимые на первый взгляд разделы воссоединяются друг с другом и образуют единую картину. При введении каждого нового «закона», например закона магнитном силы, действующей на движущийся заряд, или закона равнораспределения энергии, мы стремимся разъяснить, действительно ли это новый закон, или же его можно вывести, используя уже известным материал. В большинстве случаев, проделав простые действия, удается проследить логическую структуру и замечательное единство всего того, что в противном случае выглядело бы просто как энциклопедическое собрание разнообразных явлений и законов.

Некоторых читателей может смутить рассмотрение в этом курсе таких актуальных вопросов современной физики, как нейтронные звезды, черные дыры, энергия Ферми, сохранение четности, кварки, голография, замедление времени, которые слишком сложны для начинающих студентов. Но мы сочли нужным включить их курс «Физика для чайников«, поскольку все эти вопросы захватывают воображение студентов, узнающих о них из средств массовой информации; это означает, что читатели хотели бы ближе познакомиться с этими проблемами в курсе физики, тем более многие из вопросов современном физики легче усваиваются студентами, чем то, что кроется за третьим законом Ньютона.

Стоит также отметить, что в «физике для начинающих» предпринята попытка связать изучение физики с изучением других областей науки, а также обратить внимание на взаимосвязь науки и общества. Например, центральной темой, пронизывающей весь курс, является проблема сокращения мировых ресурсов энергии. Обсуждаются и другие общественные, политические, экономические и философские предпосылки научного знания. Предлагаемый курс основ физики предназначен не только для того, чтобы заложить теоретические основы будущей профессии студентов: он призван также способствовать общему культурному росту человека, который будет занят в сфере науки и техники!

Физика для чайников с нуля, основы химии

3.2 (63.94%) 1004 votes

Как начать изучение физики с абсолютного нуля? (В школе вообще ничего не учил)?

В зависимости от вашей цели, свободного времени и уровня математической подготовки, возможны несколько вариантов.

Вариант 1

Цель — «для себя», сроки — не ограничены, математика — тоже почти с нуля.

Пособия

Выберите линию учебников поинтереснее, например, трёхтомник Ландсберга, и изучайте его, конспектируя в тетради. Затем пройдите таким же образом учебники Г. Я. Мякишева и Б. Б. Буховцева за 10-11 класс. Закрепите полученные знания — прочтите справочник для 7-11 классов О.Ф. Кабардина.

Если пособия Г. С. Ландсберга вам не подошли, а они именно для тех, кто изучает физику с нуля, возьмите линию учебников для 7-9 классов А. В. Перышкина и Е. М. Гутника. Не нужно стесняться, что это для маленьких детей — порой и студенты-пятикурсники без подготовки «плавают» в Перышкине за 7 класс уже с десятой страницы.

Как заниматься

Непременно отвечайте на вопросы и прорешивайте задания после параграфов.

В конце тетради сделайте для себя справочник по основным понятиям и формулам.

Обязательно находите на Ютубе ролики с физическими опытами, которые встречаются в учебнике. Просматривайте и конспектируйте их по схеме: что видел — что наблюдал — почему? Рекомендую ресурс GetAClass — там систематизированы все опыты и теория к ним.

Сразу заведите отдельную тетрадь для решения задач. Начните с задачника В. И. Лукашика и Е. В. Ивановой для 7-9 классов и прорешайте половину заданий из него. Затем прорешайте задачник А. П. Рымкевича на 70% или, как вариант — «Сборник вопросов и задач по физике» для 10-11 классов Г. Н. и А. П. Степановых.

Пытайтесь решать самостоятельно, подсматривайте в решебник в самом крайнем случае. Если столкнулись с затруднением — ищите аналог задачи с разбором. Для этого нужно иметь под рукой 3-4 бумажные книги, где подробно разбирают решения физических задач. Например, «Задачи по физике с анализом их решения» Н. Е. Савченко или книги И. Л. Касаткиной.

Если вам всё будет понятно, и душа будет просить сложных вещей — берите многотомник Г. Я. Мякишева, А. З. Синякова для профильных классов и прорешивайте все упражнения.

Приглашаем всех желающих изучать физику попробовать курсы в онлайн-школе «Фоксфорд» бесплатно.

Вариант 2

Цель — экзамен ЕГЭ или другой, срок — два года, математика — с нуля.

Пособия

Справочник для школьников О. Ф. Кабардина и «Сборник задач по физике» для 10—11 классов О. И. Громцева О. И. («заточен» под ЕГЭ). Если экзамен не ЕГЭ, лучше взять задачники В. И. Лукашика и А. П. Рымкевича или «Сборник вопросов и задач по физике» для 10-11 классов Г. Н. Степановой, А. П. Степанова. Не гнушайтесь обращаться к учебникам А. В. Перышкина и Е. М. Гутника за 7—9 классы, а лучше их тоже законспектируйте.

Упорные и трудолюбивые могут пройтись полностью по книге «Физика. Полный школьный курс» В. А. Орлова, Г. Г. Никифорова, А. А. Фадеевой и др. В этом пособии есть всё необходимое: теория, практика, задачи.

Как заниматься

Система та же, что и в первом варианте:

  • заведите тетради для конспектов и решения задач,
  • самостоятельно конспектируйте и решайте задачи в тетради,
  • просматривайте и анализируйте опыты, например, на GetAClass.
  • Если вы хотите наиболее эффективно подготовиться к ЕГЭ или ОГЭ за оставшееся время, попробуйте курсы в онлайн-школе «Фоксфорд» бесплатно.
    Вариант 3

Цель — ЕГЭ, сроки — 1 год, математика на хорошем уровне.

Если математика в норме, можно не обращаться к учебникам 7—9 классов, а сразу брать 10—11 классы и справочник для школьников О. Ф. Кабардина. В пособии Кабардина содержатся темы, которых нет в учебниках 10—11 классов. При этом рекомендую просматривать видео с опытами по физике и анализировать их по схеме.

Вариант 4

Цель — ЕГЭ, сроки — 1 год, математика — на нуле.

Подготовиться к ЕГЭ за год без базы в математике нереально. Разве что вы будете проделывать все пункты из варианта №2 каждый день по 2 часа.

Преподаватели и репетиторы онлайн-школы «Фоксфорд» помогут достичь максимального результата за оставшееся время. Начните учиться в онлайн-школе «Фоксфорд» бесплатно.

Динамика – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Основы динамики

К оглавлению…

Если в кинематике только описывается движение тел, то в динамике изучаются причины этого движения под действием сил, действующих на тело.

Динамика – раздел механики, который изучает взаимодействия тел, причины возникновения движения и тип возникающего движения. Взаимодействие – процесс, в ходе которого тела оказывают взаимное действие друг на друга. В физике все взаимодействия обязательно парные. Это значит, что тела взаимодействуют друг с другом парами. То есть всякое действие обязательно порождает противодействие.

Сила – это количественная мера интенсивности взаимодействия тел. Сила является причиной изменения скорости тела целиком или его частей (деформации). Сила является векторной величиной. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы. Сила характеризуется тремя параметрами: точкой приложения, модулем (численным значением) и направлением. В Международной системе единиц (СИ) сила измеряется в Ньютонах (Н). Для измерения сил используют откалиброванные пружины. Такие откалиброванные пружины называются динамометрами. Сила измеряется по растяжению динамометра.

Сила, оказывающая на тело такое же действие, как и все силы, действующие на него, вместе взятые, называется равнодействующей силой. Она равна векторной сумма всех сил, действующих на тело:

Чтобы найти векторную сумму нескольких сил нужно выполнить чертеж, где правильно нарисовать все силы и их векторную сумму, и по данному чертежу с использованием знаний из геометрии (в основном это теорема Пифагора и теорема косинусов) найти длину результирующего вектора.

Виды сил:

1. Сила тяжести. Приложена к центру масс тела и направлена вертикально вниз (или что тоже самое: перпендикулярно линии горизонта), и равна:

где: g – ускорение свободного падения,

m – масса тела. Не перепутайте: сила тяжести перпендикулярна именно горизонту, а не поверхности на которой лежит тело. Таким образом, если тело лежит на наклонной поверхности, сила тяжести по-прежнему будет направлена строго вниз.

2. Сила трения. Приложена к поверхности соприкосновения тела с опорой и направлена по касательной к ней в сторону противоположную той, куда тянут, или пытаются тянуть тело другие силы.

3. Сила вязкого трения (сила сопротивления среды). Возникает при движении тела в жидкости или газе и направлена против скорости движения.

4. Сила реакции опоры. Действует на тело со стороны опоры и направлена перпендикулярно опоре от нее. Когда тело опирается на угол, то сила реакции опоры направлена перпендикулярно поверхности тела.

5. Сила натяжения нити. Направлена вдоль нити от тела.

6. Сила упругости. Возникает при деформации тела и направлена против деформации.

Обратите внимание и отметьте для себя очевидный факт: если тело находится в покое, то равнодействующая сил равна нулю.

 

Проекции сил

К оглавлению…

В большинстве задач по динамике на тело действует больше чем одна сила. Для того чтобы найти равнодействующую всех сил в этом случае можно пользоваться следующим алгоритмом:

  1. Найдем проекции всех сил на ось ОХ и просуммируем их с учетом их знаков. Так получим проекцию равнодействующей силы на ось ОХ.
  2. Найдем проекции всех сил на ось OY и просуммируем их с учетом их знаков. Так получим проекцию равнодействующей силы на ось OY.
  3. Результирующая всех сил будет находится по формуле (теореме Пифагора):

При этом, обратите особое внимание на то, что:

  1. Если сила перпендикулярна одной из осей, то проекция именно на эту ось будет равна нулю.
  2. Если при проецировании силы на одну из осей «всплывает» синус угла, то при проецировании этой же силы на другую ось всегда будет косинус (того же угла). Запомнить при проецировании на какую ось будет синус или косинус легко. Если угол прилежит к проекции, то при проецировании силы на эту ось будет косинус.
  3. Если сила направлена в ту же сторону что и ось, то ее проекция на эту ось будет положительной, а если сила направлена в противоположную оси сторону, то ее проекция на эту ось будет отрицательной.

 

Законы Ньютона

К оглавлению…

Законы динамики, описывающие влияние различных взаимодействий на движение тел, были в одной из своих простейших форм, впервые четко и ясно сформулированы Исааком Ньютоном в книге «Математические начала натуральной философии» (1687 год), поэтому эти законы также называют Законами Ньютона. Ньютоновская формулировка законов движения справедлива только в инерциальных системах отсчета (ИСО). ИСО – система отсчета, связанная с телом, движущимся по инерции (равномерно и прямолинейно).

Есть и другие ограничения на применимость законов Ньютона. Например, они дают точные результаты только до тех пор, пока применяются к телам, скорости которых много меньше скорости света, а размеры значительно превышают размеры атомов и молекул (обобщением классической механики на тела, двигающиеся с произвольной скоростью, является релятивистская механика, а на тела, размеры которых сравнимы с атомными — квантовая механика).

Первый закон Ньютона (или закон инерции)

Формулировка: В ИСО, если на тело не действуют никакие силы или действие сил скомпенсировано (то есть равнодействующая сил равна нулю), то тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Свойство тел сохранять свою скорость при отсутствии действия на него других тел называется инерцией. Поэтому первый закон Ньютона называют законом инерции. Итак, причиной изменения скорости движения тела целиком или его частей всегда является его взаимодействие с другими телами. Для количественного описания изменения движения тела под воздействием других тел необходимо ввести новую величину – массу тела.

Масса – это свойство тела, характеризующее его инертность (способность сохранять скорость постоянной). В Международной системе единиц (СИ) масса тела измеряется в килограммах (кг). Масса тела – скалярная величина. Масса также является мерой количества вещества:

Второй закон Ньютона – основной закон динамики

Приступая к формулировке второго закона, следует вспомнить, что в динамике вводятся две новые физические величины – масса тела и сила. Первая из этих величин – масса – является количественной характеристикой инертных свойств тела. Она показывает, как тело реагирует на внешнее воздействие. Вторая – сила – является количественной мерой действия одного тела на другое.

Формулировка: Ускорение, приобретаемое телом в ИСО, прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, и обратно пропорционально массе этого тела:

Однако при решении задач по динамике второй закон Ньютона целесообразно записывать в виде:

Если на тело одновременно действуют несколько сил, то под силой в формуле, выражающей второй закон Ньютона, нужно понимать равнодействующую всех сил. Если равнодействующая сила равна нолю, то тело будет оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, т.к. ускорение будет нулевым (первый закон Ньютона).

Третий закон Ньютона

Формулировка: В ИСО тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению, лежащими на одной прямой и имеющими одну физическую природу:

Эти силы приложены к разным телам и поэтому не могут уравновешивать друг друга. Обратите внимание, что складывать можно только силы, которые одновременно действуют на одно из тел. При взаимодействии двух тел возникают силы, равные по величине и противоположные по направлению, но складывать их нельзя, т.к. приложены они к разным телам.

Алгоритм решения задач по динамике

Задачи по динамике решаются с помощью законов Ньютона. Рекомендуется следующий порядок действий:

1. Проанализировав условие задачи, установить, какие силы действуют и на какие тела;

2. Показать на рисунке все силы в виде векторов, то есть направленных отрезков, приложенных к телам, на которые они действуют;

3. Выбрать систему отсчета, при этом полезно одну координатную ось направить туда же, куда направлено ускорение рассматриваемого тела, а другую – перпендикулярно ускорению;

4. Записать II закон Ньютона в векторной форме:

5. Перейти к скалярной форме уравнения, то есть записать все его члены в том же порядке в проекциях на каждую из осей, без знаков векторов, но учитывая, что силы, направленные против выбранных осей будут иметь отрицательные проекции, и, таким образом, в левой части закона Ньютона они будут уже вычитаться, а не прибавляться. В результате получатся выражения вида:

6. Составить систему уравнений, дополнив уравнения, полученные в предыдущем пункте, в случае необходимости, кинематическими или другими простыми уравнениями;

7. Провести далее все необходимые математические этапы решения;

8. Если в движении участвует несколько тел, анализ сил и запись уравнений производится для каждого из них по отдельности. Если в задаче по динамике описывается несколько ситуаций, то подобный анализ производится для каждой ситуации.

При решении задач учитывайте также следующее: направление скорости тела и равнодействующей сил необязательно совпадают.

 

Сила упругости

К оглавлению…

Деформацией называют любое изменение формы или размеров тела. Упругими называют такие деформации, при которых тело полностью восстанавливает свою форму после прекращения действия деформирующей силы. Например, после того, как груз сняли с пружины, её длина в недеформированном состоянии не изменилась. При упругой деформации тела возникает сила, которая стремится восстановить прежние размеры и форму тела. Ее называют силой упругости. Простейшим видом деформации является деформация одностороннего растяжения или сжатия.

При малых деформациях модуль силы упругости пропорционален деформации тела. При этом сила упругости направлена в сторону, противоположную направлению перемещения частиц тела при деформации, и может быть рассчитана по формуле:

где: k – жесткость тела, х – величина растяжения (или сжатия, другими словами: деформации тела), она равна модулю разности между конечной и начальной длиной деформируемого тела. Важно, что величина растяжения или сжатия не равна ни начальной, ни конечной длине тела в отдельности. Жесткость не зависит ни от величины приложенной силы, ни от деформации тела, а определяется только материалом, из которого изготовлено тело, его формой и размерами. В системе СИ жесткость измеряется в Н/м.

Утверждение о пропорциональности силы упругости и деформации называют законом Гука. В технике часто применяются спиралеобразные пружины. При растяжении или сжатии пружин возникают упругие силы, которые также подчиняются закону Гука. Коэффициент k называют жесткостью пружины. В пределах применимости закона Гука пружины способны сильно изменять свою длину. Поэтому их часто используют для измерения сил. Пружину, растяжение которой проградуировано в единицах силы, называют динамометром.

Таким образом, у каждого конкретного тела (а не материала) есть своя жесткость и она не изменяется для данного тела. Таким образом, если у Вас в задаче по динамике несколько раз растягивали одну и ту же пружину Вы должны понимать, что ее жесткость во всех случаях была одна и та же. С другой стороны если в задаче было несколько пружин разных габаритов, но, например, все они были стальные, то тем не менее у них у всех будут разные жесткости. Так как жесткость не является характеристикой материала, то ее нельзя найти ни в каких таблицах. Жесткость каждого конкретного тела будет либо Вам дана в задаче по динамике, либо ее значение должно стать предметом некоторых дополнительных изысканий при решении данной задачи.

При сжатии сила упругости препятствует сжатию, а при растяжении – препятствует растяжению. Рассмотрим также то, как можно выразить жесткость нескольких пружин соединенных определённым образом. При параллельном соединении пружин общий коэффициент жесткости рассчитывается по формуле:

При последовательном соединении пружин общий коэффициент жесткости может быть найден из выражения:

 

Вес тела

К оглавлению…

Силу тяжести, с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела. Понятие веса широко используется в повседневной жизни в неправильном смысле, под весом подразумевается масса, однако это не так.

Весом тела называют силу, с которой тело действует на опору или подвес. Вес – сила, которая, как и все силы, измеряется в ньютонах (а не в килограммах), и обозначается P. При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса. Согласно третьему закону Ньютона вес зачастую равен либо силе реакции опоры (если тело лежит на опоре), либо силы натяжении нити или силе упругости пружины (если тело висит на нити или пружине). Сразу оговоримся – вес не всегда равен силе тяжести.

Невесомость – это состояние, которое наступает, когда вес тела равен нолю. В этом состоянии тело не действует на опору, а опора на тело.

Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса, называют перегрузкой. Перегрузка рассчитывается по формуле:

где: P – вес тела, испытывающего перегрузку, P0 – вес этого же тела в состоянии покоя. Перегрузка – безразмерная величина. Это хорошо видно из формулы. Поэтому не верьте писателям-фантастам, которые в своих книгах измеряют ее в g.

Запомните, что вес никогда не изображается на рисунках. Он просто вычисляется по формулам. А на рисунках изображается сила натяжения нити либо сила реакции опоры, которые по третьему закону Ньютона численно равны весу, но направлены в другую сторону.

Итак, отметим еще раз три существенно важных момента в которых часто путаются:

  • Несмотря на то, что вес и сила реакции опоры равны по величине и противоположны по направлению, их сумма не равна нулю. Эти силы вообще нельзя складывать, т.к. они приложены к разным телам.
  • Нельзя путать массу и вес тела. Масса – собственная характеристика тела, измеряется в килограммах, вес – это сила действия на опору или подвес, измеряется в Ньютонах.
  • Если надо найти вес тела Р, то сначала находят силу реакции опоры N, или силу натяжения нити Т, а по третьему закону Ньютона вес равен одной из этих сил и противоположен по направлению.

 

Сила трения

К оглавлению…

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает в области соприкосновения двух тел при их относительном движении или попытке вызвать такое движение. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело.

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней вызывающей силе и направлена в противоположную ей сторону. Сила трения покоя не может превышать некоторого максимального значения, которое определяется по формуле:

где: μ – безразмерная величина, называемая коэффициентом трения покоя, а N – сила реакции опоры.

Если внешняя сила больше максимального значения силы трения, возникает относительное проскальзывание. Силу трения в этом случае называют силой трения скольжения. Она всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения. Силу трения скольжения можно считать равной максимальной силе трения покоя.

Коэффициент пропорциональности μ поэтому называют также коэффициентом трения скольжения. Коэффициент трения μ – величина безразмерная. Коэффициент трения положителен и меньше единицы. Он зависит от материалов соприкасающихся тел и от качества обработки их поверхностей. Таким образом коэффициент трения является неким конкретным числом для каждой конкретной пары взаимодействующих тел. Вы не сможете найти его ни в каких таблицах. Для Вас он должен либо быть дан в задаче, либо Вы сами должны найти его в ходе решения из каких-либо формул.

Если в рамках решения задачи у Вас получается коэффициент трения больше единицы или отрицательный – Вы неправильно решаете эту задачу по динамике.

Если в условии задачи просят найти минимальную силу, под действием которой начинается движение, то ищут максимальную силу, под действием которой, движение ещё не начинается. Это позволяет приравнять ускорение тел к нулю, а значит значительно упростить решение задачи. При этом силу трения полагают равной ее максимальному значению. Таким образом рассматривается момент, при котором увеличение искомой силы на очень малую величину сразу вызовет движение.

 

Особенности решения задач по динамике с несколькими телами

К оглавлению…

Связанные тела

Алгоритм решения задач по динамике в которых рассматриваются несколько тел связанных нитями:

  1. Сделать рисунок.
  2. Записать второй закон Ньютона для каждого тела в отдельности.
  3. Если нить нерастяжима (а так в большинстве задач и будет), то ускорения всех тел будут одинаковы по модулю.
  4. Если нить невесома, блок не имеет массы, трение в оси блока отсутствует, то сила натяжения одинакова в любой точке нити.
Движение тела по телу

В задачах этого типа важно учесть, что сила трения на поверхности соприкасающихся тел действует и на верхнее тело, и на нижнее тело, то есть силы трения возникают парами. При этом они направлены в разные стороны и имеют равную величину, определяемую весом верхнего тела. Если нижнее тело тоже движется, то необходимо учитывать, что на него также действует сила трения со стороны опоры.

 

Вращательное движение

К оглавлению…

При движении тела по окружности независимо от того, в какой плоскости происходит движение, тело будет двигаться с центростремительным ускорением, которое будет направлено к центру окружности, по которой движется тело. При этом понятие окружность не надо воспринимать буквально. Тело может проходить только дугу окружности (например, двигаться по мосту). Во всех задачах этого типа одна из осей обязательно выбирается по направлению центростремительного ускорения, т.е. к центру окружности (или дуги окружности). Вторую ось целесообразно направить перпендикулярно первой. В остальном алгоритм решения этих задач совпадает с решением остальных задач по динамике:

1. Выбрав оси, записать закон Ньютона в проекциях на каждую ось, для каждого из тел, участвующих в задаче, или для каждой из ситуаций, описываемых в задаче.

2. Если это необходимо, дополнить систему уравнений нужными уравнениями из других тем по физике. Особенно хорошо нужно помнить формулу для центростремительного ускорения:

3. Решить полученную систему уравнений математическими методами.

Так же есть ряд задач на вращение в вертикальной плоскости на стержне или нити. На первый взгляд может показаться, что такие задачи будут одинаковы. Это не так. Дело в том, что стержень может испытывать деформации как растяжения, так и сжатия. Нить же невозможно сжать, она сразу прогибается, а тело на ней просто проваливается.

Движение на нити. Так как нить только растягиваться, то при движении тела на нити в вертикальной плоскости в нити будет возникать только деформация растяжения и, как следствие, сила упругости, возникающая в нити, будет всегда направлена к центру окружности.

Движение тела на стержне. Стержень, в отличие от нити, может сжиматься. Поэтому в верхней точке траектории скорость тела, прикрепленного к стержню, может быть равна нулю, в отличии от нити, где скорость должна быть не меньше определенного значения, чтобы нить не сложилась. Силы упругости, возникающие в стержне, могут быть направлены как к центру окружности, так и в противоположную сторону.

Поворот машины. Если тело движется по твердой горизонтальной поверхности по окружности (например, автомобиль проходит поворот), то силой, которая удерживает тело на траектории, будет являться сила трения. При этом сила трения направлена в сторону поворота, а не против него (наиболее частая ошибка), она помогает машине поворачивать. Например, когда машина поворачивает направо, сила трения направлена в сторону поворота (направо).

 

Закон всемирного тяготения. Спутники

К оглавлению…

Все тела притягиваются друг к другу с силами, прямо пропорциональными их массам и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними. Таким образом закон всемирного тяготения в виде формулы выглядит следующим образом:

Такая запись закона всемирного тяготения справедлива для материальных точек, шаров, сфер, для которых r измеряется между центрами. Коэффициент пропорциональности G одинаков для всех тел в природе. Его называют гравитационной постоянной. В системы СИ он равен:

Одним из проявлений силы всемирного тяготения является сила тяжести. Так принято называть силу притяжения тел к Земле или другой планете. Если M – масса планеты, Rп – ее радиус, то ускорение свободного падения у поверхности планеты:

Если же удалиться от поверхности Земли на некоторое расстояние h, то ускорение свободного падения на этой высоте станет равно (при помощи нехитрых преобразований можно также получить соотношение между ускорением свободного падения на поверхности планеты и ускорением свободного падения на некоторой высоте над поверхностью планеты):

Рассмотрим теперь вопрос об искусственных спутниках планет. Искусственные спутники движутся за пределами атмосферы (если таковая у планеты имеется), и на них действуют только силы тяготения со стороны планеты. В зависимости от начальной скорости траектория космического тела может быть различной. Мы рассмотрим здесь только случай движения искусственного спутника по круговой орбите практически на нулевой высоте над планетой. Радиус орбиты таких спутников (расстояние между центром планеты и точкой где находится спутник) можно приближенно принять равным радиусу планеты Rп. Тогда центростремительное ускорение спутника, сообщаемое ему силами тяготения, приблизительно равно ускорению свободного падения g. Скорость спутника на орбите вблизи поверхности (на нулевой высоте над поверхностью планеты) называют первой космической скоростью. Первая космическая скорость находится по формуле:

Движение спутника можно рассматривать как свободное падение, подобное движению снарядов или баллистических ракет. Различие заключается только в том, что скорость спутника настолько велика, что радиус кривизны его траектории равен радиусу планеты. Для спутников, движущихся по круговым траекториям на значительном удалении от планеты, гравитационное притяжение ослабевает обратно пропорционально квадрату радиуса r траектории. Скорость спутника в таком случае находится с помощью формулы:

Закон Кеплера для периодов обращения двух тел вращающихся вокруг одного притягивающего центра:

Если речь идёт о планете Земля, то нетрудно подсчитать, что при радиусе r орбиты, равном приблизительно 6,6RЗ, период обращения спутника окажется равным 24 часам. Спутник с таким периодом обращения, запущенный в плоскости экватора, будет неподвижно висеть над некоторой точкой земной поверхности. Такие спутники используются в системах космической радиосвязи. Орбита с радиусом r = 6,6R3 называется геостационарной.

Электростатика – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Электрический заряд и его свойства

К оглавлению…

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая способность частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. В системе СИ электрический заряд измеряется в Кулонах (Кл). Свободный заряд в 1 Кл – это гигантская величина заряда, практически не встречающаяся в природе. Как правило, Вам придется иметь дело с микрокулонами (1 мкКл = 10–6 Кл), нанокулонами (1 нКл = 10–9 Кл) и пикокулонами (1 пКл = 10–12 Кл). Электрический заряд обладает следующими свойствами:

1. Электрический заряд является видом материи.

2. Электрический заряд не зависит от движения частицы и от ее скорости.

3. Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.

4. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

5. Все заряды взаимодействуют друг с другом. При этом одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Силы взаимодействия зарядов являются центральными, то есть лежат на прямой, соединяющей центры зарядов.

6. Существует минимально возможный (по модулю) электрический заряд, называемый элементарным зарядом. Его значение:

e = 1,602177·10–19 Кл ≈ 1,6·10–19 Кл.

Электрический заряд любого тела всегда кратен элементарному заряду:

где: N – целое число. Обратите внимание, невозможно существование заряда, равного 0,5е; 1,7е; 22,7е и так далее. Физические величины, которые могут принимать только дискретный (не непрерывный) ряд значений, называются квантованными. Элементарный заряд e является квантом (наименьшей порцией) электрического заряда.

7. Закон сохранения электрического заряда. В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака. Из закона сохранения заряда так же следует, если два тела одного размера и формы, обладающие зарядами q1 и q2 (совершенно не важно какого знака заряды), привести в соприкосновение, а затем обратно развести, то заряд каждого из тел станет равным:

С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Все обычные тела состоят из атомов, в состав которых входят положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные частицы – нейтроны. Протоны и нейтроны входят в состав атомных ядер, электроны образуют электронную оболочку атомов. Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному (то есть минимально возможному) заряду e.

В нейтральном атоме число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке. Это число называется атомным номером. Атом данного вещества может потерять один или несколько электронов, или приобрести лишний электрон. В этих случаях нейтральный атом превращается в положительно или отрицательно заряженный ион. Обратите внимание, что положительные протоны входят в состав ядра атома, поэтому их число может изменяться только при ядерных реакциях. Очевидно, что при электризации тел ядерных реакций не происходит. Поэтому в любых электрических явлениях число протонов не меняется, изменяется только число электронов. Так, сообщение телу отрицательного заряда означает передачу ему лишних электронов. А сообщение положительного заряда, вопреки частой ошибке, означает не добавление протонов, а отнимание электронов. Заряд может передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целое число электронов.

Иногда в задачах электрический заряд распределен по некоторому телу. Для описания этого распределения вводятся следующие величины:

1. Линейная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по нити:

где: L – длина нити. Измеряется в Кл/м.

2. Поверхностная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по поверхности тела:

где: S – площадь поверхности тела. Измеряется в Кл/м2.

3. Объемная плотность заряда. Используется для описания распределения заряда по объему тела:

где: V – объем тела. Измеряется в Кл/м3.

Обратите внимание на то, что масса электрона равна:

me = 9,11∙10–31 кг.

 

Закон Кулона

К оглавлению…

Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:

Силы взаимодействия неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:

где: ε – диэлектрическая проницаемость среды – безразмерная физическая величина, показывающая, во сколько раз сила электростатического взаимодействия в данной среде будет меньше, чем в вакууме (то есть во сколько раз среда ослабляет взаимодействие). Здесь k – коэффициент в законе Кулона, величина, определяющая численное значение силы взаимодействия зарядов. В системе СИ его значение принимается равным:

k = 9∙109 м/Ф.

Силы взаимодействия точечных неподвижных зарядов подчиняются третьему закону Ньютона, и являются силами отталкивания друг от друга при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения друг к другу при разных знаках. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.

Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел, равномерно заряженных сфер и шаров. В этом случае за расстояния r берут расстояние между центрами сфер или шаров. На практике закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними. Коэффициент k в системе СИ иногда записывают в виде:

где: ε0 = 8,85∙10–12 Ф/м – электрическая постоянная.

Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции: если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Запомните также два важных определения:

Проводники – вещества, содержащие свободные носители электрического заряда. Внутри проводника возможно свободное движение электронов – носителей заряда (по проводникам может протекать электрический ток). К проводникам относятся металлы, растворы и расплавы электролитов, ионизированные газы, плазма.

Диэлектрики (изоляторы) – вещества, в которых нет свободных носителей заряда. Свободное движение электронов внутри диэлектриков невозможно (по ним не может протекать электрический ток). Именно диэлектрики обладают некоторой не равной единице диэлектрической проницаемостью ε.

Для диэлектрической проницаемости вещества верно следующее (о том, что такое электрическое поле чуть ниже):

 

Электрическое поле и его напряженность

К оглавлению…

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не вносит заметного перераспределения исследуемых зарядов. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика – напряженность электрического поля E.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим.

Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора напряженности в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии. Силовые линии обладают следующими свойствами.

  • Силовые линии электростатического поля никогда не пересекаются.
  • Силовые линии электростатического поля всегда направлены от положительных зарядов к отрицательным.
  • При изображении электрического поля с помощью силовых линий их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.
  • Силовые линии начинаются на положительном заряде или бесконечности, а заканчиваются на отрицательном или бесконечности. Густота линий тем больше, чем больше напряжённость.
  • В данной точке пространства может проходить только одна силовая линия, т.к. напряжённость электрического поля в данной точке пространства задаётся однозначно.

Электрическое поле называют однородным, если вектор напряжённости одинаков во всех точках поля. Например, однородное поле создаёт плоский конденсатор – две пластины, заряженные равным по величине и противоположным по знаку зарядом, разделённые слоем диэлектрика, причём расстояние между пластинами много меньше размеров пластин.

Во всех точках однородного поля на заряд q, внесённый в однородное поле с напряжённостью E, действует одинаковая по величине и направлению сила, равная F = Eq. Причём, если заряд q положительный, то направление силы совпадает с направлением вектора напряжённости, а если заряд отрицательный, то вектора силы и напряжённости противоположно направлены.

Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рисунке:

 

Принцип суперпозиции

К оглавлению…

Если с помощью пробного заряда исследуется электрическое поле, создаваемое несколькими заряженными телами, то результирующая сила оказывается равной геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого заряженного тела в отдельности. Следовательно, напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряжённостей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:

Это свойство электрического поля означает, что поле подчиняется принципу суперпозиции. В соответствии с законом Кулона, напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю:

Это поле называется кулоновским. В кулоновском поле направление вектора напряженности зависит от знака заряда Q: если Q > 0, то вектор напряженности направлен от заряда, если Q < 0, то вектор напряженности направлен к заряду. Величина напряжённости зависит от величины заряда, среды, в которой находится заряд, и уменьшается с увеличением расстояния.

Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость вблизи своей поверхности:

Итак, если в задаче требуется определить напряженность поля системы зарядов, то надо действовать по следующему алгоритму:

  1. Нарисовать рисунок.
  2. Изобразить напряженность поля каждого заряда по отдельности в нужной точке. Помните, что напряженность направлена к отрицательному заряду и от положительного заряда.
  3. Вычислить каждую из напряжённостей по соответствующей формуле.
  4. Сложить вектора напряжённостей геометрически (т.е. векторно).

 

Потенциальная энергия взаимодействия зарядов

К оглавлению…

Электрические заряды взаимодействуют друг с другом и с электрическим полем. Любое взаимодействие описывается потенциальной энергией. Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных электрических зарядов рассчитывается по формуле:

Обратите внимание на отсутствие модулей у зарядов. Для разноименных зарядов энергия взаимодействия имеет отрицательное значение. Такая же формула справедлива и для энергии взаимодействия равномерно заряженных сфер и шаров. Как обычно, в этом случае расстояние r измеряется между центрами шаров или сфер. Если же зарядов не два, а больше, то энергию их взаимодействия следует считать так: разбить систему зарядов на все возможные пары, рассчитать энергию взаимодействия каждой пары и просуммировать все энергии для всех пар.

Задачи по данной теме решаются, как и задачи на закон сохранения механической энергии: сначала находится начальная энергия взаимодействия, потом конечная. Если в задаче просят найти работу по перемещению зарядов, то она будет равна разнице между начальной и конечной суммарной энергией взаимодействия зарядов. Энергия взаимодействия так же может переходить в кинетическую энергию или в другие виды энергии. Если тела находятся на очень большом расстоянии, то энергия их взаимодействия полагается равной 0.

Обратите внимание: если в задаче требуется найти минимальное или максимальное расстояние между телами (частицами) при движении, то это условие выполнится в тот момент времени, когда частицы движутся в одну сторону с одинаковой скоростью. Поэтому решение надо начинать с записи закона сохранения импульса, из которого и находится эта одинаковая скорость. А далее следует писать закон сохранения энергии с учетом кинетической энергии частиц во втором случае.

 

Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение

К оглавлению…

Электростатическое поле обладает важным свойством: работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.

Следствием независимости работы от формы траектории является следующее утверждение: работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Свойство потенциальности (независимости работы от формы траектории) электростатического поля позволяет ввести понятие потенциальной энергии заряда в электрическом поле. А физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:

Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля. В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала (а значит и разности потенциалов, т.е. напряжения) является вольт [В]. Потенциал – скалярная величина.

Во многих задачах электростатики при вычислении потенциалов за опорную точку, где значения потенциальной энергии и потенциала обращаются в ноль, удобно принять бесконечно удаленную точку. В этом случае понятие потенциала может быть определено следующим образом: потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.

Вспомнив формулу для потенциальной энергии взаимодействия двух точечных зарядов и разделив ее на величину одного из зарядов в соответствии с определением потенциала получим, что потенциал φ поля точечного заряда Q на расстоянии r от него относительно бесконечно удаленной точки вычисляется следующим образом:

Потенциал рассчитанный по этой формуле может быть положительным и отрицательным в зависимости от знака заряда создавшего его. Эта же формула выражает потенциал поля однородно заряженного шара (или сферы) при r ≥ R (снаружи от шара или сферы), где R – радиус шара, а расстояние r отсчитывается от центра шара.

Для наглядного представления электрического поля наряду с силовыми линиями используют эквипотенциальные поверхности. Поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения, называется эквипотенциальной поверхностью или поверхностью равного потенциала. Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям. Эквипотенциальные поверхности кулоновского поля точечного заряда – концентрические сферы.

Электрическое напряжение это просто разность потенциалов, т.е. определение электрического напряжения может быть задано формулой:

В однородном электрическом поле существует связь между напряженностью поля и напряжением:

Работа электрического поля может быть вычислена как разность начальной и конечной потенциальной энергии системы зарядов:

Работа электрического поля в общем случае может быть вычислена также и по одной из формул:

В однородном поле при перемещении заряда вдоль его силовых линий работа поля может быть также рассчитана по следующей формуле:

В этих формулах:

  • φ – потенциал электрического поля.
  • ∆φ – разность потенциалов.
  • W – потенциальная энергия заряда во внешнем электрическом поле.
  • A – работа электрического поля по перемещению заряда (зарядов).
  • q – заряд, который перемещают во внешнем электрическом поле.
  • U – напряжение.
  • E – напряженность электрического поля.
  • d или ∆l – расстояние на которое перемещают заряд вдоль силовых линий.

Во всех предыдущих формулах речь шла именно о работе электростатического поля, но если в задаче говорится, что «работу надо совершить», или идет речь о «работе внешних сил», то эту работу следует считать так же, как и работу поля, но с противоположным знаком.

Принцип суперпозиции потенциала

Из принципа суперпозиции напряженностей полей, создаваемых электрическими зарядами, следует принцип суперпозиции для потенциалов (при этом знак потенциала поля зависит от знака заряда, создавшего поле):

Обратите внимание, насколько легче применять принцип суперпозиции потенциала, чем напряженности. Потенциал – скалярная величина, не имеющая направления. Складывать потенциалы – это просто суммировать численные значения.

 

Электрическая емкость. Плоский конденсатор

К оглавлению…

При сообщении проводнику заряда всегда существует некоторый предел, более которого зарядить тело не удастся. Для характеристики способности тела накапливать электрический заряд вводят понятие электрической емкости. Емкостью уединенного проводника называют отношение его заряда к потенциалу:

В системе СИ емкость измеряется в Фарадах [Ф]. 1 Фарад – чрезвычайно большая емкость. Для сравнения, емкость всего земного шара значительно меньше одного фарада. Емкость проводника не зависит ни от его заряда, ни от потенциала тела. Аналогично, плотность не зависит ни от массы, ни от объема тела. Емкость зависит лишь от формы тела, его размеров и свойств окружающей его среды.

Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними:

Величина электроемкости проводников зависит от формы и размеров проводников и от свойств диэлектрика, разделяющего проводники. Существуют такие конфигурации проводников, при которых электрическое поле оказывается сосредоточенным (локализованным) лишь в некоторой области пространства. Такие системы называются конденсаторами, а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

Простейший конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Такой конденсатор называется плоским. Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами.

Каждая из заряженных пластин плоского конденсатора создает вблизи своей поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого выражается соотношением уже приводившимся выше. Тогда модуль напряженности итогового поля внутри конденсатора, создаваемого двумя пластинами, равен:

За пределами конденсатора, электрические поля двух пластин направлены в разные стороны, и поэтому результирующее электростатическое поле E = 0. Электроёмкость плоского конденсатора может быть рассчитана по формуле:

Таким образом, электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз. Обратите внимание, что S в этой формуле есть площадь только одной обкладки конденсатора. Когда в задаче говорят о «площади обкладок», то имеют в виду именно эту величину. На 2 умножать или делить её не надо никогда.

Еще раз приведем формулу для заряда конденсатора. Под зарядом конденсатора понимают только заряд его положительной обкладки:

Сила притяжения пластин конденсатора. Сила, действующая на каждую обкладку, определяется не полным полем конденсатора, а полем, созданным противоположной обкладкой (сама на себя обкладка не действует). Напряженность этого поля равна половине напряженности полного поля, и сила взаимодействия пластин:

Энергия конденсатора. Ее же называют энергией электрического поля внутри конденсатора. Опыт показывает, что заряженный конденсатор содержит запас энергии. Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор. Существует три эквивалентные формы записи формулы для энергии конденсатора (они следуют одна из другой если воспользоваться соотношением q = CU):

Особое внимание обращайте на фразу: «Конденсатор подключён к источнику». Это означает, что напряжение на конденсаторе не изменяется. А фраза «Конденсатор зарядили и отключили от источника» означает, что заряд конденсатора не изменится.

Энергия электрического поля

Электрическую энергию следует рассматривать как потенциальную энергию, запасенную в заряженном конденсаторе. По современным представлениям, электрическая энергия конденсатора локализована в пространстве между обкладками конденсатора, то есть в электрическом поле. Поэтому ее называют энергией электрического поля. Энергия заряженных тел сосредоточена в пространстве, в котором есть электрическое поле, т.е. можно говорить об энергии электрического поля. Например, у конденсатора энергия сосредоточена в пространстве между его обкладками. Таким образом, имеет смысл ввести новую физическую характеристику – объёмную плотность энергии электрического поля. На примере плоского конденсатора, можно получить такую формулу для объёмной плотности энергии (или энергии единицы объёма электрического поля):

 

Соединения конденсаторов

К оглавлению…

Параллельное соединение конденсаторов – для увеличения ёмкости. Конденсаторы соединены одноименно заряженными обкладками, как бы увеличивая площадь одинаково заряженных пластин. Напряжение на всех конденсаторах одинаковое, общий заряд равен сумме зарядов каждого из конденсаторов, и общая ёмкость также равна сумме емкостей всех конденсаторов соединенных параллельно. Выпишем формулы для параллельного соединения конденсаторов:

При последовательном соединении конденсаторов общая ёмкость батареи конденсаторов всегда меньше, чем ёмкость наименьшего конденсатора, входящего в батарею. Применяется последовательное соединение для увеличения напряжения пробоя конденсаторов. Выпишем формулы для последовательного соединения конденсаторов. Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов находится из соотношения:

Из закона сохранения заряда следует, что заряды на соседних обкладках равны:

Напряжение равно сумме напряжений на отдельных конденсаторах.

Для двух последовательно соединённых конденсаторов формула выше даст нам следующее выражение для общей емкости:

Для N одинаковых последовательно соединённых конденсаторов:

 

Проводящая сфера

К оглавлению…

Напряженность поля внутри заряженного проводника равна нулю. В противном случае на свободные заряды внутри проводника действовала бы электрическая сила, которая вынуждала бы эти заряды двигаться внутри проводника. Это движение, в свою очередь, приводило бы к разогреванию заряженного проводника, чего на самом деле не происходит.

Факт того, что внутри проводника нет электрического поля можно понять и по-другому: если бы оно было то заряженные частицы опять таки двигались бы, причем они бы двигались именно так, чтобы свести это поле к нолю своим собственным полем, т.к. вообще-то двигаться им не хотелось бы, ведь всякая система стремится к равновесию. Рано или поздно все двигавшиеся заряды остановились бы именно в том месте, чтобы поле внутри проводника стало равно нолю.

На поверхности проводника напряжённость электрического поля максимальна. Величина напряжённости электрического поля заряженного шара за его пределами убывает по мере удаления от проводника и рассчитывается по формуле, аналогичной формулам для напряженности поля точечного заряда, в которой расстояния отсчитываются от центра шара.

Так как напряженность поля внутри заряженного проводника равна нулю, то потенциал во всех точках внутри и на поверхности проводника одинаков (только в этом случае разность потенциалов, а значит и напряжённость равна нулю). Потенциал внутри заряженного шара равен потенциалу на поверхности. Потенциал за пределами шара вычисляется по формуле, аналогичной формулам для потенциала точечного заряда, в которой расстояния отсчитываются от центра шара.

Электрическая емкость шара радиуса R:

Если шар окружен диэлектриком, то:

 

Свойства проводника в электрическом поле

К оглавлению…

  1. Внутри проводника напряженность поля всегда равна нулю.
  2. Потенциал внутри проводника во всех точках одинаков и равен потенциалу поверхности проводника. Когда в задаче говорят, что «проводник заряжен до потенциала … В», то имеют в виду именно потенциал поверхности.
  3. Снаружи от проводника вблизи от его поверхности напряженность поля всегда перпендикулярна поверхности.
  4. Если проводнику сообщить заряд, то он весь распределится по очень тонкому слою вблизи поверхности проводника (обычно говорят, что весь заряд проводника распределяется на его поверхности). Это легко объясняется: дело в том, что сообщая заряд телу, мы передаем ему носители заряда одного знака, т.е. одноименные заряды, которые отталкиваются. А значит они будут стремиться разбежаться друг от друга на максимальное расстояние из всех возможных, т.е. скопятся у самых краев проводника. Как следствие, если из проводника удалить сердцевину, то его электростатические свойства никак не изменятся.
  5. Снаружи проводника напряженность поля тем больше, чем кривее поверхность проводника. Максимальное значение напряженности достигается вблизи остриев и резких изломов поверхности проводника.

 

Замечания к решению сложных задач

К оглавлению…

1. Заземление чего-либо означает соединение проводником данного объекта с Землей. При этом потенциалы Земли и имеющегося объекта выравниваются, а необходимые для этого заряды перебегают по проводнику с Земли на объект либо наоборот. При этом нужно учитывать несколько факторов, которые следуют из того, что Земля несоизмеримо больше любого объекта находящегося не ней:

  • Общий заряд Земли условно равен нолю, поэтому ее потенциал также равен нолю, и он останется равным нолю после соединения объекта с Землей. Одним словом, заземлить – означает обнулить потенциал объекта.
  • Для обнуления потенциала (а значит и собственного заряда объекта, который мог быть до этого как положительным так и отрицательным), объекту придется либо принять либо отдать Земле некоторый (возможно даже очень большой) заряд, и Земля всегда сможет обеспечить такую возможность.

2. Еще раз повторимся: расстояние между отталкивающимися телами минимально в тот момент, когда их скорости становятся равны по величине и направлены в одну сторону (относительная скорость зарядов равна нулю). В этот момент потенциальная энергия взаимодействия зарядов максимальна. Расстояние между притягивающимися телами максимально, также в момент равенства скоростей, направленных в одну сторону.

3. Если в задаче имеется система, состоящая из большого количества зарядов, то необходимо рассматривать и расписывать силы, действующие на заряд, который не находится в центре симметрии.

Молекулярная физика – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Основные положения МКТ

К оглавлению…

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества. В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

  • Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными и состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы (соответственно: катионы и анионы).
  • Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействии, скорость которого зависит от температуры, а характер – от агрегатного состояния вещества.
  • Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Атом – наименьшая химически неделимая частица элемента (атом железа, гелия, кислорода). Молекула – наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Молекула состоит из одного и более атомов (вода – Н2О – 1 атом кислорода и 2 атома водорода). Ион – атом или молекула, у которых один или несколько электронов лишние (или электронов не хватает).

Молекулы имеют чрезвычайно малые размеры. Простые одноатомные молекулы имеют размер порядка 10–10 м. Сложные многоатомные молекулы могут иметь размеры в сотни и тысячи раз больше. 

Беспорядочное хаотическое движение молекул называется тепловым движением. Кинетическая энергия теплового движения растет с возрастанием температуры. При низких температурах молекулы конденсируются в жидкое или твердое вещество. При повышении температуры средняя кинетическая энергия молекулы становится больше, молекулы разлетаются, и образуется газообразное вещество.

В твердых телах молекулы совершают беспорядочные колебания около фиксированных центров (положений равновесия). Эти центры могут быть расположены в пространстве нерегулярным образом (аморфные тела) или образовывать упорядоченные объемные структуры (кристаллические тела).

В жидкостях молекулы имеют значительно большую свободу для теплового движения. Они не привязаны к определенным центрам и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей.

В газах расстояния между молекулами обычно значительно больше их размеров. Силы взаимодействия между молекулами на таких больших расстояниях малы, и каждая молекула движется вдоль прямой линии до очередного столкновения с другой молекулой или со стенкой сосуда. Среднее расстояние между молекулами воздуха при нормальных условиях порядка 10–8 м, то есть в сотни раз превышает размер молекул. Слабое взаимодействие между молекулами объясняет способность газов расширяться и заполнять весь объем сосуда. В пределе, когда взаимодействие стремится к нулю, мы приходим к представлению об идеальном газе.

Идеальный газ – это газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом, за исключением процессов упругого столкновения и считаются материальными точками.

В молекулярно-кинетической теории количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц. Единица количества вещества называется молем (моль). Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода 12C. Молекула углерода состоит из одного атома. Таким образом, в одном моле любого вещества содержится одно и то же число частиц (молекул). Это число называется постоянной Авогадро: NА = 6,022·1023 моль–1.

Постоянная Авогадро – одна из важнейших постоянных в молекулярно-кинетической теории. Количество вещества определяется как отношение числа N частиц (молекул) вещества к постоянной Авогадро NА, или как отношение массы к молярной массе:

Массу одного моля вещества принято называть молярной массой M. Молярная масса равна произведению массы m0 одной молекулы данного вещества на постоянную Авогадро (то есть на количество частиц в одном моле). Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль). Для веществ, молекулы которых состоят из одного атома, часто используется термин атомная масса. В таблице Менделеева молярная масса указана в граммах на моль. Таким образом имеем еще одну формулу:

где: M – молярная масса, NA – число Авогадро, m0 – масса одной частицы вещества, N – число частиц вещества содержащихся в массе вещества m. Кроме этого понадобится понятие концентрации (количество частиц в единице объема):

Напомним также, что плотность, объем и масса тела связаны следующей формулой:

Если в задаче идет речь о смеси веществ, то говорят о средней молярной массе и средней плотности вещества. Как и при вычислении средней скорости неравномерного движения, эти величины определяются полными массами смеси:

Не забывайте, что полное количество вещества всегда равно сумме количеств веществ, входящих в смесь, а с объемом надо быть аккуратными. Объем смеси газов не равен сумме объемов газов, входящих в смесь. Так, в 1 кубометре воздуха содержится 1 кубометр кислорода, 1 кубометр азота, 1 кубометр углекислого газа и т.д. Для твердых тел и жидкостей (если иное не указано в условии) можно считать, что объем смеси равен сумме объемов ее частей.

 

Основное уравнение МКТ идеального газа

К оглавлению…

При своем движении молекулы газа непрерывно сталкиваются друг с другом. Из-за этого характеристики их движения меняются, поэтому, говоря об импульсах, скоростях, кинетических энергиях молекул, всегда имеют в виду средние значения этих величин.

Число столкновений молекул газа в нормальных условиях с другими молекулами измеряется миллионами раз в секунду. Если пренебречь размерами и взаимодействием молекул (как в модели идеального газа), то можно считать, что между последовательными столкновениями молекулы движутся равномерно и прямолинейно. Естественно, подлетая к стенке сосуда, в котором расположен газ, молекула испытывает столкновение и со стенкой. Все столкновения молекул друг с другом и со стенками сосуда считаются абсолютно упругими столкновениями шариков. При столкновении со стенкой импульс молекулы изменяется, значит на молекулу со стороны стенки действует сила (вспомните второй закон Ньютона). Но по третьему закону Ньютона с точно такой же силой, направленной в противоположную сторону, молекула действует на стенку, оказывая на нее давление. Совокупность всех ударов всех молекул о стенку сосуда и приводит к возникновению давления газа. Давление газа – это результат столкновений молекул со стенками сосуда. Если нет стенки или любого другого препятствия для молекул, то само понятие давления теряет смысл. Например, совершенно антинаучно говорить о давлении в центре комнаты, ведь там молекулы не давят на стенку. Почему же тогда, поместив туда барометр, мы с удивлением обнаружим, что он показывает какое-то давление? Правильно! Потому, что сам по себе барометр является той самой стенкой, на которую и давят молекулы.

Поскольку давление есть следствие ударов молекул о стенку сосуда, очевидно, что его величина должна зависеть от характеристик отдельно взятых молекул (от средних характеристик, конечно, Вы ведь помните про то, что скорости всех молекул различны). Эта зависимость выражается основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа:

где: p – давление газа, n – концентрация его молекул, m0 – масса одной молекулы, vкв – средняя квадратичная скорость (обратите внимание, что в самом уравнении стоит квадрат средней квадратичной скорости). Физический смысл этого уравнения состоит в том, что оно устанавливает связь между характеристиками всего газа целиком (давлением) и параметрами движения отдельных молекул, то есть связь между макро- и микромиром.

Следствия из основного уравнения МКТ

Как уже было отмечено в предыдущем параграфе, скорость теплового движения молекул определяется температурой вещества. Для идеального газа эта зависимость выражается простыми формулами для средней квадратичной скорости движения молекул газа:

где: k = 1,38∙10–23 Дж/К – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура. Сразу же оговоримся, что далее во всех задачах Вы должны, не задумываясь, переводить температуру в кельвины из градусов Цельсия (кроме задач на уравнение теплового баланса). Закон трех постоянных:

где: R = 8,31 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная. Следующей важной формулой является формула для средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа:

Оказывается, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул зависит только от температуры, одинакова при данной температуре для всех молекул. Ну и наконец, самыми главными и часто применяемыми следствиями из основного уравнения МКТ являются следующие формулы:

Измерение температуры

Понятие температуры тесно связано с понятием теплового равновесия. Тела, находящиеся в контакте друг с другом, могут обмениваться энергией. Энергия, передаваемая одним телом другому при тепловом контакте, называется количеством теплоты.

Тепловое равновесие – это такое состояние системы тел, находящихся в тепловом контакте, при котором не происходит теплопередачи от одного тела к другому, и все макроскопические параметры тел остаются неизменными. Температура – это физический параметр, одинаковый для всех тел, находящихся в тепловом равновесии.

Для измерения температуры используются физические приборы – термометры, в которых о величине температуры судят по изменению какого-либо физического параметра. Для создания термометра необходимо выбрать термометрическое вещество (например, ртуть, спирт) и термометрическую величину, характеризующую свойство вещества (например, длина ртутного или спиртового столбика). В различных конструкциях термометров используются разнообразные физические свойства вещества (например, изменение линейных размеров твердых тел или изменение электрического сопротивления проводников при нагревании).

Термометры должны быть откалиброваны. Для этого их приводят в тепловой контакт с телами, температуры которых считаются заданными. Чаще всего используют простые природные системы, в которых температура остается неизменной, несмотря на теплообмен с окружающей средой – это смесь льда и воды и смесь воды и пара при кипении при нормальном атмосферном давлении. По температурной шкале Цельсия точке плавления льда приписывается температура 0°С, а точке кипения воды: 100°С. Изменение длины столба жидкости в капиллярах термометра на одну сотую длины между отметками 0°С и 100°С принимается равным 1°С.

Английский физик У.Кельвин (Томсон) в 1848 году предложил использовать точку нулевого давления газа для построения новой температурной шкалы (шкала Кельвина). В этой шкале единица измерения температуры такая же, как и в шкале Цельсия, но нулевая точка сдвинута:

При этом изменение температуры на 1ºС соответствует изменению температуры на 1 К. Изменения температуры по шкале Цельсия и Кельвина равны. В системе СИ принято единицу измерения температуры по шкале Кельвина называть кельвином и обозначать буквой К. Например, комнатная температура TС = 20°С по шкале Кельвина равна TК = 293 К. Температурная шкала Кельвина называется абсолютной шкалой температур. Она оказывается наиболее удобной при построении физических теорий.

 

Уравнение состояния идеального газа или уравнение Клапейрона-Менделеева

К оглавлению…

Уравнение состояние идеального газа является очередным следствие из основного уравнения МКТ и записывается в виде:

Данное уравнение устанавливает связь между основными параметрами состояния идеального газа: давлением, объемом, количеством вещества и температурой. Очень важно, что эти параметры взаимосвязаны, изменение любого из них неизбежно приведет к изменению еще хотя бы одного. Именно поэтому данное уравнение и называют уравнением состояния идеального газа. Оно было открыто сначала для одного моля газа Клапейроном, а впоследствии обобщено на случай большего количество молей Менделеевым.

Если температура газа равна Tн = 273 К (0°С), а давление pн = 1 атм = 1·105 Па, то говорят, что газ находится при нормальных условиях.

 

Газовые законы

К оглавлению…

Решение задач на расчет параметров газа значительно упрощается, если Вы знаете, какой закон и какую формулу применить. Итак, рассмотрим основные газовые законы.

1. Закон Авогадро. В одном моле любого вещества содержится одинаковое количество структурных элементов, равное числу Авогадро.

2. Закон Дальтона. Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений газов, входящих в эту смесь:

Парциальным давлением газа называют то давление, которое он бы производил, если бы все остальные газ внезапно исчезли из смеси. Например, давление воздуха равно сумме парциальных давлений азота, кислорода, углекислого газа и прочих примесей. При этом каждый из газов в смеси занимает весь предоставленный ему объем, то есть объем каждого из газов равен объему смеси.

3. Закон Бойля-Мариотта. Если масса и температура газа остаются постоянными, то произведение давления газа на его объем не изменяется, следовательно:

Процесс, происходящий при постоянной температуре, называют изотермическим. Обратите внимание, что такая простая форма закона Бойля-Мариотта выполняется только при условии, что масса газа остается неизменной.

4. Закон Гей-Люссака. Сам закон Гей-Люссака не представляет особой ценности при подготовке к экзаменам, поэтому приведем лишь следствие из него. Если масса и давление газа остаются постоянными, то отношение объема газа к его абсолютной температуре не изменяется, следовательно:

Процесс, происходящий при постоянном давлении, называют изобарическим или изобарным. Обратите внимание, что такая простая форма закона Гей-Люссака выполняется только при условии, что масса газа остается неизменной. Не забывайте про перевод температуры из градусов Цельсия в кельвины.

5. Закон Шарля. Как и закон Гей-Люссака, закон Шарля в точной формулировке для нас не важен, поэтому приведем лишь следствие из него. Если масса и объем газа остаются постоянными, то отношение давления газа к его абсолютной температуре не изменяется, следовательно:

Процесс, происходящий при постоянном объеме, называют изохорическим или изохорным. Обратите внимание, что такая простая форма закона Шарля выполняется только при условии, что масса газа остается неизменной. Не забывайте про перевод температуры из градусов Цельсия в кельвины.

6. Универсальный газовый закон (Клапейрона). При постоянной массе газа отношение произведения его давления и объема к температуре не изменяется, следовательно:

Обратите внимание, что масса должна оставаться неизменной, и не забывайте про кельвины.

Итак, существует несколько газовых законов. Перечислим признаки того, что нужно применять один из них при решении задачи:

  1. Закон Авогадро применяется во всех задачах где речь идет о количестве молекул.
  2. Закон Дальтона применяется во всех задачах, в которых идет речь о смеси газов.
  3. Закон Шарля применяют в задачах, когда объем газа остается неизменным. Обычно это или сказано явно, или в задаче присутствуют слова «газ в закрытом сосуде без поршня».
  4. Закон Гей-Люссака применяют, если неизменным остается давление газа. Ищите в задачах слова «газ в сосуде, закрытом подвижным поршнем» или «газ в открытом сосуде». Иногда про сосуд ничего не сказано, но по условию понятно, что он сообщается с атмосферой. Тогда считается, что атмосферное давление всегда остается неизменным (если в условии не сказано иного).
  5. Закон Бойля-Мариотта. Тут сложнее всего. Хорошо, если в задаче написано, что температура газа неизменна. Чуть хуже, если в условии присутствует слово «медленно». Например, газ медленно сжимают или медленно расширяют. Еще хуже, если сказано, что газ закрыт теплонепроводящим поршнем. Наконец, совсем плохо, если про температуру не сказано ничего, но из условия можно предположить, что она не изменяется. Обычно в этом случае ученики применяют закон Бойля-Мариотта от безысходности.
  6. Универсальный газовый закон. Его используют, если масса газа постоянна (например, газ находится в закрытом сосуде), но по условию понятно, что все остальные параметры (давление, объем, температура) изменяются. Вообще, часто вместо универсального закона можно применять уравнение Клапейрона-Менделеева, вы получите правильный ответ, только в каждой формуле будете писать по две лишние буквы.

 

Графическое изображение изопроцессов

К оглавлению…

Во многих разделах физики зависимость величин друг от друга удобно изображать графически. Это упрощает понимание взаимосвязи параметров, происходящих в системе процессов. Такой подход очень часто применяется и в молекулярной физике. Основными параметрами, описывающими состояние идеального газа, являются давление, объем и температура. Графический метод решения задач и состоит в изображении взаимосвязи этих параметров в различных газовых координатах. Существует три основных типа газовых координат: (p; V), (p; T) и (V; T). Заметьте, что это только основные (наиболее часто встречающиеся типы координат). Фантазия составителей задач и тестов не ограничена, поэтому Вы можете встретить и любые другие координаты. Итак, изобразим основные газовые процессы в основных газовых координатах.

Изобарный процесс (p = const)

Изобарным процессом называют процесс, протекающий при неизменным давлении и массе газа. Как следует из уравнения состояния идеального газа, в этом случае объем изменяется прямо пропорционально температуре. Графики изобарического процесса в координатах р–V; V–Т и р–Т имеют следующий вид:

Обратите внимание на то, что продолжение графика в V–T координатах направлено точно в начало координат, однако этот график никогда не сможет начаться прямо из начала координат, так как при очень низких температурах газ превращается в жидкость и зависимость объема от температура меняется.

Изохорный процесс (V = const)

Изохорный процесс – это процесс нагревания или охлаждения газа при постоянном объеме и при условии, что количество вещества в сосуде остается неизменным. Как следует из уравнения состояния идеального газа, при этих условиях давление газа изменяется прямо пропорционально его абсолютной температуре. Графики изохорного процесса в координатах р–V; р–Т и V–Т имеют следующий вид:

Обратите внимание на то, что продолжение графика в p–T координатах направлено точно в начало координат, однако этот график никогда не сможет начаться прямо из начала координат, так как газ при очень низких температурах превращается в жидкость.

Изотермический процесс (T = const)

Изотермическим процессом называют процесс, протекающий при постоянной температуре. Из уравнения состояния идеального газа следует, что при постоянной температуре и неизменном количестве вещества в сосуде произведение давления газа на его объем должно оставаться постоянным. Графики изотермического процесса в координатах р–V; р–Т и V–Т имеют следующий вид:

Заметим, что при выполнении заданий на графики в молекулярной физике не требуется особой точности в откладывании координат по соответствующим осям (например, чтобы координаты p1 и p2 двух состояний газа в системе p(V) совпадали с координатами p1 и p2 этих состояний в системе p(T). Во–первых, это разные системы координат, в которых может быть выбран разный масштаб, а во–вторых, это лишняя математическая формальность, отвлекающая от главного – от анализа физической ситуации. Основное требование: чтобы качественный вид графиков был верным.

 

Неизопроцессы

К оглавлению…

В задачах этого типа изменяются все три основных параметра газа: давление, объем и температура. Постоянной остается только масса газа. Наиболее простой случай, если задача решается «в лоб» с помощью универсального газового закона. Чуть сложнее, если Вам надо отыскать уравнение процесса, описывающего изменение состояния газа, или проанализировать поведение параметров газа по данному уравнению. Тогда действовать надо так. Записать данное уравнение процесса и универсальный газовый закон (или уравнение Клапейрона-Менделеева, что Вам удобнее) и последовательно исключать ненужные величины из них.

 

Изменение количества или массы вещества

К оглавлению…

В сущности, ничего сложного в таких задачах нет. Надо только помнить, что газовые законы не выполняются, так как в формулировках любых из них записано «при постоянной массе». Поэтому действуем просто. Записываем уравнение Клапейрона-Менделеева для начального и конечного состояний газа и решаем задачу.

 

Перегородки или поршни

К оглавлению…

В задачах этого типа опять применяются газовые законы, при этом необходимо учесть следующие замечания:

  • Во-первых, газ через перегородку не проходит, то есть масса газа в каждой части сосуда остается неизменной, и таким образом, для каждой части сосуда выполняются газовые законы.
  • Во-вторых, если перегородка теплонепроводящая, то при нагревании или охлаждении газа в одной части сосуда температура газа во второй части останется неизменной.
  • В-третьих, если перегородка подвижна, то давления по обе ее стороны равны в каждый конкретный момент времени (но это равное с обоих сторон давление может меняться со временем).
  • А дальше пишем газовые законы для каждого газа по отдельности и решаем задачу.

 

Газовые законы и гидростатика

К оглавлению…

Специфика задач состоит в том, что в давлении надо будет учитывать «довески», связанные с давлением столба жидкости. Какие тут могут быть варианты:

  • Сосуд с газом погружен под воду. Давление в сосуде будет равно: p = pатм + ρgh, где: h – глубина погружения.
  • Горизонтальная трубка закрыта от атмосферы столбиком ртути (или другой жидкости). Давление газа в трубке точно равно: p = pатм атмосферному, так как горизонтальный столбик ртути не оказывает давления на газ.
  • Вертикальная трубка с газом закрыта сверху столбиком ртути (или другой жидкости). Давление газа в трубке: p = pатм + ρgh, где: h – высота столбика ртути.
  • Вертикальная узкая трубка с газом повернута открытым концом вниз и заперта столбиком ртути (или другой жидкости). Давление газа в трубке: p = pатм – ρgh, где: h – высота столбика ртути. Знак «–» ставится, так как ртуть не сжимает, а растягивает газ. Часто ученики спрашивают, почему ртуть не вытекает из трубки. Действительно, если бы трубка была широкой, ртуть бы стекла вниз по стенкам. А так, поскольку трубка очень узкая, поверхностное натяжение на дает ртути разорваться посередине и пропустить внутрь воздух, а давление газа внутри (меньшее, чем атмосферное) удерживает ртуть от вытекания.

Как только Вы сумели правильно записать давление газа в трубке, применяйте какой-либо из газовых законов (как правило, Бойля-Мариотта, так как большинство таких процессов изотермические, или универсальный газовый закон). Применяйте выбранный закон для газа (ни в коем случае не для жидкости) и решайте задачу.

 

Тепловое расширение тел

К оглавлению…

При повышении температуры возрастает интенсивность теплового движения частиц вещества. Это приводит к тому, что молекулы более «активно» отталкиваются друг от друга. Из-за этого большинство тел увеличивает свои размеры при нагревании. Не совершите типичную ошибку, сами атомы и молекулы не расширяются при нагревании. Увеличиваются лишь пустые промежутки между молекулами. Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. Тепловое расширение жидкостей подчиняется следующему закону:

где: V0 – объем жидкости при 0°С, V – при температуре t, γ – коэффициент объемного расширения жидкости. Обратите внимание, что все температуры в этой теме нужно брать в градусах Цельсия. Коэффициент объемного расширения зависит от рода жидкости (и от температуры, что не учитывается в большинстве задач). Обратите внимание, что численное значение коэффициента, выраженное в 1/°С или в 1/К, одинаково, так как нагреть тело на 1°С это то же самое, что нагреть его на 1 К (а не на 274 К).

Для расширения твердых тел применяются три формулы, описывающие изменение линейных размеров, площади и объема тела:

где: l0, S0, V0 – соответственно длина, площадь поверхности и объем тела при 0°С, α – коэффициент линейного расширения тела. Коэффициент линейного расширения зависит от рода тела (и от температуры, что не учитывается в большинстве задач) и измеряется в 1/°С или в 1/К.

Физика обучение с нуля. Как начать изучение физики с абсолютного нуля? (В школе вообще ничего не учил)? Траектория, путь, перемещение

В зависимости от вашей цели, свободного времени и уровня математической подготовки, возможны несколько вариантов.

Вариант 1

Цель – «для себя», сроки – не ограничены, математика – тоже почти с нуля.

Выберите линию учебников поинтереснее, например, трёхтомник Ландсберга , и изучайте его, конспектируя в тетради. Затем пройдите таким же образом учебники Г. Я. Мякишева и Б. Б. Буховцева за 10-11 класс. Закрепите полученные знания – прочтите справочник для 7-11 классов О.Ф. Кабардина .

Если пособия Г. С. Ландсберга вам не подошли, а они именно для тех, кто изучает физику с нуля, возьмите линию учебников для 7-9 классов А. В. Перышкина и Е. М. Гутника. Не нужно стесняться, что это для маленьких детей – порой и студенты-пятикурсники без подготовки «плавают» в Перышкине за 7 класс уже с десятой страницы.

Как заниматься

Непременно отвечайте на вопросы и прорешивайте задания после параграфов.

В конце тетради сделайте для себя справочник по основным понятиям и формулам.

Обязательно находите на Ютубе ролики с физическими опытами, которые встречаются в учебнике. Просматривайте и конспектируйте их по схеме: что видел – что наблюдал – почему? Рекомендую ресурс GetAClass – там систематизированы все опыты и теория к ним.

Сразу заведите отдельную тетрадь для решения задач. Начните с задачника В. И. Лукашика и Е. В. Ивановой для 7-9 классов и прорешайте половину заданий из него. Затем прорешайте задачник А. П. Рымкевича на 70% или, как вариант – «Сборник вопросов и задач по физике» для 10-11 классов Г. Н. и А. П. Степановых.

Пытайтесь решать самостоятельно, подсматривайте в решебник в самом крайнем случае. Если столкнулись с затруднением – ищите аналог задачи с разбором. Для этого нужно иметь под рукой 3-4 бумажные книги, где подробно разбирают решения физических задач. Например, «Задачи по физике с анализом их решения» Н. Е. Савченко или книги И. Л. Касаткиной.

Если вам всё будет понятно, и душа будет просить сложных вещей – берите многотомник Г. Я. Мякишева, А. З. Синякова для профильных классов и прорешивайте все упражнения.

Приглашаем всех желающих изучать физику

Вариант 2

Цель – экзамен ЕГЭ или другой, срок – два года, математика – с нуля.

Справочник для школьников О. Ф. Кабардина и «Сборник задач по физике» для 10-11 классов О. И. Громцева О. И. («заточен» под ЕГЭ). Если экзамен не ЕГЭ, лучше взять задачники В. И. Лукашика и А. П. Рымкевича или «Сборник вопросов и задач по физике» для 10-11 классов Г. Н. Степановой, А. П. Степанова. Не гнушайтесь обращаться к учебникам А. В. Перышкина и Е. М. Гутника за 7-9 классы, а лучше их тоже законспектируйте.

Упорные и трудолюбивые могут пройтись полностью по книге «Физика. Полный школьный курс» В. А. Орлова, Г. Г. Никифорова, А. А. Фадеевой и др. В этом пособии есть всё необходимое: теория, практика, задачи.

Как заниматься

Система та же, что и в первом варианте:

  • заведите тетради для конспектов и решения задач,
  • самостоятельно конспектируйте и решайте задачи в тетради,
  • просматривайте и анализируйте опыты, например, на GetAClass .
  • Если вы хотите наиболее эффективно подготовиться к ЕГЭ или ОГЭ за оставшееся время,
    Вариант 3

Цель – ЕГЭ, сроки – 1 год, математика на хорошем уровне.

Если математика в норме, можно не обращаться к учебникам 7-9 классов, а сразу брать 10-11 классы и справочник для школьников О. Ф. Кабардина. В пособии Кабардина содержатся темы, которых нет в учебниках 10-11 классов. При этом рекомендую просматривать видео с опытами по физике и анализировать их по схеме.

Вариант 4

Цель – ЕГЭ, сроки – 1 год, математика – на нуле.

Подготовиться к ЕГЭ за год без базы в математике нереально. Разве что вы будете проделывать все пункты из варианта №2 каждый день по 2 часа.

Преподаватели и репетиторы онлайн-школы «Фоксфорд» помогут достичь максимального результата за оставшееся время.

М.: 2010.- 752с. М.: 1981.- Т.1 – 336с., Т.2 – 288с.

Книга известного физика из США Дж. Орира представляет собой один из наиболее удачных в мировой литературе вводных курсов по физике, охватывающих диапазон от физики как школьного предмета до доступного описания ее последних достижений. Эта книга занимает почетное место на книжной полке уже нескольких поколений российских физиков, причем для данного издания книга существенно дополнена и осовременена. Автор книги – ученик выдающегося физика XX века, Нобелевского лауреата Э. Ферми – в течение многих лет читал свой курс студентам Корнельского университета. Этот курс может служить полезным практическим введением к широко известным в России «Фейнмановским лекциям по физике» и «Берклиевскому курсу физики». По своему уровню и содержанию книга Орира доступна уже школьникам старших классов, но может представлять интерес и для студентов, аспирантов, преподавателей, а также всех тех, кто желает не просто систематизировать и пополнить свои знания в области физики, но и научиться успешно решать широкий класс физических задач.

Формат: pdf (2010, 752с.)

Размер: 56 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

Примечание: Ниже – цветной скан.

Том 1.

Формат: djvu (1981 , 336 с.)

Размер: 5,6 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

Том 2.

Формат: djvu (1981 , 288 с.)

Размер: 5,3 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

ОГЛАВЛЕНИЕ
 Предисловие редактора русского издания 13
Предисловие 15
1. ВВЕДЕНИЕ 19
§ 1. Что такое физика? 19
§ 2. Единицы измерения 21
§ 3. Анализ размерностей 24
§ 4. Точность в физике 26
§ 5. Роль математики в физике 28
§ 6. Наука и общество 30
Приложение. Правильные ответы, не содержащие некоторых распространенных ошибок 31
Упражнения 31
Задачи 32
2. ОДНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 34
§ 1. Скорость 34
§ 2. Средняя скорость 36
§ 3. Ускорение 37
§ 4. Равномерно ускоренное движение 39
Основные выводы 43
Упражнения 43
Задачи 44
3. ДВУМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 46
§ 1. Траектории свободного падения 46
§ 2. Векторы 47
§ 3. Движение снаряда 52
§ 4. Равномерное движение по окружности 24
§ 5. Искусственные спутники Земли 55
Основные выводы 58
Упражнения 58
Задачи 59
4. ДИНАМИКА 61
§ 1. Введение 61
§ 2. Определения основных понятий 62
§ 3. Законы Ньютона 63
§ 4. Единицы силы и массы 66
§ 5. Контактные силы (силы реакции и трения) 67
§ 6. Решение задач 70
§ 7. Машина Атвуда 73
§ 8. Конический маятник 74
§ 9. Закон сохранения импульса 75
Основные выводы 77
Упражнения 78
Задачи 79
5. ГРАВИТАЦИЯ 82
§ 1. Закон всемирного тяготения 82
§ 2. Опыт Кавендиша 85
§ 3. Законы Кеплера для движений планет 86
§ 4. Вес 88
§ 5. Принцип эквивалентности 91
§ 6. Гравитационное поле внутри сферы 92
Основные выводы 93
Упражнения 94
Задачи 95
6. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ 98
§ 1. Введение 98
§ 2. Работа 98
§ 3. Мощность 100
§ 4. Скалярное произведение 101
§ 5. Кинетическая энергия 103
§ 6. Потенциальная энергия 105
§ 7. Гравитационная потенциальная энергия 107
§ 8. Потенциальная энергия пружины 108
Основные выводы 109
Упражнения 109
Задачи 111
7. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ
§ 1. Сохранение механической энергии 114
§ 2. Соударения 117
§ 3. Сохранение гравитационной энергии 120
§ 4. Диаграммы потенциальной энергии 122
§ 5. Сохранение полной энергии 123
§ 6. Энергия в биологии 126
§ 7. Энергия и автомобиль 128
Основные выводы 131
Приложение. Закон сохранения энергии для системы N частиц 131
Упражнения 132
Задачи 132
8. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА 136
§ 1. Введение 136
§ 2. Постоянство скорости света 137
§ 3. Замедление времени 142
§ 4. Преобразования Лоренца 145
§ 5. Одновременность 148
§ 6. Оптический эффект Доплера 149
§ 7. Парадокс близнецов 151
Основные выводы 154
Упражнения 154
Задачи 155
9. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА 159
§ 1. Релятивистское сложение скоростей 159
§ 2. Определение релятивистского импульса 161
§ 3. Закон сохранения импульса и энергии 162
§ 4. Эквивалентность массы и энергии 164
§ 5. Кинетическая энергия 166
§ 6. Масса и сила 167
§ 7. Общая теория относительности 168
Основные выводы 170
Приложение. Преобразование энергии и импульса 170
Упражнения 171
Задачи 172
10. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 175
§ 1. Кинематика вращательного движения 175
§ 2. Векторное произведение 176
§ 3. Момент импульса 177
§ 4. Динамика вращательного движения 179
§ 5. Центр масс 182
§ 6. Твердые тела и момент инерции 184
§ 7. Статика 187
§ 8. Маховики 189
Основные выводы 191
Упражнения 191
Задачи 192
11. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 196
§ 1. Гармоническая сила 196
§ 2. Период колебаний 198
§ 3. Маятник 200
§ 4. Энергия простого гармонического движения 202
§ 5. Малые колебания 203
§ 6. Интенсивность звука 206
Основные выводы 206
Упражнения 208
Задачи 209
12. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 213
§ 1. Давление и гидростатика 213
§ 2. Уравнение состояния идеального газа 217
§ 3. Температура 219
§ 4. Равномерное распределение энергии 222
§ 5. Кинетическая теория тепла 224
Основные выводы 226
Упражнения 226
Задачи 228
13. ТЕРМОДИНАМИКА 230
§ 1. Первый закон термодинамики 230
§ 2. Гипотеза Авогадро 231
§ 3. Удельная теплоемкость 232
§ 4. Изотермическое расширение 235
§ 5. Адиабатическое расширение 236
§ 6. Бензиновый двигатель 238
Основные выводы 240
Упражнения 241
Задачи 241
14. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 244
§ 1. Машина Карно 244
§ 2. Тепловое загрязнение окружающей среды 246
§ 3. Холодильники и тепловые насосы 247
§ 4. Второй закон термодинамики 249
§ 5. Энтропия 252
§ 6. Обращение времени 256
Основные выводы 259
Упражнения 259
Задачи 260
15. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СИЛА 262
§ 1. Электрический заряд 262
§ 2. Закон Кулона 263
§ 3. Электрическое поле 266
§ 4. Электрические силовые линии 268
§ 5. Теорема Гаусса 270
Основные выводы 275
Упражнения 275
Задачи 276
16. ЭЛЕКТРОСТАТИКА 279
§ 1. Сферическое распределение заряда 279
§ 2. Линейное распределение заряда 282
§ 3. Плоское распределение заряда 283
§ 4. Электрический потенциал 286
§ 5. Электрическая емкость 291
§ 6. Диэлектрики 294
Основные выводы 296
Упражнения 297
Задачи 299
17. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И МАГНИТНАЯ СИЛА 302
§ 1. Электрический ток 302
§ 2. Закон Ома 303
§ 3. Цепи постоянного тока 306
§ 4. Эмпирические данные о магнитной силе 310
§ 5. Вывод формулы для магнитной силы 312
§ 6. Магнитное поле 313
§ 7. Единицы измерения магнитного поля 316
§ 8. Релятивистское преобразование величин *8 и Е 318
Основные выводы 320
Приложение. Релятивистские преобразования тока и заряда 321
Упражнения 322
Задачи 323
18. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ 327
§ 1. Закон Ампера 327
§ 2. Некоторые конфигурации токов 329
§ 3. Закон Био-Савара 333
§ 4. Магнетизм 336
§ 5. Уравнения Максвелла для постоянных токов 339
Основные выводы 339
Упражнения 340
Задачи 341
19. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 344
§ 1. Двигатели и генераторы 344
§ 2. Закон Фарадея 346
§ 3. Закон Ленца 348
§ 4. Индуктивность 350
§ 5. Энергия магнитного поля 352
§ 6. Цепи переменного тока 355
§ 7. Цепи RC и RL 359
Основные выводы 362
Приложение. Контур произвольной формы 363
Упражнения 364
Задачи 366
20. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ВОЛНЫ 369
§ 1. Ток смещения 369
§ 2. Уравнения Максвелла в общем виде 371
§ 3. Электромагнитное излучение 373
§ 4. Излучение плоского синусоидального тока 374
§ 5. Несинусоидальный ток; разложение Фурье 377
§ 6. Бегущие волны 379
§ 7. Перенос энергии волнами 383
Основные выводы 384
Приложение. Вывод волнового уравнения 385
Упражнения 387
Задачи 387
21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ 390
§ 1. Энергия излучения 390
§ 2. Импульс излучения 393
§ 3. Отражение излучения от хорошего проводника 394
§ 4. Взаимодействие излучения с диэлектриком 395
§ 5. Показатель преломления 396
§ 6. Электромагнитное излучение в ионизованной среде 400
§ 7. Поле излучения точечных зарядов 401
Основные выводы 404
Приложение 1. Метод фазовых диаграмм 405
Приложение2. Волновые пакеты и групповая скорость 406
Упражнения 410
Задачи 410
22. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВОЛН 414
§ 1. Стоячие волны 414
§ 2. Интерференция волн, излучаемых двумя точечными источниками 417
§3. Интерференция волн от большого числа источников 419
§ 4. Дифракционная решетка 421
§ 5. Принцип Гюйгенса 423
§ 6. Дифракция на отдельной щели 425
§ 7. Когерентность и не когерентность 427
Основные выводы 430
Упражнения 431
Задачи 432
23. ОПТИКА 434
§ 1. Голография 434
§ 2. Поляризация света 438
§ 3. Дифракция на круглом отверстии 443
§ 4. Оптические приборы и их разрешающая способность 444
§ 5. Дифракционное рассеяние 448
§ 6. Геометрическая оптика 451
Основные выводы 455
Приложение. Закон Брюстера 455
Упражнения 456
Задачи 457
24. ВОЛНОВАЯ ПРИРОДА ВЕЩЕСТВА 460
§ 1. Классическая и современная физика 460
§ 2. Фотоэффект 461
§ 3. Эффект Комптона 465
§ 4. Корпускулярно-волновой дуализм 465
§ 5. Великий парадокс 466
§ 6. Дифракция электронов 470
Основные выводы 472
Упражнения 473
Задачи 473
25. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА 475
§ 1. Волновые пакеты 475
§ 2. Принцип неопределенности 477
§ 3. Частица в ящике 481
§ 4. Уравнение Шредингера 485
§ 5. Потенциальные ямы конечной глубины 486
§ 6. Гармонический осциллятор 489
Основные выводы 491
Упражнения 491
Задачи 492
26. АТОМ ВОДОРОДА 495
§ 1. Приближенная теория атома водорода 495
§ 2. Уравнение Шредингера в трех измерениях 496
§ 3. Строгая теория атома водорода 498
§ 4. Орбитальный момент импульса 500
§ 5. Испускание фотонов 504
§ 6. Вынужденное излучение 508
§ 7. Боровская модель атома 509
Основные выводы 512
Упражнения 513
Задачи 514
27. АТОМНАЯ ФИЗИКА 516
§ 1. Принцип запрета Паули 516
§ 2. Многоэлектронные атомы 517
§ 3. Периодическая система элементов 521
§ 4. Рентгеновское излучение 525
§ 5. Связь в молекулах 526
§ 6. Гибридизация 528
Основные выводы 531
Упражнения 531
Задачи 532
28. КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СРЕДЫ 533
§ 1. Типы связи 533
§ 2. Теория свободных электронов в металлах 536
§ 3. Электропроводность 540
§ 4. Зонная теория твердых тел 544
§ 5. Физика полупроводников 550
§ 6. Сверхтекучесть 557
§ 7. Проникновение сквозь барьер 558
Основные выводы 560
Приложение. Различные применения/?- п -переход а (в радио и телевидении) 562
Упражнения 564
Задачи 566
29. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 568
§ 1. Размеры ядер 568
§ 2. Фундаментальные силы, действующие между двумя нуклонами 573
§ 3. Строение тяжелых ядер 576
§ 4. Альфа-распад 583
§ 5. Гамма- и бета-распады 586
§ 6. Деление ядер 588
§ 7. Синтез ядер 592
Основные выводы 596
Упражнения 597
Задачи 597
30. АСТРОФИЗИКА 600
§ 1. Источники энергии звезд 600
§ 2. Эволюция звезд 603
§ 3. Квантово-механическое давление вырожденного ферми-газа 605
§ 4. Белые карлики 607
§ 6. Черные дыры 609
§ 7. Нейтронные звезды 611
31. ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 615
§ 1. Введение 615
§ 2. Фундаментальные частицы 620
§ 3. Фундаментальные взаимодействия 622
§ 4. Взаимодействия между фундаментальными частицами как обмен квантами поля-переносчика 623
§ 5. Симметрии в мире частиц и законы сохранения 636
§ 6. Квантовая электродинамика как локальная калибровочная теория 629
§ 7. Внутренние симметрии адронов 650
§ 8. Кварковая модель адронов 636
§ 9. Цвет. Квантовая хромодинамика 641
§ 10. «Видны» ли кварки и глюоны? 650
§ 11. Слабые взаимодействия 653
§ 12. Несохранение четности 656
§ 13. Промежуточные бозоны и неперенормируемость теории 660
§ 14. Стандартная модель 662
§ 15. Новые идеи: ТВО, суперсимметрия, суперструны 674
32. ГРАВИТАЦИЯ И КОСМОЛОГИЯ 678
§ 1. Введение 678
§ 2. Принцип эквивалентности 679
§ 3. Метрические теории тяготения 680
§ 4. Структура уравнений ОТО. Простейшие решения 684
§ 5. Проверка принципа эквивалентности 685
§ 6. Как оценить масштаб эффектов ОТО? 687
§ 7. Классические тесты ОТО 688
§ 8. Основные положения современной космологии 694
§ 9. Модель горячей Вселенной («стандартная» космологическая модель) 703
§ 10. Возраст Вселенной 705
§11. Критическая плотность и фридмановские сценарии эволюции 705
§ 12. Плотность материи во Вселенной и скрытая масса 708
§ 13. Сценарий первых трех минут эволюции Вселенной 710
§ 14. Вблизи самого начала 718
§ 15. Сценарий инфляции 722
§ 16. Загадка темной материи 726
ПРИЛОЖЕНИЕ А 730
Физические константы 730
Некоторые астрономические сведения 730
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 731
Единицы измерения основных физических величин 731
Единицы измерения электрических величин 731
ПРИЛОЖЕНИЕ В 732
Геометрия 732
Тригонометрия 732
Квадратное уравнение 732
Некоторые производные 733
Некоторые неопределенные интегралы (с точностью до произвольной постоянной) 733
Произведения векторов 733
Греческий алфавит 733
ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ И ЗАДАЧАМ 734
УКАЗАТЕЛЬ 746

В настоящее время не существует практически ни одной области естественнонаучного или технического знания, где в той или иной степени не использовались бы достижения физики. Более того, эти достижения все быстрее проникают и в традиционно гуманитарные науки, что нашло отражение во включении в учебные планы всех гуманитарных специальностей российских вузов дисциплины «Концепции современного естествознания».
Предлагаемая вниманию российского читателя книга Дж. Орира была впервые издана в России (точнее, в СССР) более четверти века назад, но, как это бывает с действительно хорошими книгами, до сих пор не потеряла интереса и актуальности. Секрет жизнестойкости книги Орира состоит в том, что она удачно заполняет нишу, неизменно востребованную все новыми поколениями читателей, главным образом молодых.
Не будучи учебником в обычном смысле слова – и без претензий на то, чтобы его заменить – книга Орира предлагает достаточно полное и последовательное изложение всего курса физики на вполне элементарном уровне. Этот уровень не отягощен сложной математикой и в принципе доступен каждому любознательному и трудолюбивому школьнику и тем более студенту.
Легкий и свободный стиль изложения, не жертвующий логикой и не избегающий трудных вопросов, продуманный подбор иллюстраций, схем и графиков, использование большого числа примеров и задач, имеющих, как правило, практическое значение и соответствующих жизненному опыту учащихся – все это делает книгу Орира незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.
Разумеется, она может быть с успехом использована в качестве полезного дополнения к обычным учебникам и пособиям по физике, прежде всего в физико-математических классах, лицеях и колледжах. Книгу Орира можно также рекомендовать студентам младших курсов высших учебных заведений, в которых физика не является профилирующей дисциплиной.

Название: Физика. Полный школьный курс

Аннотация: Учебное пособие содержит конспекты, схемы, таблицы, практикум по решению задач, лабораторные и практические работы, творческие задания, самостоятельные и контрольные работы по физике. Работать с универсальным учебным пособием с одинаковым успехом могут и школьники, и учителя.
АСТ-Пресс, 2000. – 689 с.
Это учебное пособие универсально как по структуре, так и по назначению. Краткое изложение каждой темы завершается обучающими и информационными таблицами, позволяющими обобщить и систематизировать полученные по теме знания. Лабораторные, самостоятельные, практические работы – это обучающий процесс и проверка знаний на практике. Контрольная работа осуществляет тематический обобщающий контроль. Творческие задания позволяют учесть индивидуальность каждого ученика, развивают познавательную активность школьника. Все теоретические понятия подкреплены практическими заданиями. Четкая последоваТельность видов учебной деятельности при изучении каждой темы помогает любому ученику освоить материал, развивает умение самостоятельно приобретать и применять знания, учит наблюдать, объяснять, сопоставлять, экспериментировать. Работать с универсальным учебным пособием с одинаковым успехом могут и школьники, и учителя.

Название: Физика-профильный курс.Молекулярная Автор: Г. Я. Мякишев Аннотация: В учебнике на современном уровне изложены фундаментальные вопросы школьной программы,

Название: Физика-профильный курс. Оптика. Кванты.

Название: Физика. Колебания и волны. 11 класс

Название: Физика-профильный курс.Молекулярная Автор: Г. Я. Мякишев Аннотация: Физика как наука. методы научного познания Физика – фундаментальная наука о

Название: Человечество – один вид или несколько?

Название: Физика. Весь курс школьн. прогр. в схемах и таблицах Аннотация:В книге собраны наиболее важные формулы и таблицы

Физика приходит к нам в 7 классе общеобразовательной школы, хотя на самом деле мы знакомы с ней чуть ли не с пелёнок, ведь это всё, что нас окружает. Этот предмет кажется очень сложным для изучения, а учить его нужно.

Данная статья предназначена для лиц старше 18 лет

А вам уже исполнилось 18?

Учить физику можно по-разному — все методы хороши по-своему (но вот даются всем не одинаково). Школьная программа не даёт полного понятия (и принятия) всех явлений и процессов. Виной всему — недостаток практических знаний, ведь выученная теория по сути ничего не даёт (особенно для людей с небольшим пространственным воображением).

Итак, прежде чем приступать к изучению этого интереснейшего предмета, нужно сразу выяснить две вещи — для чего вы учите физику и на какие результаты рассчитываете.

Хотите сдать ЕГЭ и поступить в технический ВУЗ? Отлично — можете начинать дистанционное обучение в интернете. Сейчас много университетов или просто профессоров ведут свои онлайн-курсы, где в достаточно доступной форме излагают весь школьный курс физики. Но тут есть и небольшие минусы: первый — готовьтесь к тому, что это будет далеко не бесплатно (и чем круче научное звание вашего виртуального преподавателя, тем дороже), второе — учить вы будете исключительно теорию. Применять же любую технологию придётся дома и самостоятельно.

Если же у вас просто проблемное обучение — нестыковка во взглядах с учителем, пропущенные уроки, лень или просто непонятен язык изложения, тут дело обстоит намного проще. Нужно просто взять себя в руки, а в руки — книги и учить, учить, учить. Только так можно получить явные предметные результаты (причём сразу по всем предметам) и значительно повысить уровень своих знаний. Помните — во сне выучить физику нереально (хоть и очень хочется). Да и очень эффективное эвристическое обучение не принесёт плодов без хорошего знания основ теории. То есть, положительные планируемые результаты возможны лишь при:

  • качественном изучении теории;
  • развивающем обучении взаимосвязи физики и других наук;
  • выполнения упражнений на практике;
  • занятиях с единомышленниками (если уж приспичило заняться эвристикой).

DIV_ADBLOCK24″>

Начало обучения физики с нуля — самый сложный, но вместе с тем и простой этап. Сложности заключаются только в том, что вам придётся запоминать много достаточно противоречивой и сложной информации на доселе незнакомом языке — над терминами нужно будет особо потрудиться. Но в принципе — это всё возможно и ничего сверхъестественного вам для этого не понадобится.

Как выучить физику с нуля?

Не ждите, что начало обучения будет очень сложным — это достаточно простая наука при условии, если понять её суть. Не спешите учить много различных терминов — сначала разберитесь с каждым явлением и «примерьте» его на свою повседневную жизнь. Только так физика сможет ожить для вас и станет максимально понятной — зубрёжкой этого вы просто не добьетесь. Поэтому правило первое — учим физику размеренно, без резких рывков, не впадая в крайности.

С чего начать? Начните с учебников, к сожалению, они важны и нужны. Именно там вы найдёте нужные формулы и термины, без которых вам не обойтись в процессе обучения. Быстро выучить их у вас не получится, есть резон расписать их на бумажках и развесить на видных местах (зрительную память ещё никто не отменял). А дальше буквально за 5 минут вы будете их ежедневно освежать в памяти, пока, наконец, не запомните.

Максимально качественного результата вы можете добиться где-то за год — это полный и понятный курс физики. Конечно же, увидеть первые сдвиги можно будет за месяц — этого времени будет вполне достаточно, чтобы осилить базовые понятия (но не глубокие знания — просьба не путать).

Но при всей лёгкости предмета не ждите, что у вас получится всё выучить за 1 день или за неделю — это невозможно. Поэтому есть резон сесть за учебники задолго до начала ЕГЭ. Да и зацикливаться на вопросе, за сколько можно вызубрить физику не стоит — это весьма непрогнозировано. Всё потому, что разные разделы этого предмета совсем по-разному даются и о том, как вам «пойдёт» кинематика или оптика никто не знает. Поэтому учитесь последовательно: параграф за параграфом, формула за формулой. Определения лучше несколько раз прописать и время от времени освежать в памяти. Это основа, которую вы обязательно должны запоминать, важно научиться оперировать определениями (употреблять их). Для этого старайтесь переносить физику на жизнь — используйте термины в обиходе.

Но самое главное, основа каждого метода и способа обучения — это ежедневный и упорный труд, без которого результатов вы не дождётесь. И это второе правило легкого изучения предмета — чем больше вы будете узнавать нового, тем проще это вам будет это даваться. Забудьте рекомендации типа науки во сне, даже если это работает, то точно не с физикой. Вместо этого займитесь задачами — это не только способ понять очередной закон, но и отличная тренировка для ума.

Для чего нужно учить физику? Наверно 90% школьников ответят, что для ЕГЭ, но это совсем не так. В жизни она пригодится намного чаще, чем география — вероятность заблудиться в лесу несколько ниже, чем самостоятельно поменять лампочку. Поэтому на вопрос, зачем нужна физика, можно ответить однозначно — для себя. Конечно же, не всем она понадобится в полном объеме, но базовые знания просто необходимы. Потому присмотритесь именно к азам — это способ, как легко и просто понять (не выучить) основные законы.

c”> Возможно, ли выучить физику самостоятельно?

Конечно можно — учите определения, термины, законы, формулы, старайтесь применять полученные знания на практике. Немаловажным будет и пояснения вопроса — как учить? Выделите для физики хотя бы час в день. Половину этого времени оставьте для получения нового материала — почитайте учебник. Четверть часа оставьте для зубрёжки или повторения новых понятий. Оставшееся 15 минут — время практики. То есть, понаблюдайте за физическим явлением, сделайте опыт или просто решите интересную задачку.

Реально ли такими темпами быстро выучить физику? Скорее всего нет — ваши знания будут достаточно глубоки, но не обширны. Но это единственный путь, как правильно можно выучить физику.

Проще всего это сделать, если потеряны знания только за 7 класс (хотя, в 9 классе это уже проблема). Вы просто восстанавливаете небольшие пробелы в знаниях и всё. Но если на носу 10 класс, а ваше знание физики равно нулю — это конечно сложная ситуация, но поправимая. Достаточно взять все учебники за 7, 8, 9 классы и как следует, постепенно изучить каждый раздел. Есть и путь попроще — взять издание для абитуриентов. Там в одной книжке собран весь школьный курс физики, но не ждите подробных и последовательных объяснений — подсобные материалы предполагают наличие элементарного уровня знаний.

Обучение физике — это весьма долгий путь, который можно с честью пройти лишь с помощью ежедневного упорного труда.

М.: 2010.- 752с. М.: 1981.- Т.1 – 336с., Т.2 – 288с.

Книга известного физика из США Дж. Орира представляет собой один из наиболее удачных в мировой литературе вводных курсов по физике, охватывающих диапазон от физики как школьного предмета до доступного описания ее последних достижений. Эта книга занимает почетное место на книжной полке уже нескольких поколений российских физиков, причем для данного издания книга существенно дополнена и осовременена. Автор книги – ученик выдающегося физика XX века, Нобелевского лауреата Э. Ферми – в течение многих лет читал свой курс студентам Корнельского университета. Этот курс может служить полезным практическим введением к широко известным в России «Фейнмановским лекциям по физике» и «Берклиевскому курсу физики». По своему уровню и содержанию книга Орира доступна уже школьникам старших классов, но может представлять интерес и для студентов, аспирантов, преподавателей, а также всех тех, кто желает не просто систематизировать и пополнить свои знания в области физики, но и научиться успешно решать широкий класс физических задач.

Формат: pdf (2010, 752с.)

Размер: 56 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

Примечание: Ниже – цветной скан.

Том 1.

Формат: djvu (1981 , 336 с.)

Размер: 5,6 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

Том 2.

Формат: djvu (1981 , 288 с.)

Размер: 5,3 Мб

Смотреть, скачать: drive.google

ОГЛАВЛЕНИЕ
 Предисловие редактора русского издания 13
Предисловие 15
1. ВВЕДЕНИЕ 19
§ 1. Что такое физика? 19
§ 2. Единицы измерения 21
§ 3. Анализ размерностей 24
§ 4. Точность в физике 26
§ 5. Роль математики в физике 28
§ 6. Наука и общество 30
Приложение. Правильные ответы, не содержащие некоторых распространенных ошибок 31
Упражнения 31
Задачи 32
2. ОДНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 34
§ 1. Скорость 34
§ 2. Средняя скорость 36
§ 3. Ускорение 37
§ 4. Равномерно ускоренное движение 39
Основные выводы 43
Упражнения 43
Задачи 44
3. ДВУМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ 46
§ 1. Траектории свободного падения 46
§ 2. Векторы 47
§ 3. Движение снаряда 52
§ 4. Равномерное движение по окружности 24
§ 5. Искусственные спутники Земли 55
Основные выводы 58
Упражнения 58
Задачи 59
4. ДИНАМИКА 61
§ 1. Введение 61
§ 2. Определения основных понятий 62
§ 3. Законы Ньютона 63
§ 4. Единицы силы и массы 66
§ 5. Контактные силы (силы реакции и трения) 67
§ 6. Решение задач 70
§ 7. Машина Атвуда 73
§ 8. Конический маятник 74
§ 9. Закон сохранения импульса 75
Основные выводы 77
Упражнения 78
Задачи 79
5. ГРАВИТАЦИЯ 82
§ 1. Закон всемирного тяготения 82
§ 2. Опыт Кавендиша 85
§ 3. Законы Кеплера для движений планет 86
§ 4. Вес 88
§ 5. Принцип эквивалентности 91
§ 6. Гравитационное поле внутри сферы 92
Основные выводы 93
Упражнения 94
Задачи 95
6. РАБОТА И ЭНЕРГИЯ 98
§ 1. Введение 98
§ 2. Работа 98
§ 3. Мощность 100
§ 4. Скалярное произведение 101
§ 5. Кинетическая энергия 103
§ 6. Потенциальная энергия 105
§ 7. Гравитационная потенциальная энергия 107
§ 8. Потенциальная энергия пружины 108
Основные выводы 109
Упражнения 109
Задачи 111
7. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ
§ 1. Сохранение механической энергии 114
§ 2. Соударения 117
§ 3. Сохранение гравитационной энергии 120
§ 4. Диаграммы потенциальной энергии 122
§ 5. Сохранение полной энергии 123
§ 6. Энергия в биологии 126
§ 7. Энергия и автомобиль 128
Основные выводы 131
Приложение. Закон сохранения энергии для системы N частиц 131
Упражнения 132
Задачи 132
8. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ КИНЕМАТИКА 136
§ 1. Введение 136
§ 2. Постоянство скорости света 137
§ 3. Замедление времени 142
§ 4. Преобразования Лоренца 145
§ 5. Одновременность 148
§ 6. Оптический эффект Доплера 149
§ 7. Парадокс близнецов 151
Основные выводы 154
Упражнения 154
Задачи 155
9. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ДИНАМИКА 159
§ 1. Релятивистское сложение скоростей 159
§ 2. Определение релятивистского импульса 161
§ 3. Закон сохранения импульса и энергии 162
§ 4. Эквивалентность массы и энергии 164
§ 5. Кинетическая энергия 166
§ 6. Масса и сила 167
§ 7. Общая теория относительности 168
Основные выводы 170
Приложение. Преобразование энергии и импульса 170
Упражнения 171
Задачи 172
10. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 175
§ 1. Кинематика вращательного движения 175
§ 2. Векторное произведение 176
§ 3. Момент импульса 177
§ 4. Динамика вращательного движения 179
§ 5. Центр масс 182
§ 6. Твердые тела и момент инерции 184
§ 7. Статика 187
§ 8. Маховики 189
Основные выводы 191
Упражнения 191
Задачи 192
11. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ 196
§ 1. Гармоническая сила 196
§ 2. Период колебаний 198
§ 3. Маятник 200
§ 4. Энергия простого гармонического движения 202
§ 5. Малые колебания 203
§ 6. Интенсивность звука 206
Основные выводы 206
Упражнения 208
Задачи 209
12. КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ 213
§ 1. Давление и гидростатика 213
§ 2. Уравнение состояния идеального газа 217
§ 3. Температура 219
§ 4. Равномерное распределение энергии 222
§ 5. Кинетическая теория тепла 224
Основные выводы 226
Упражнения 226
Задачи 228
13. ТЕРМОДИНАМИКА 230
§ 1. Первый закон термодинамики 230
§ 2. Гипотеза Авогадро 231
§ 3. Удельная теплоемкость 232
§ 4. Изотермическое расширение 235
§ 5. Адиабатическое расширение 236
§ 6. Бензиновый двигатель 238
Основные выводы 240
Упражнения 241
Задачи 241
14. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 244
§ 1. Машина Карно 244
§ 2. Тепловое загрязнение окружающей среды 246
§ 3. Холодильники и тепловые насосы 247
§ 4. Второй закон термодинамики 249
§ 5. Энтропия 252
§ 6. Обращение времени 256
Основные выводы 259
Упражнения 259
Задачи 260
15. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СИЛА 262
§ 1. Электрический заряд 262
§ 2. Закон Кулона 263
§ 3. Электрическое поле 266
§ 4. Электрические силовые линии 268
§ 5. Теорема Гаусса 270
Основные выводы 275
Упражнения 275
Задачи 276
16. ЭЛЕКТРОСТАТИКА 279
§ 1. Сферическое распределение заряда 279
§ 2. Линейное распределение заряда 282
§ 3. Плоское распределение заряда 283
§ 4. Электрический потенциал 286
§ 5. Электрическая емкость 291
§ 6. Диэлектрики 294
Основные выводы 296
Упражнения 297
Задачи 299
17. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И МАГНИТНАЯ СИЛА 302
§ 1. Электрический ток 302
§ 2. Закон Ома 303
§ 3. Цепи постоянного тока 306
§ 4. Эмпирические данные о магнитной силе 310
§ 5. Вывод формулы для магнитной силы 312
§ 6. Магнитное поле 313
§ 7. Единицы измерения магнитного поля 316
§ 8. Релятивистское преобразование величин *8 и Е 318
Основные выводы 320
Приложение. Релятивистские преобразования тока и заряда 321
Упражнения 322
Задачи 323
18. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ 327
§ 1. Закон Ампера 327
§ 2. Некоторые конфигурации токов 329
§ 3. Закон Био-Савара 333
§ 4. Магнетизм 336
§ 5. Уравнения Максвелла для постоянных токов 339
Основные выводы 339
Упражнения 340
Задачи 341
19. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ 344
§ 1. Двигатели и генераторы 344
§ 2. Закон Фарадея 346
§ 3. Закон Ленца 348
§ 4. Индуктивность 350
§ 5. Энергия магнитного поля 352
§ 6. Цепи переменного тока 355
§ 7. Цепи RC и RL 359
Основные выводы 362
Приложение. Контур произвольной формы 363
Упражнения 364
Задачи 366
20. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ВОЛНЫ 369
§ 1. Ток смещения 369
§ 2. Уравнения Максвелла в общем виде 371
§ 3. Электромагнитное излучение 373
§ 4. Излучение плоского синусоидального тока 374
§ 5. Несинусоидальный ток; разложение Фурье 377
§ 6. Бегущие волны 379
§ 7. Перенос энергии волнами 383
Основные выводы 384
Приложение. Вывод волнового уравнения 385
Упражнения 387
Задачи 387
21. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ 390
§ 1. Энергия излучения 390
§ 2. Импульс излучения 393
§ 3. Отражение излучения от хорошего проводника 394
§ 4. Взаимодействие излучения с диэлектриком 395
§ 5. Показатель преломления 396
§ 6. Электромагнитное излучение в ионизованной среде 400
§ 7. Поле излучения точечных зарядов 401
Основные выводы 404
Приложение 1. Метод фазовых диаграмм 405
Приложение2. Волновые пакеты и групповая скорость 406
Упражнения 410
Задачи 410
22. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ВОЛН 414
§ 1. Стоячие волны 414
§ 2. Интерференция волн, излучаемых двумя точечными источниками 417
§3. Интерференция волн от большого числа источников 419
§ 4. Дифракционная решетка 421
§ 5. Принцип Гюйгенса 423
§ 6. Дифракция на отдельной щели 425
§ 7. Когерентность и не когерентность 427
Основные выводы 430
Упражнения 431
Задачи 432
23. ОПТИКА 434
§ 1. Голография 434
§ 2. Поляризация света 438
§ 3. Дифракция на круглом отверстии 443
§ 4. Оптические приборы и их разрешающая способность 444
§ 5. Дифракционное рассеяние 448
§ 6. Геометрическая оптика 451
Основные выводы 455
Приложение. Закон Брюстера 455
Упражнения 456
Задачи 457
24. ВОЛНОВАЯ ПРИРОДА ВЕЩЕСТВА 460
§ 1. Классическая и современная физика 460
§ 2. Фотоэффект 461
§ 3. Эффект Комптона 465
§ 4. Корпускулярно-волновой дуализм 465
§ 5. Великий парадокс 466
§ 6. Дифракция электронов 470
Основные выводы 472
Упражнения 473
Задачи 473
25. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА 475
§ 1. Волновые пакеты 475
§ 2. Принцип неопределенности 477
§ 3. Частица в ящике 481
§ 4. Уравнение Шредингера 485
§ 5. Потенциальные ямы конечной глубины 486
§ 6. Гармонический осциллятор 489
Основные выводы 491
Упражнения 491
Задачи 492
26. АТОМ ВОДОРОДА 495
§ 1. Приближенная теория атома водорода 495
§ 2. Уравнение Шредингера в трех измерениях 496
§ 3. Строгая теория атома водорода 498
§ 4. Орбитальный момент импульса 500
§ 5. Испускание фотонов 504
§ 6. Вынужденное излучение 508
§ 7. Боровская модель атома 509
Основные выводы 512
Упражнения 513
Задачи 514
27. АТОМНАЯ ФИЗИКА 516
§ 1. Принцип запрета Паули 516
§ 2. Многоэлектронные атомы 517
§ 3. Периодическая система элементов 521
§ 4. Рентгеновское излучение 525
§ 5. Связь в молекулах 526
§ 6. Гибридизация 528
Основные выводы 531
Упражнения 531
Задачи 532
28. КОНДЕНСИРОВАННЫЕ СРЕДЫ 533
§ 1. Типы связи 533
§ 2. Теория свободных электронов в металлах 536
§ 3. Электропроводность 540
§ 4. Зонная теория твердых тел 544
§ 5. Физика полупроводников 550
§ 6. Сверхтекучесть 557
§ 7. Проникновение сквозь барьер 558
Основные выводы 560
Приложение. Различные применения/?- п -переход а (в радио и телевидении) 562
Упражнения 564
Задачи 566
29. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 568
§ 1. Размеры ядер 568
§ 2. Фундаментальные силы, действующие между двумя нуклонами 573
§ 3. Строение тяжелых ядер 576
§ 4. Альфа-распад 583
§ 5. Гамма- и бета-распады 586
§ 6. Деление ядер 588
§ 7. Синтез ядер 592
Основные выводы 596
Упражнения 597
Задачи 597
30. АСТРОФИЗИКА 600
§ 1. Источники энергии звезд 600
§ 2. Эволюция звезд 603
§ 3. Квантово-механическое давление вырожденного ферми-газа 605
§ 4. Белые карлики 607
§ 6. Черные дыры 609
§ 7. Нейтронные звезды 611
31. ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 615
§ 1. Введение 615
§ 2. Фундаментальные частицы 620
§ 3. Фундаментальные взаимодействия 622
§ 4. Взаимодействия между фундаментальными частицами как обмен квантами поля-переносчика 623
§ 5. Симметрии в мире частиц и законы сохранения 636
§ 6. Квантовая электродинамика как локальная калибровочная теория 629
§ 7. Внутренние симметрии адронов 650
§ 8. Кварковая модель адронов 636
§ 9. Цвет. Квантовая хромодинамика 641
§ 10. «Видны» ли кварки и глюоны? 650
§ 11. Слабые взаимодействия 653
§ 12. Несохранение четности 656
§ 13. Промежуточные бозоны и неперенормируемость теории 660
§ 14. Стандартная модель 662
§ 15. Новые идеи: ТВО, суперсимметрия, суперструны 674
32. ГРАВИТАЦИЯ И КОСМОЛОГИЯ 678
§ 1. Введение 678
§ 2. Принцип эквивалентности 679
§ 3. Метрические теории тяготения 680
§ 4. Структура уравнений ОТО. Простейшие решения 684
§ 5. Проверка принципа эквивалентности 685
§ 6. Как оценить масштаб эффектов ОТО? 687
§ 7. Классические тесты ОТО 688
§ 8. Основные положения современной космологии 694
§ 9. Модель горячей Вселенной («стандартная» космологическая модель) 703
§ 10. Возраст Вселенной 705
§11. Критическая плотность и фридмановские сценарии эволюции 705
§ 12. Плотность материи во Вселенной и скрытая масса 708
§ 13. Сценарий первых трех минут эволюции Вселенной 710
§ 14. Вблизи самого начала 718
§ 15. Сценарий инфляции 722
§ 16. Загадка темной материи 726
ПРИЛОЖЕНИЕ А 730
Физические константы 730
Некоторые астрономические сведения 730
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 731
Единицы измерения основных физических величин 731
Единицы измерения электрических величин 731
ПРИЛОЖЕНИЕ В 732
Геометрия 732
Тригонометрия 732
Квадратное уравнение 732
Некоторые производные 733
Некоторые неопределенные интегралы (с точностью до произвольной постоянной) 733
Произведения векторов 733
Греческий алфавит 733
ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ И ЗАДАЧАМ 734
УКАЗАТЕЛЬ 746

В настоящее время не существует практически ни одной области естественнонаучного или технического знания, где в той или иной степени не использовались бы достижения физики. Более того, эти достижения все быстрее проникают и в традиционно гуманитарные науки, что нашло отражение во включении в учебные планы всех гуманитарных специальностей российских вузов дисциплины «Концепции современного естествознания».
Предлагаемая вниманию российского читателя книга Дж. Орира была впервые издана в России (точнее, в СССР) более четверти века назад, но, как это бывает с действительно хорошими книгами, до сих пор не потеряла интереса и актуальности. Секрет жизнестойкости книги Орира состоит в том, что она удачно заполняет нишу, неизменно востребованную все новыми поколениями читателей, главным образом молодых.
Не будучи учебником в обычном смысле слова – и без претензий на то, чтобы его заменить – книга Орира предлагает достаточно полное и последовательное изложение всего курса физики на вполне элементарном уровне. Этот уровень не отягощен сложной математикой и в принципе доступен каждому любознательному и трудолюбивому школьнику и тем более студенту.
Легкий и свободный стиль изложения, не жертвующий логикой и не избегающий трудных вопросов, продуманный подбор иллюстраций, схем и графиков, использование большого числа примеров и задач, имеющих, как правило, практическое значение и соответствующих жизненному опыту учащихся – все это делает книгу Орира незаменимым пособием для самообразования или дополнительного чтения.
Разумеется, она может быть с успехом использована в качестве полезного дополнения к обычным учебникам и пособиям по физике, прежде всего в физико-математических классах, лицеях и колледжах. Книгу Орира можно также рекомендовать студентам младших курсов высших учебных заведений, в которых физика не является профилирующей дисциплиной.

Подготовка к ЕГЭ по Физике с нуля

Автор статьи – Игорь Яковлев

Почему подготовка к ЕГЭ по физике – это чаще всего подготовка с нуля?

ЕГЭ по физике – экзамен, включающий все темы: механику, термодинамику и молекулярную физику, электричество, оптику, ядерную и квантовую физику. В вариант ЕГЭ включены также элементы астрофизики.

Вариант ЕГЭ по физике содержит 32 задания, причем 5 из них предполагают развернутое и обоснованное решение.

Недостаточно присутствовать на школьных уроках физики, чтобы сдать этот экзамен. Нужна специальная подготовка.

Школьные уроки строятся по единой схеме: выучить параграф, рассказать, – и на этом все заканчивается. Задачи в школах, как правило, не решаются. Или решаются, но самые простые, на уровне «подставил данные в формулу, получил ответ».

Всего этого для сдачи ЕГЭ недостаточно, потому что на ЕГЭ по физике надо решать задачи. И эти задачи не сводятся к подстановке чисел в формулу. В большинстве из них еще и надо подумать, что с чем скомбинировать. Чтобы этому научиться, старшеклассник должен прорешать самостоятельно довольно большое количество задач.

Важно также понимать, что именно в задаче требуется найти.
Это специфическая проблема ЕГЭ по физике. Часто старшеклассники неправильно понимают условие задачи. Так делают и обычные школьники, и учащиеся матшкол – прочитав условие, часто начинают решать совсем другую задачу, делает то, чего в условии не требуется. И только с опытом приходит умение четко и правильно понять, чего же хотел автор задачи.
Итак, подготовка к ЕГЭ по физике с нуля – это прежде всего решение задач, причем по всем темам ЕГЭ.

В 11 классе учитель в школе идет по определенной программе. Например, в сентябре-октябре проходят электродинамику, затем оптику. При этом материал 9-10 класса, например, механика, уже не повторяется. Возврата к нему нет. Не говоря уже о гидростатике, которая закончилась в 7 классе, об уравнении теплового баланса –его прошли в восьмом.

Часто ребятам трудно освоить физику, потому что у них сложности с математикой. Во-первых, проблемы чисто алгебраические. Если школьник плохо владеет техникой алгебраических преобразований, ему трудно выразить одну величину через другую, и он делает глупые ошибки. Для старшеклассников характерно тотально плохое владение тригонометрией. А без тригонометрии на ЕГЭ по физике не обойдется – потому что обязательно будут задания на колебания.

Необходимо отлично владеть темой «Производная», причем на ЕГЭ по физике есть задачи, где надо уметь брать производную от сложной функции, – те же задачи на колебания. Например, дан закон изменения координаты от времени, а надо найти максимальную скорость.

И третья проблема – геометрия. В задачах по механике, по оптике приходится строить чертежи, например, ход лучей в линзах, положение тела на наклонной плоскости, где надо расставить силы и спроектировать их на оси. И тут начинается – забыл что такое синус, перепутал с косинусом, и ошибка в итоге чисто алгебраическая. Поэтому подготовка к ЕГЭ по физике с нуля подразумевает, что вы еще и повторяете математику.

Если вы решили в 11 классе подготовиться к ЕГЭ по физике с нуля, что делать?
Первое – ликвидировать провалы в теории. Пока у вас есть теоретические пробелы, задачами заниматься бессмысленно. Это характерно именно для физики.

И дальше – техника решения задач.
Для полного освоения курса физики мы рекомендуем вам учебник И. В. Яковлева «Физика. Полный курс подготовки к ЕГЭ». Вы можете приобрести его или читать материалы онлайн на нашем сайте>>

Читайте о том, как самостоятельно подготовиться к ЕГЭ по физике с нуля.

Расскажи друзьям!

Как мне изучить физику самостоятельно, не посещая колледж / университет? : Physics

Как студент-физик, я могу сказать вам, что есть много онлайн-видео и лекций, которые вы можете использовать, открытое программное обеспечение MIT хорошее, также как и Khan Academy. Если вы просто хотите смотреть лекции и размышлять, youtube займёт вас. Но если вы действительно хотите изучать физику (я имею в виду ДЕЙСТВИТЕЛЬНО изучать физику, а не просто смотреть несколько видеороликов и несколько эпизодов Cosmos), вам нужно начать с изучения исчисления.Вы можете узнать это в Академии Хана, я также предлагаю взять текст по исчислению и проработать главы и наборы задач. Стюарт пишет хорошие книги, и вы можете купить их в Интернете по дешевке или по доброй воле. После того, как вы пройдете через производные и интегралы, возьмите некоторые основы физики в Академии Хана (не основанные на исчислении, но дающие вам предварительные возможности). Затем найдите учебник. Получите что-нибудь, по крайней мере, за 1974-1975 годы, чтобы получить больше современной физики, а не классической. После этого вам нужно выбрать либо Квантум, либо Астро, а не оба сразу.Вы никогда не научитесь им обоим на каком-либо полезном уровне. Если вы начинаете с Astro, вам достаточно классической механики. Если вы идете квантово, возьмите текст с векторным исчислением и линейной алгеброй (Боас хорош, Шанкар тоже). Как только вы узнаете, как выполнить сложное транспонирование Эрмитовой матрицы, возьмите Коэна-Таннуджи для своего квантового текста и приготовьтесь научиться расшифровывать все, что вы хотели бы знать о кванте. Я принимаю Quantum прямо сейчас, и это не хобби. Это настоящая работа, вся физика – НАСТОЯЩАЯ работа.НО ЭТО КЛАССНО, КАК ДЕРЬМО! К тому времени, как вы научитесь приближаться, вы сможете делать крутые вещи, например, рассчитывать, как далеко вы находитесь от взрывающегося вулкана, измеряя, сколько времени потребовалось ударной волной, чтобы поразить вас, или сколько времени вам придется стоять в душе перед водонагревателем. позволяет принять теплый душ … все в вашей голове. Я бы посоветовал начать с математики, математика – это язык физики. Если вы просто хотите получить обзор, возьмите несколько книг Лоуренса Краусса или Яна Сэмпла. Не стесняйтесь писать мне с любыми вопросами.Удачи, надеюсь, вы решите взять на себя долгий путь!

100 онлайн-курсов физики, которые можно пройти бесплатно – Class Central

Миссия марсохода может быть завершена, но это не значит, что мы должны закрыть книги по науке и физике на год. IBM наращивает свои достижения в области квантовых вычислений с помощью Q System One, Илон Маск строит ракетный корабль из тяжелого металла, а ЦЕРН планирует усовершенствовать Большой адронный коллайдер. Что ждет суперсимметрию и физику элементарных частиц в будущем? Время покажет.

С продолжающимся ростом массовых открытых онлайн-курсов («МООК») доступ к высококачественному контенту для изучения физики как никогда велик. Так что взгляните на приведенный ниже список, и, чем бы вы ни интересовались в физике, будь то введение в физику, электричество или теорию относительности Эйнштейна, погрузитесь в глубину своего понимания основных строительных блоков окружающего нас мира.

Примечание : Чтобы понять, как работают эти курсы, прочтите наш FAQ.К сожалению, сейчас доступны не все эти курсы. Добавьте курс в MOOC Tracker, и мы сообщим вам, когда он станет доступен.

Начало физики

Как работают вещи: введение в физику
Университет Вирджинии через Coursera
Введение в физику в контексте повседневных объектов.
★★★★★ (23 отзыва)

Понимание Эйнштейна: специальная теория относительности
Стэнфордский университет через Coursera
Этот курс будет стремиться «понять Эйнштейна», особенно с упором на специальную теорию относительности, которую Альберт Эйнштейн как 26-летний патентный служащий , представленный в его «чудо-году» 1905 году.
★★★★★ (16 оценок)

Введение в физику
via Udacity
Отправляйтесь в места, где в прошлом были сделаны большие открытия в области физики, и сделайте их сами. Вы посетите Италию, Нидерланды и Великобританию, изучая основы физики.
★★★★ ☆ (16 оценок)

Пространство, время и Эйнштейн
via World Science U
Присоединяйтесь к визуальному и концептуальному введению в впечатляющие идеи Эйнштейна о пространстве, времени и энергии.
★★★★★ (4 отзыва)

Введение в физику твердого тела
Индийский технологический институт Канпур через NPTEL
Курс посвящен ознакомлению студентов и аспирантов с концепциями физики конденсированного состояния.

Экспериментальная физика I
Индийский технологический институт, Харагпур через NPTEL
Этот курс поможет вам понять принцип работы многих распространенных устройств через их приложения в различных экспериментах с конкретными целями.

Физика плазмы: Введение
Федеральная политехническая школа Лозанны через edX
Изучите основы плазмы, одного из фундаментальных состояний материи и различных типов моделей, используемых для его описания, включая жидкие и кинетические.

От атомов к звездам: как физика объясняет наш мир
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ via edX
Исследуйте Вселенную через физику от мельчайших микрочастиц до необъятных галактик.

Введение в физику – Часть 1: Механика и волны
Сеульский национальный университет via edX
Поймите физику из повседневного опыта. Этот курс охватывает основы механики Ньютона, включая колебания и волновые явления.

Думайте как физик
через Canvas Network
Исследуйте природные силы, такие как плавучесть, волны и то, как гравитация все это делает. Этот онлайн-курс Real Science Labs дает студентам практический лабораторный опыт, когда они исследуют силы природного мира.

Квантовая физика

Квантовая механика: одномерное рассеяние и центральные потенциалы
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте о рассеянии в одномерных потенциалах, угловом моменте, центральных потенциалах и атоме водорода.
★★★★★ (11 оценок)

Открытие бозона Хиггса
Эдинбургский университет через FutureLearn
Стоит ли нам волноваться по поводу бозона Хиггса? Узнайте больше о физике элементарных частиц и понимании Вселенной.
★★★★ ☆ (7 оценок)

Квантовая механика для ученых и инженеров
Стэнфордский университет через Stanford OpenEdx
Этот курс направлен на обучение квантовой механике всех, кто имеет достаточное понимание физических или инженерных наук на уровне колледжа. Этот курс представляет собой существенное введение в квантовую механику и способы ее использования. Он специально разработан, чтобы быть доступным не только для физиков, но также для студентов и технических специалистов с широким спектром научных и инженерных специальностей.
★★★★★ (4 отзыва)

Квантовая механика: волновые функции, операторы и ожидаемые значения
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте о волновых функциях и их вероятностной интерпретации, уравнении Шредингера и свойствах квантовых наблюдаемых.
★★★★★ (2 отзыва)

Топология в конденсированных средах: связывание квантовых узлов
Делфтский технологический университет через edX
Получите простой и практический обзор топологических изоляторов, майоранов и других топологических явлений.
★★★★★ (1 отзыв)

Квантовая механика для ученых и инженеров 2
Стэнфордский университет через Stanford OpenEdx
Этот курс охватывает ключевые темы использования квантовой механики во многих современных приложениях в науке и технологиях, знакомит с основными передовыми концепциями, такими как спин, идентичные частицы, квантовая механика света, основы квантовой информации и интерпретация квантовой механики и охватывает основные способы написания и использования квантовой механики в современной практике.

Приложения квантовой механики
Массачусетский технологический институт via edX
Этот курс посвящен основным методам, необходимым для практических приложений и исследований в области квантовой механики. Мы вводим различные методы приближения, чтобы понять системы, не имеющие аналитических решений.

Квантовая механика: квантовая физика в одномерных потенциалах
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте, как решить уравнение Шредингера для частицы, движущейся в одномерных потенциалах, актуальных для физических приложений.

Введение в уравнение Шредингера и квантовый перенос
Университет Пердью через edX
представляет метод неравновесной функции Грина (NEGF), широко используемый для описания квантовых эффектов в устройствах нанометрового размера, а также его приложения в устройствах спинтроники.

Квантовая механика I
Индийский технологический институт в Бомбее через NPTEL
Этот курс является курсом первого уровня в обозначении бюстгальтера (кет) Дирака, который заложит основу для прохождения курсов продвинутого уровня.

Астрофизика

От Большого взрыва до темной энергии
Токийский университет через Coursera
★★★★ ☆ (15 оценок)

Астрофизика: Жестокая Вселенная
Австралийский национальный университет via edX
Исследуйте самые смертоносные места во Вселенной, от черных дыр до сверхновых.
★★★★★ (5 оценок)

Теория относительности и астрофизика
Корнельский университет через edX
Изучите мощные и интригующие связи между астрономией и теорией относительности Эйнштейна.
★★★★ ☆ (5 оценок)

Введение в общую теорию относительности
Высшая школа экономики через Coursera
Общая теория относительности или теория релятивистской гравитации описывает черные дыры, гравитационные волны и расширяющуюся Вселенную. Цель курса – познакомить вас с этой теорией.

Физика плазмы: приложения
Федеральная политехническая школа Лозанны через edX
Узнайте о приложениях плазмы от ядерного синтеза, приводящего в действие солнце, создания интегральных схем и выработки электроэнергии.

Космические лучи, темная материя и тайны Вселенной
Университет Васэда via edX
Присоединяйтесь к нам в уникальном исследовании одной из самых глубоких загадок Вселенной: космических лучей

Астрофизические вестники Эйнштейна
via World Science U
Команда Габриэлы Гонсалес в LIGO использует наземные эксперименты для поиска гравитационных волн, создаваемых черными дырами. В этом мастер-классе узнайте, как они проводят эти поиски и какие тайны они надеются разгадать о нашей Вселенной.

Информационный парадокс черной дыры
via World Science U
В 1970-х Стивен Хокинг осознал главный конфликт, связанный с квантовой природой черных дыр. Теоретик струн Самир Матур много лет работал над этой еще нерешенной проблемой и нашел радикальное решение так называемого информационного парадокса.

Изучение искривленной Вселенной
через World Science U
14 сентября 2015 года детекторы гравитационных волн LIGO впервые подтвердили обнаружение гравитационной волны.Присоединяйтесь к физику Нергис Мавалвала, который отправит вас в невероятное путешествие от скромного начала LIGO до его революционного открытия.

Новые идеи о темной материи
via World Science U
Присоединяйтесь к Джастину Хури, который познакомит вас с физикой элементарных частиц и космологией темной материи в поисках ответов на одну из самых больших загадок физики.

100 лет гравитационных волн
via World Science U
Известный физик Рай Вайс наиболее известен как один из первых создателей гравитационно-волновой обсерватории с лазерным интерферометром (LIGO).Присоединяйтесь к нему, когда он исследует историю этого удивительного проекта и технологии, которые сделали его реальностью.

Физика элементарных частиц

Физика элементарных частиц: введение
Женевский университет через Coursera
Этот курс познакомит вас с субатомной физикой, то есть физикой ядер и частиц.
★★★★ ☆ (1 отзыв)

Составляющие природы
via World Science U
С открытием частицы Хиггса в 2013 году Стандартная модель приблизилась к тому, чтобы стать законченной теорией.В этом мастер-классе Мария Спиропулу, профессор физики Калифорнийского технологического института, исследует надежность Стандартной модели и смотрит на будущее физики элементарных частиц.
★★★★★ (1 отзыв)

Решение проблем больших адронных коллайдеров с помощью машинного обучения
Высшая школа экономики через Coursera
Задания этого курса дадут вам возможность применить свои навыки в поисках новой физики с использованием передовых методов анализа данных.По окончании курса вы гораздо лучше поймете принципы экспериментальной физики и машинного обучения.

Методы анализа поверхности
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» через Coursera
Этот курс описывает наиболее широко используемые методы анализа в современной науке о поверхности. В нем представлены сильные и слабые стороны каждого метода, чтобы вы могли выбрать тот, который предоставит вам необходимую информацию.Он также рассматривает то, что каждый метод не может дать вам, а также то, как интерпретировать результаты, полученные от каждого метода.

Теоретическая физика

Эффективная теория поля
Массачусетский технологический институт via edX
8.EFTx – это курс для выпускников по теории эффективного поля (EFT), который обеспечивает фундаментальную основу для описания физических систем с помощью квантовой теории поля. Для студентов-интернатов он указан как 8.851.

Теория распыления
Индийский технологический институт Мадрас через NPTEL
Цель этого курса – дать обзор физики распыления жидкости, образования и распространения брызг.

Прошлое и будущее объединения
via World Science U
На протяжении всей истории физики ученые работали над объединением многих различных областей во всеобъемлющее описание Вселенной. Теоретик струн Робберт Дейкграаф, директор и профессор Леона Леви из Института перспективных исследований, обсуждает связь между очень большим и бесконечно малым.

Фундаментальные уроки теории струн
через World Science U
Кумрун Вафа вместе со всемирно известным теоретиком струн Эндрю Строминджером разработал новый способ вычисления энтропии черной дыры на языке теории струн.Следуйте за Вафой, поскольку он проведет вас через некоторые из самых невероятных вещей, которые мы узнали с момента зарождения теории струн.

Механика и движение

Статистическая механика: алгоритмы и вычисления
École normale supérieure через Coursera
В этом курсе вы узнаете много нового о современной физике (классической и квантовой) с помощью базовых компьютерных программ, которые вы загрузите, обобщите или напишете с нуля , обсудите, а затем подайте заявку. Присоединяйтесь, если вам интересно (но не обязательно хорошо осведомлены) об алгоритмах и о глубоком понимании науки, которое вы можете получить с помощью алгоритмического подхода.
★★★★★ (3 отзыва)

Механика ReView
Массачусетский технологический институт через edX
Механика ReView – это вводный курс механики на уровне Массачусетского технологического института, в котором особое внимание уделяется стратегическому подходу к решению проблем. Он охватывает те же темы учебной программы, что и курс Advanced Placement Mechanics-C .
★★★★★ (1 отзыв)

Механика: кинематика и динамика
Массачусетский технологический институт via edX
Изучите кинематику и динамику в этом курсе физики, основанном на вычислениях.
★★★★★ (1 отзыв)

Кинематика: описание движений космического корабля
Университет Колорадо в Боулдере через Coursera
Этот курс кинематики охватывает четыре основных тематических области: введение в кинематику частиц, глубокое погружение в кинематику твердого тела в двух частях. Курс заканчивается рассмотрением определения статического положения с использованием современных алгоритмов для прогнозирования и выполнения относительной ориентации тел в пространстве.
★★★ ☆☆ (1 отзыв)

Механика: движение, силы, энергия и гравитация, от частиц до планет
Университет Нового Южного Уэльса через Coursera
Этот курс по запросу рекомендуется для старшеклассников и начинающих университетов, а также для всех, кто интересуется базовыми знаниями. физика.В курсе используются богатые мультимедийные учебные материалы для представления материала: видеоклипы с ключевыми экспериментами, анимациями и рабочими примерами задач, все с дружелюбным рассказчиком.
★★★★ ☆ (1 отзыв)

Механика: простое гармоническое движение
Массачусетский технологический институт via edX
Узнайте, как решать и понимать простое гармоническое движение на этом уроке физики, основанном на исчислении.

Механика: динамика вращения
Массачусетский технологический институт via edX
Узнайте о динамике вращения, твердых телах и моменте инерции в этом курсе физики, основанном на вычислениях.

Механика: импульс и энергия
Массачусетский технологический институт via edX
Узнайте об импульсе и энергии в этом курсе физики, основанном на вычислениях.

Введение в механику, часть 1
Университет Райса через edX
Изучите физику движения вещей с помощью этого основанного на исчислении курса механики.

Кинетика: изучение движения космического корабля
Университет Колорадо в Боулдере через Coursera
После этого курса вы сможете… * Вывести из базовой формулировки углового момента уравнения вращения, а также прогнозировать и определять равновесие движения без крутящего момента и связанные с ними устойчивости * Разработайте уравнения движения для твердого тела с несколькими вращающимися компонентами, выведите и примените крутящий момент градиента силы тяжести * Примените условия статической устойчивости конфигурации с двумя вертушками и спрогнозируйте изменения по мере появления устройств обмена импульсом * Получите уравнения движения для системы, в которых присутствуют различные устройства обмена импульсом.

Управление нелинейным пространственным движением космического корабля
Университет Колорадо в Боулдере через Coursera
Этот курс обучает вас навыкам, необходимым для программирования конкретной ориентации и достижения точных целей прицеливания для космического корабля, движущегося в трехмерном пространстве. После этого курса вы сможете… * различать ряд понятий нелинейной устойчивости * применять прямой метод Ляпунова для доказательства стабильности и сходимости ряда динамических систем * разрабатывать показатели ошибок скорости и ориентации для 3-осевого управления ориентацией с использованием Теория Ляпунова * Анализ сходимости управления твердым телом с немоделированным моментом.

Как движется материал, часть 1: линейное движение
Колледж Харви Мадда via edX
Основанное на исчислении введение в механику Ньютона, в котором упор делается на решение проблем.

Как движется материал, часть 2: Угловое движение
Колледж Харви Мадда via edX
Основанное на исчислении введение в механику Ньютона с упором на решение проблем.

Как движется материал, часть 3: Волновое движение
Колледж Харви Мадда via edX
Основанное на исчислении введение в ньютоновскую механику с упором на решение проблем.

Электромагнетизм, лазеры и фотоны

3.15x: электрические, оптические и магнитные материалы и устройства
Массачусетский технологический институт через edX
В 3.15x мы исследуем электрические, оптические и магнитные свойства материалов и узнаем, как электронные устройства предназначены для использования эти свойства.
Перейти к классу

Электронные материалы и устройства
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте, как электронные устройства, такие как диоды и транзисторы, предназначены для использования электрических свойств материалов.
★★★★ ☆ (3 отзыва)

Электричество и магнетизм, часть 1
Университет Райса через edX
PHYS 102.1x служит вводным курсом по заряду, электрическому полю, электрическому потенциалу, току, сопротивлению и цепям постоянного тока с резисторами и конденсаторами.
★★★★★ (2 отзыва)

Электричество и магнетизм: электростатика
Массачусетский технологический институт через edX
Из этого вводного курса физики вы узнаете, как заряды взаимодействуют друг с другом и создают электрические поля и электрические потенциальные ландшафты.

Электричество и магнетизм: магнитные поля и силы
Массачусетский технологический институт через edX
В этом вводном курсе физики вы узнаете, как заряды создают и перемещаются в магнитных полях и как анализировать простые цепи постоянного тока.

Электричество и магнетизм: уравнения Максвелла
Массачусетский технологический институт через edX
В этой заключительной части 8.02 мы рассмотрим закон Фарадея, схемы с индукторами, уравнения Максвелла и электромагнитное излучение.Этот вводный курс физики электромагнетизма потребует использования математического анализа.

Электричество и магнетизм, часть 2
Университет Райса через edX
PHYS 102.2x служит введением в магнитное поле, как оно создается токами и магнитными материалами, индукцией и индукторами, а также цепями переменного тока.

Введение в фотонику
Индийский технологический институт Мадрас через NPTEL
Вводный курс по фотонике, ведущий к более продвинутым курсам, таким как лазеры, оптическая связь, оптические датчики и интегральные схемы фотоники.

Лазер: основы и приложения
Индийский технологический институт Канпур через NPTEL
Этот курс предназначен для студентов, которым необходимо понять основные принципы работы лазеров и их основные свойства. Этот курс дает студентам полное представление об основах лазеров: их уникальных свойствах, принципах работы и областях применения.

Основные шаги в области магнитного резонанса
Федеральная политехническая школа Лозанны через edX
MOOC, чтобы открыть для себя основные концепции и широкий спектр интересных приложений магнитного резонанса в физике, химии и биологии

Физика кремниевых солнечных элементов
École Polytechnique via Coursera
Первый MOOC «Фотоэлектрическая солнечная энергия» представляет собой общую презентацию солнечных фотоэлектрических технологий в глобальном энергетическом контексте без подробных деталей.В частности, описание работы солнечных элементов ограничено идеальным случаем. В отличие от этого второй MOOC позволяет глубоко понять свойства солнечных элементов на основе кристаллических полупроводников.

Начало работы в крио-EM
Калифорнийский технологический институт через Coursera
Этот класс охватывает фундаментальные принципы, лежащие в основе криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ), начиная с базовой анатомии электронных микроскопов, введения в преобразования Фурье, и принципы формирования имиджа.Основываясь на этом фундаменте, класс затем охватывает вопросы подготовки проб, стратегии сбора данных и основные рабочие процессы обработки изображений для всех трех основных методов современной крио-ЭМ: томографии, анализа отдельных частиц и двумерной кристаллографии.

Краткий курс по сверхпроводимости
Индийский технологический институт Гувахати через NPTEL
Курс посвящен основам сверхпроводимости, включая эффект Мейснера, электродинамический отклик, сверхпроводники типа I и типа II и т. Д.

Плазмоника: от основ до современных приложений
Университет ИТМО через edX
Плазмоника – это недавно появившаяся и быстрорастущая отрасль оптики. Изучите основы, а также последние достижения и современные приложения.

Термодинамика

Статистическая молекулярная термодинамика
Университет Миннесоты через Coursera
Этот вводный курс физической химии исследует связи между молекулярными свойствами и поведением макроскопических химических систем.
★★★★ ☆ (4 отзыва)

Введение в термодинамику: передача энергии отсюда туда
Мичиганский университет через Coursera
Этот курс представляет собой введение в самые действенные инженерные принципы, которые вы когда-либо изучите – термодинамика: наука о передаче энергии из одного места или формы в другое место или форму. Понимание того, как работают энергетические системы, является ключом к пониманию того, как удовлетворить все эти потребности во всем мире. Поскольку потребности в энергии только растут, этот курс также закладывает основу для многих успешных профессиональных карьер.
★★★★ ☆ (3 отзыва)

Термодинамика
Индийский технологический институт Бомбей via edX
Введение в основные концепции и приложения термодинамики в машиностроении.
★★★★★ (3 отзыва)

Основы явлений переноса
Технологический университет Делфта via edX
Изучите базовую структуру для работы над широким спектром инженерных проблем, касающихся передачи тепла, массы и количества движения.Изучите примеры повседневных процессов дома, в лаборатории и на производстве.
★★★★ ☆ (1 отзыв)

Кондуктивная и конвекционная теплопередача
Индийский технологический институт, Харагпур через NPTEL
Это вводный курс по кондуктивной и конвекционной теплопередаче. Тема теплопередачи имеет широкую область применения и имеет первостепенное значение практически во всех областях инженерных и биологических систем. В курсе подчеркиваются основные концепции режимов теплопередачи и конвекции, а также перечислены законы и основные уравнения, относящиеся к скоростям теплопередачи, на основе основополагающих принципов.

Оптика

Атомная и оптическая физика I – Часть 2: Структура атома и атомы во внешнем поле
Массачусетский технологический институт через edX
Вторая часть курса современной атомной и оптической физики: структура атомов и их поведение в статических электромагнитных полях.
★★★★ ☆ (1 отзыв)

Атомная и оптическая физика I– Часть 1: Резонанс
Массачусетский технологический институт via edX
Первая часть курса современной атомной и оптической физики: физика резонансов, центральная тема в атомной физике.

Атомная и оптическая физика I – Часть 3: Взаимодействие атома и света 1 – Матричные элементы и квантованное поле
Массачусетский технологический институт через edX
Третья часть курса современной атомной и оптической физики: физика взаимодействий атомы с электромагнитным полем.

Атомная и оптическая физика I – Часть 4: Взаимодействие атома и света 2: Уширение линий и двухфотонные переходы
Массачусетский технологический институт через edX
Четвертая часть курса современной атомной и оптической физики: физика формы линий и двухфотонные переходы.

Атомная и оптическая физика I – Часть 5: Когерентность
Массачусетский технологический институт через edX
Пятая часть курса современной атомной и оптической физики: физика атомной когерентности.

Атомная и оптическая физика: атомно-фотонные взаимодействия
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте, как использовать квантовую электродинамику для описания физики взаимодействия между атомами и фотонами.

Атомная и оптическая физика: ультрахолодные атомы и физика многих тел
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте об ультрахолодных атомах, конденсате Бозе-Эйнштейна и приложениях в физике твердого тела и квантовой информатике.

Атомная и оптическая физика: оптические уравнения Блоха и динамика открытых систем
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте об оптических уравнениях Блоха и их решениях с приложениями для динамики открытых систем.

Атомная и оптическая физика: световые силы и лазерное охлаждение
Массачусетский технологический институт через edX
Узнайте о силах света, лазерном охлаждении и способах создания оптических ловушек для атомов.

Волны и оптика
via edX
Этот курс охватывает физику волн на струнах, электромагнитные волны, геометрическую оптику, интерференцию, дифракцию и формирование изображений.

Звуки и акустика

Физический синтез звука для игр и интерактивных систем
Стэнфордский университет через Каденце

Этот курс знакомит с основами цифровой обработки сигналов и вычислительной акустики на основе физики колебаний реальных объектов и систем.Предоставляемое бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом позволит любому использовать физические модели в своих произведениях искусства, звуке игр или фильмов или любых других приложениях.
★★★★★ (10 оценок)

Введение в акустику (часть 2)
Корейский продвинутый институт науки и технологий через Coursera
Учащиеся могли изучить основные концепции акустики из «Введение в акустику (часть 1)». Теперь пришло время применить к реальной ситуации и разработать собственное акустическое приложение.Учащиеся будут анализировать явления излучения, рассеяния и дифракции с помощью уравнения Кирхгофа – Гельмгольца. Затем учащиеся спроектируют свою собственную комнату реверберации или воздуховоды, отвечающие установленным ими условиям.
★★ ☆☆☆ (1 отзыв)

Основы волн и вибраций
École Polytechnique via Coursera
Волны повсюду. На воде, конечно, но также и в воздухе, когда вы слышите самолет, и, конечно, под ногами во время землетрясения.Вибрации тоже повсюду: в вашем байке, когда вы наезжаете на кочку, в вашей гитаре, когда вы играете, и, конечно же, в вашем смартфоне. Вы можете догадаться, что за всем этим есть что-то общее. В этом и состоит цель этого курса!

Лекции Ричарда Фейнмана

Лекции посланника Ричарда Фейнмана (1964)
В этих лекциях посланника «Характер физического закона», первоначально прочитанных в Корнельском университете и записанных Би-би-си 9-19 ноября 1964 года, физик Ричард Фейнман предлагает обзор избранных физических законов. законов и объединяет их общие черты в один общий принцип инвариантности.С 1945 по 1950 год Фейнман преподавал теоретическую физику в Корнелльском университете. Затем он стал профессором Калифорнийского технологического института и был назван одним из лауреатов Нобелевской премии по физике 1965 года.

Лекции Фейнмана по физике
Лекции Фейнмана по физике были основаны на двухлетнем вводном курсе физики, который Ричард Фейнман преподавал в Калифорнийском технологическом институте с 1961 по 1963 год; он был опубликован в трех томах с 1963 по 1965 год и почти два десятилетия использовался в Калифорнийском технологическом институте в качестве вводного учебника физики .

OpenCourseWare Physics курсы

Курсы OpenCourseWare – это записи аудиторных лекций, размещенные в Интернете.

MIT

Physics Of Energy
Курс разработан для второкурсников, младших и старших курсов Массачусетского технологического института, которые хотят понять фундаментальные законы и физические процессы, которые управляют источниками, извлечением, передачей, хранением, деградацией и конечным использованием энергии.

Физика II: Электричество и магнетизм
Этот курс для новичков представляет собой второй семестр вводного курса физики.Основное внимание уделяется электричеству и магнетизму. Предмет преподается в формате TEAL (активное обучение с поддержкой технологий), в котором используется взаимодействие в малых группах и современные технологии. TEAL / Studio Project в Массачусетском технологическом институте – это новый подход к физическому образованию, разработанный, чтобы помочь студентам значительно улучшить интуицию и концептуальные модели физических явлений.

Квантовая физика I
Этот курс охватывает экспериментальные основы квантовой физики. Он знакомит с волновой механикой, уравнением Шредингера в одномерном и трёхмерным уравнением Шредингера.
Это первый курс в программе «Квантовая физика» для студентов, за ним следуют 8.05 Quantum Physics II и 8.06 Quantum Physics III .

Теория струн
Это курс продолжительностью один семестр, посвященный дуальности калибровки и гравитации (часто называемой AdS / CFT) и ее приложениям.

Исследование черных дыр: общая теория относительности и астрофизика
Изучение физических эффектов вблизи черной дыры как основа для понимания общей теории относительности, астрофизики и элементов космологии.Дополнение к текущим достижениям в теории и наблюдениях. Энергия и импульс в плоском пространстве-времени; метрика; искривление пространства-времени вблизи вращающихся и невращающихся центров притяжения; траектории и орбиты частиц и света; элементарные модели Космоса.

Йельский университет

Основы физики I
Этот курс представляет собой подробное введение в принципы и методы физики для студентов, которые имеют хорошую подготовку по физике и математике.Особое внимание уделяется решению проблем и количественному мышлению. Этот курс охватывает механику Ньютона, специальную теорию относительности, гравитацию, термодинамику и волны.

Основы физики II
Это продолжение курса Основы физики I (PHYS 200), вводного курса по принципам и методам физики для студентов, имеющих хорошую физико-математическую подготовку. Этот курс охватывает электричество, магнетизм, оптику и квантовую механику.

UC Irvine

Общая теория относительности и гравитации Эйнштейна
Этот курс обозначен как Физика 255: Общая теория относительности в каталоге курсов UCI.Введение в теорию гравитации Эйнштейна. Тензорный анализ, уравнения поля Эйнштейна, астрономические проверки теории Эйнштейна, гравитационные волны.

Классическая физика
Этот курс покажет вам, как применять простые физические модели к движению объектов. UCI Physics 7C охватывает следующие темы: сила, энергия, импульс, вращение и гравитация.

Открытый, Мичиган

Лекции по физике сплошных сред
Идея этих лекций по физике сплошных сред возникла из короткой серии лекций по физике материалов в Мичиганском университете летом 2013 года.Эти беседы были нацелены на аспирантов, докторантов и коллег по факультетам. Из этой группы пришло предположение, что несколько полный набор лекций по континуальным аспектам физики материалов был бы полезен.

Введение в методы конечных элементов
Мы надеемся, что эти лекции по методам конечных элементов дополнят серию по физике сплошной среды и станут отправной точкой, с которой опытный исследователь или продвинутый аспирант сможет приступить к работе в (континууме) вычислительных физика.

Итак, вы хотите изучать физику … – Сьюзан Фаулер

Бакалавриат по физике

Обзор

Учебная программа бакалавриата по физике в каждой программе бакалавриата по физике охватывает следующие предметы (наряду с некоторыми факультативами по продвинутым темам), и обычно в в следующем порядке:

  1. Вступительная механика

  2. Электростатика

  3. Волны и колебания

  4. Современная физика

  5. Классическая механика

  6. Квантовая механика


  7. и статистическая механика

  8. Дополнительные факультативы по физике

Я собираюсь подробно рассказать о каждом из этих полей ниже, включая лучшие учебники для использования и любую дополнительную литературу, которая может оказаться полезной в вашем путешествии.Я также собираюсь рассказать некоторые подробности о математике, которую вам нужно изучить вместе с каждой темой.

1. Введение в механику


Что это такое

Введение в курс механики – это первый курс физики, который будет проходить большинство людей, и это лучшее место для начала самостоятельного изучения физики. . Здесь вы начнете учиться видеть мир в математических терминах, и будут рассмотрены следующие вопросы: основы движения по прямой линии, движение в двух измерениях, движение в трех измерениях, законы Ньютона, работа, кинетическая энергия, потенциальная энергия, сохранение энергии, импульс, столкновения, вращение и вращательное движение, гравитация и периодическое движение.

Лучшие учебники для использования

  • Университетская физика с современной физикой Янга и Фридмана (обязательно). Пройдите все главы «Механика» (в моей редакции это главы 1-14). Это лучшая вводная книга, которую я нашел, и вы можете использовать ее, когда изучаете электростатику и современную физику. Он содержит множество отличных примеров проблем, над которыми нужно работать, а решения легко найти в Интернете. Он отлично знакомит с соответствующей математикой, но вам нужно будет изучать математику вместе с ней.Вам не нужно тратить 250 долларов на новое издание – у Amazon есть много копий 12-го и 13-го изданий, содержащих одинаковый материал.

Математика, которую вам нужно изучать одновременно с ней

Вам нужно будет изучить математику во время прохождения курса University Physics . Моя любимая вводная книга по исчислению – «Исчисление Томаса», второе место занимает «Исчисление Стюарта». Проработайте каждую главу и убедитесь, что вы можете решить проблемы в конце каждой главы, прежде чем переходить к следующей.

2. Электростатика


Все о чем идет речь

Здесь вы узнаете о физике электричества и магнетизма (электромагнетизма) в статических ситуациях (ситуациях, когда движение не происходит). Охватываемые темы: электрические заряды и электрические поля, магнетизм и магнитные поля, закон Гаусса, емкость, сопротивление и проводимость, индуктивность, ток и принцип работы цепей.

Лучшие учебники для использования

Математика, которую вам нужно изучать параллельно

Продолжайте работать с учебниками по математике (Томас и Стюарт), пока вы изучаете основы электростатики, но вы должны закончить их к тому времени, когда вы закончите главы по электромагнетизму в университетской физике.Вы обязательно должны понять основы исчисления, прежде чем переходить к другим темам физики.

3. Волны и колебания


Что это такое

Механика колебаний и волн сложна и достаточно важна, чтобы требовать отдельного изучения. Освоение этого материала необходимо для изучения квантовой механики, поэтому не пропускайте эту тему! Здесь вы узнаете о простых гармонических осцилляторах, затухающих гармонических осцилляторах, вынужденных колебаниях, связанных осцилляторах, волнах, интерференции, дифракции и дисперсии.

Лучшие учебники для использования

Математика, которую вам нужно изучать параллельно

К этому моменту вы должны закончить вводные книги по исчислению и готовы перейти к более продвинутой математике. Вам следует начать работу с углубленной инженерной математикой Зилла, которая представляет собой удивительное введение в более сложные темы математики (линейная алгебра, комплексный анализ, реальный анализ, уравнения в частных производных и обыкновенные дифференциальные уравнения).Новая версия довольно хороша, но старая версия так же хороша (и намного дешевле!). Темы в этой книге важны для понимания всех остальных тем по физике бакалавриата – освоив их, вы будете знать всю математику, необходимую для понимания физики бакалавриата.

4. Современная физика


Все о чем идет речь

Четвертый урок физики, который посещает большинство студентов, обычно называется «Современная физика», и это введение в темы физики, которые будут изучаться более подробно позже в программе бакалавриата по физике.Если вы планируете изучать продвинутые темы самостоятельно, вы можете пропустить эту область, но рассмотрение этих тем сейчас в ваших независимых исследованиях позволит вам понять сложные темы, о которых вы так много слышите и которые, вероятно, привели вас к физике в первое место! Здесь вы изучите основы термодинамики, теории относительности, квантовой механики, атомной физики, ядерной физики, физики элементарных частиц и космологии.

Лучшие учебники для использования

Математика, которую вам нужно изучать параллельно

Продолжайте изучать углубленную инженерную математику Зилла.Освоив все темы этой книги, вы будете знать всю математику, необходимую для понимания физики на бакалавриате.

5. Классическая механика


Все о чем идет речь

Здесь вы познаете истинную суть классической механики, с которой вы познакомились в самом первом разделе (Введение в механику). Вы изучите темы гораздо глубже и узнаете, как использовать различные математические формализмы классической механики (лагранжев формализм и гамильтонов формализм) для решения задач механики.

Лучшие учебники для использования

Математика, которую вам нужно изучать параллельно

Если вы еще не закончили работать с Zill, вы должны освоить темы в нем к тому времени, когда вы закончите обучение классическая механика.

6. Электродинамика


Что это такое

Ранее вы узнали об электростатике: изучении статического (неподвижного) электричества и магнетизма. К настоящему времени вы знаете математику, чтобы понимать электродинамику, которая охватывает все, что касается классического электричества и магнетизма.Вы снова коснетесь электростатики, затем узнаете об уравнении Лапласа, мультипольных разложениях, поляризации, диэлектриках, законе силы Лоренца, законе Био-Савара, векторном магнитном потенциале, электродвижущей силе, электромагнитной индукции, уравнениях Максвелла, электромагнитных волнах и излучении, а также специальная теория относительности.

Лучшие учебники для использования

7. Квантовая механика


Что это такое

К этому моменту вы готовы действительно погрузиться в основы квантовой механики и ее приложений – один из самых красивых, интересных и заставляющих задуматься тем во всей физике.Вы научитесь видеть мир на совершенно новом уровне – квантовом уровне. Вы узнаете о волновой функции, уравнении Шредингера, теории возмущений, вариационном принципе, приближении ВКБ, адиабатическом приближении и рассеянии.

Лучшие учебники для использования

8. Термодинамика и статистическая механика


Что это такое

Термодинамика – это область физики, изучающая кинетику (динамику), связанную с теплотой и энергией, в то время как статистическую механика – это все о микроскопических принципах, лежащих в основе законов термодинамики.Здесь вы узнаете о законах термодинамики, энтропии, каноническом ансамбле, распределениях Максвелла, распределении Планка, статистике Ферми-Дирака, статистике Бозе-Эйнштейна и фазовых переходах.

К тому времени, когда вы закончите эту тему, вы овладеете всеми основами физики бакалавриата!

Лучшие учебники для использования

9. Дополнительные факультативы по физике


Что это такое

Ни одно физическое образование не будет полным без изучения интересных дополнительных тем по физике, включая (но не ограничиваясь ими) ): Астрономия (изучение галактик, звезд и планет), астрофизика (применение принципов физики к астрономии), космология (происхождение Вселенной), электроника, физика элементарных частиц (изучение фундаментальных частиц Стандартная модель) и теория струн (теория, предполагающая, что двумерные объекты, называемые «струнами», являются фундаментальными строительными блоками Вселенной).

Вы можете выбрать то, что вы хотите узнать, исходя из ваших интересов. Это самая захватывающая часть: вы понимаете все основы физики на бакалавриате, вы можете найти продвинутые книги по другим темам физики и сможете их понять! Вы также сможете прочитать (и понять) некоторые статьи на arXiv, где публикуются почти все научные статьи по физике.

Лучшие учебники для использования

5 великих веб-сайтов по физике – лучшие степени магистра

Сайты по физике

  • Физика для 21 века
  • MIT Онлайн
  • Ричард Фейнман: развлечение воображать
  • Физика для будущих президентов
  • Элементарный Эйнштейн

Сегодня в Интернете можно узнать обо всем, включая сложные области физики.Если вас интересует карьера в области физики, вы можете подумать о возвращении в колледж или университет для получения соответствующей степени. Эти пять отличных веб-сайтов по физике помогут вам решить, от основ физики до более абстрактных идей, если вы выберете степень или карьеру в области физики.

1. Физика XXI века.

Это простой онлайн-курс, который познакомит вас с основами физики. Есть несколько разных способов обучения, включая интерактивные видео, симуляции и подробные заметки.Вы даже узнаете о последних исследованиях и новостях, публикуемых для сообщества физиков. Этот веб-сайт идеально подходит для всех, кто хочет понять, что такое физика и как ее можно применить. Завершив некоторые учебные модули, вы сможете решить, хотите ли вы учиться дальше.

2. MIT Online

Как вы думаете, вы готовы вернуться в школу, чтобы получить степень по физике? Этот бесплатный курс, предлагаемый Массачусетским технологическим институтом, проведет вас через бесплатный курс физики в колледже.Эти курсы интерактивны, с конспектами лекций, экзаменами и даже заданиями. Ответы на экзамены и задания включены в материалы, чтобы вы могли отслеживать свои успехи. По мнению Forbes, этот бесплатный курс от Массачусетского технологического института считается одним из лучших онлайн-курсов. Этот бесплатный вариант позволит вам решить, готовы ли вы продолжить свое образование в области физики.

3. Ричард Фейнман: развлечение воображать

Ричард Фейнман, легендарный физик, объясняет физику и ее отношение к окружающему миру.Эти видеоролики длятся около 10 минут и легко разбираются на сложные темы. Эти видео отлично подходят для тех, кто беспокоится об актуальности своей ученой степени по физике и о том, как ее можно применить в карьере. Фактически, эти видео могут помочь вам решить, на какой области физики вы хотели бы сосредоточиться при получении ученой степени.

4. Физика для будущих президентов

Этот веб-сайт поможет вам познакомиться с некоторыми из самых интересных и важных тем в области физики.Эти учебные пособия представлены в виде видео и разбивают темы так, чтобы их могли понять даже новички. Вы даже узнаете, как физика применима к другим областям, таким как математика, химия и другие. Этот веб-сайт предлагает простой способ понять каждый аспект области физики. Эти видео могут легко помочь вам решить, является ли физика той областью, в которой вы хотите углубленно изучать.

5. Элементарный Эйнштейн

Вы беспокоитесь о том, что физика может быть сложной для понимания или изучения? Больше не бойтесь! Этот замечательный интерактивный веб-сайт научит вас основам физики в увлекательной и простой для понимания форме.Вы узнаете все о теории относительности и о том, почему она так важна в физике и других областях, таких как астрофизика и космология. Вы также более критически взглянете на физику элементарных частиц и ее важность. Нет лучшего способа разобраться в физике, чем начать с Эйнштейна с самого начала. Изучив эти основные идеи, вы легко сможете решить, подходит ли вам степень по физике. Если вам интересно узнать больше, этот веб-сайт может вывести вас за рамки основ и познакомить с более абстрактными и сложными идеями.

Связанный ресурс: 5 великих физических организаций

Эти веб-сайты дадут вам отличный обзор в области физики, который поможет вам решить, является ли степень в области физики правильным выбором для вас. Если вы решите получить степень в университете, у вас уже будет базовое представление о том, что вы будете изучать.

10 отличных курсов физики, которые вы можете пройти онлайн прямо сейчас, бесплатно

Золотая кровь звучит как последнее медицинское шарлатанство. Например, сделайте переливание золотой крови, чтобы сбалансировать тантрические мидихлорианы, и получите бесплатное очищающее средство с угольным мороженым.Не позволяйте прозвищу Нью-Эйдж сбить вас с толку. Золотая кровь – это на самом деле прозвище резус-нулевой, самой редкой группы крови в мире.

Как сообщает Mosaic , этот тип настолько редок, что только около 43 человек во всем мире имеют его, и до 1961 года, когда он был впервые обнаружен у австралийской женщины-аборигена, врачи предполагали, что эмбрионы с резус-нулевой кровью просто умереть в утробе матери.

Но что делает Rh-null таким редким и почему так опасно жить с ним? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно выяснить, почему гематологи классифицируют группы крови именно так.

Кровавая история (краткая)

Наши предки мало знали о крови. Даже самые базовые знания о крови – кровь внутри тела хороша, кровь снаружи не идеальна, слишком много крови снаружи вызывает беспокойство – ускользнули из рук человечества на стыдливое количество столетий.

Не имея этого знания, наши предки разработали менее чем научные теории относительно того, что такое кровь, теории, которые сильно варьировались в зависимости от времени и культуры. Выбирая только один, врачи времен Шекспира считали кровь одной из четырех телесных жидкостей или «жидкостей» (остальные – это черная желчь, желтая желчь и мокрота).

Переданный древнегреческими врачами юморизм утверждал, что эти телесные жидкости определяют чью-то личность. Кровь считалась горячей и влажной, что приводило к сангвиническому темпераменту. Чем больше крови было в организме людей, тем более страстными, харизматичными и импульсивными они были. Считалось, что у подростков от природы больше крови, а у мужчин ее больше, чем у женщин.

Юморизм приводит к всевозможным плохим медицинским советам. Известно, что Гален из Пергама использовал его в качестве основы для своего рецепта кровопускания.Обладая менталитетом «когда сомневаешься – дай выйти», Гален объявил кровь доминирующим юмором, а кровопускание – отличным способом уравновесить тело. Отношение крови к теплу также сделало ее средством снижения температуры.

Хотя кровопускание оставалось обычным явлением вплоть до 19 века, открытие Уильямом Харви циркуляции крови в 1628 году поставило медицину на путь современной гематологии.

Вскоре после открытия Харви были предприняты первые попытки переливания крови, но только в 1665 году первое успешное переливание крови было выполнено британским врачом Ричардом Лоуэром.Операция Лоуера проводилась между собаками, и его успех побудил таких врачей, как Жан-Батист Дени, попытаться перелить кровь от животных людям, процесс, называемый ксенотрансфузией. Смерть пациентов-людей в конечном итоге привела к тому, что эта практика была объявлена ​​вне закона.4

Первое успешное переливание крови от человека к человеку будет выполнено только в 1818 году, когда британскому акушеру Джеймсу Бланделлу удалось вылечить послеродовое кровотечение. Но даже при наличии проверенной техники в последующие десятилетия многие пациенты, перенесшие переливание крови, продолжали загадочно умирать.

Введите австрийский врач Карл Ландштайнер. В 1901 году он начал свою работу по классификации групп крови. Изучая работу Леонарда Ландуа – физиолога, который показал, что, когда красные кровяные тельца одного животного вводятся другому животному, они слипаются вместе, – Ландштейнер полагал, что аналогичная реакция может происходить при внутричеловеческих переливаниях, что объясняет, почему переливание происходит успешно. был таким пятнистым. В 1909 году он классифицировал группы крови A, B, AB и O и за свою работу получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1930 года.

Что вызывает группы крови?

Нам потребовалось время, чтобы разобраться в тонкостях крови, но сегодня мы знаем, что это поддерживающее жизнь вещество состоит из:

  • красных кровяных телец – клеток, которые переносят кислород и удаляют углекислый газ по всему телу;
  • Лейкоциты – иммунные клетки, защищающие организм от инфекций и чужеродных агентов;
  • Тромбоциты – клетки, способствующие свертыванию крови; и
  • Плазма – жидкость, переносящая соли и ферменты.6,7

Каждый компонент играет определенную роль в функционировании крови, но красные кровяные тельца несут ответственность за разные группы крови. Эти клетки имеют белки *, покрывающие их поверхность, называемые антигенами, и наличие или отсутствие определенных антигенов определяет группу крови – кровь типа A содержит только антигены A, тип B только B, тип AB оба, а тип O ни один. Красные кровяные тельца содержат еще один антиген, называемый белком RhD. Когда он присутствует, группа крови считается положительной; когда его нет, говорят, что он отрицательный.Типичные комбинации антигенов A, B и RhD дают нам восемь общих групп крови (A +, A-, B +, B-, AB +, AB-, O + и O-).

Белки-антигены крови играют множество клеточных ролей, но распознавание чужеродных клеток в крови является наиболее важным для этого обсуждения.

Думайте об антигенах как о проходе за кулисами в кровоток, а наша иммунная система – это швейцар. Если иммунная система распознает антиген, она пропускает клетку. Если он не распознает антиген, он запускает защитные системы организма и уничтожает захватчика.Итак, очень агрессивный швейцар.

Несмотря на то, что наша иммунная система надежна, она не слишком яркая. Если человеку с кровью типа A сделают переливание крови типа B, иммунная система не распознает новое вещество как жизненно необходимое. Вместо этого он будет рассматривать захватчиков эритроцитов и атаковать их. Вот почему так много людей заболели или умерли во время переливания крови до блестящего открытия Ландштейнера.

Именно поэтому люди с отрицательной кровью считаются «универсальными донорами».«Поскольку в их красных кровяных тельцах отсутствуют антигены A, B и RhD, иммунная система не имеет возможности распознать эти клетки как чужеродные и поэтому оставляет их в покое.

Почему нулевой резус – самая редкая группа крови?

Вернемся к золотой крови. По правде говоря, восемь общих групп крови – это чрезмерное упрощение того, как на самом деле работают группы крови. Как указывает Smithsonian.com , «каждый из этих восьми типов можно разделить на множество различных разновидностей», что приводит к появлению миллионов различных групп крови, каждая из которых классифицируется по множеству комбинаций антигенов.

Здесь все становится сложнее. Ранее упомянутый белок RhD относится только к одному из 61 потенциального белка в системе Rh. Кровь считается резус-нулевой, если в ней отсутствуют все 61 возможный антиген в системе резус-фактора. Это не только делает его редким, но также означает, что его может принять любой человек с редкой группой крови в пределах системы резус.

Вот почему он считается «золотой кровью». Он на вес золота.

Как сообщает Mosaic , золотая кровь невероятно важна для медицины, но также очень опасна для жизни.Если носителю с нулевым резус-фактором требуется переливание крови, ему может быть сложно найти донора, а кровь, как известно, трудно транспортировать за границу. Носителей Rh-null поощряют сдавать кровь в качестве страховки для себя, но с таким небольшим количеством доноров, разбросанных по всему миру, и ограничениями на то, как часто они могут сдавать кровь, это также может стать альтруистическим бременем для тех немногих избранных, кто соглашается сдавать кровь для других. .

Чертовски хорошие вопросы о группах крови

Медсестра берет образцы крови у беременной женщины в Северной больнице (Hopital Nord) в Марселе, на юге Франции.

Фото BERTRAND LANGLOIS / AFP

Остается много загадок, касающихся групп крови. Например, мы до сих пор не знаем, почему у людей появились антигены A и B. Некоторые теории указывают на эти антигены как на побочный продукт болезней различных групп населения, с которыми контактировали на протяжении всей истории. Но мы не можем сказать наверняка.

Из-за этого отсутствия знаний в общественном сознании возникли различные мифы и вопросы, связанные с концепцией групп крови. Вот некоторые из наиболее распространенных и ответы на них.

Влияют ли группы крови на личность?

Японская теория личности по группе крови – это современное возрождение юморизма. Идея гласит, что ваша группа крови напрямую влияет на вашу личность, поэтому носители крови группы A добрые и привередливые, в то время как носители группы B оптимистичны и делают свое дело. Однако исследование 2003 года, в котором участвовали 180 мужчин и 180 женщин, не выявило никакой связи между группой крови и личностью.

Теория представляет собой забавный вопрос в викторине Cosmopolitan , но он настолько точен, насколько это возможно.

Стоит ли менять диету в зависимости от группы крови?

Помните Галена из Пергама? В дополнение к кровопусканию он также прописывал своим пациентам есть определенные продукты в зависимости от того, какой юмор необходимо сбалансировать. Вино, например, считалось горячим и сухим напитком, поэтому его прописывали при простуде. Другими словами, вера в то, что ваша диета должна дополнять вашу группу крови, является еще одним пережитком теории юморизма.

Создано Питером Дж.Д’Адамо, «Диета по группе крови» утверждает, что диета должна соответствовать группе крови. Носители типа А должны придерживаться диеты без мяса, состоящей из цельнозерновых, бобовых, фруктов и овощей; Носители типа B должны есть зеленые овощи, определенное мясо и нежирные молочные продукты; и так далее.

Однако исследование Университета Торонто проанализировало данные 1455 участников и не нашло доказательств в поддержку теории. Хотя люди могут похудеть и стать более здоровыми с помощью диеты, это, вероятно, больше связано с употреблением в пищу всей этой листовой зелени, чем с группой крови.

Есть ли связь между группами крови и некоторыми заболеваниями ?

Имеются данные, позволяющие предположить, что разные группы крови могут повышать риск определенных заболеваний. Один анализ показал, что кровь типа O снижает риск инсульта или сердечного приступа, в то время как кровь AB увеличивает его. С учетом сказанного, носители типа O имеют больше шансов на развитие пептических язв и рака кожи.

Ничто из этого не означает, что ваша группа крови предопределит ваше медицинское будущее.Многие факторы, такие как диета и упражнения, влияют на ваше здоровье и, вероятно, в большей степени, чем группа крови.

Какая группа крови наиболее распространена?

В США наиболее распространена группа крови O +. Примерно каждый третий человек имеет этот тип крови. Из восьми известных групп крови наименее распространенной является AB-. Он есть только у одного из 167 человек в США.

Есть ли у животных группы крови?

Да, конечно, но не такие, как у нас.Эта разница является причиной того, что 17 пациентов -го -го века думали: «Кровь животных, вот и билет!» в конечном итоге их билеты пробили. Фактически, группы крови у разных видов различаются. Бесполезно, что ученые иногда используют одну и ту же номенклатуру для описания этих разных типов. У кошек, например, есть антигены A и B, но это не те же антигены A и B, которые обнаруживаются у людей.

Интересно, что ксенотрансфузия возвращается. Ученые работают над генетической инженерией крови свиней для получения потенциально совместимой с человеком крови.

Ученые также занимаются созданием синтетической крови. Если им это удастся, они смогут облегчить текущий дефицит крови, а также разработать способ получения крови для носителей редких групп крови. Хотя это может сделать золотую кровь менее золотой, с ней, безусловно, будет легче жить.

* Хотя антигены обычно являются белками, они также могут быть другими молекулами, такими как полисахариды.

40 Лучший бесплатный онлайн-курс по физике в 2021 году

Физика – это самая фундаментальная наука, изучение которой может быть одновременно увлекательным и сложным.Удовольствие от того, что вы узнаете, как устроен мир вокруг вас. Вызов, потому что многие концепции в области физики являются сложными и могут вызвать нагрузку на ваши когнитивные ткани. Хотя онлайн-курс от хорошего репетитора может легко решить эту проблему.

Ниже приводится тщательно подобранный список из 40 лучших бесплатных курсов по физике, которые значительно улучшат ваши образовательные и карьерные перспективы.

913 часов 911 9 недель неделя 7 недель, 8-10 часов в неделю8 34
Старший номер Название курса Рейтинг Провайдер Цена Курс включает Ссылка
1 Физика: Введение в электричество и магнетизм 4.7/5 Udemy Бесплатно 4 часа видео по запросу, 2 статьи, 8 загружаемых ресурсов Подробнее
2 Основы физики 1 4,4 / 5 Udemy Бесплатно 1 час видео по запросу, 2 статьи, 6 загружаемых ресурсов Подробнее
3 Астрономия для VCE Physics 4.6 / 5 Udemy Бесплатно 39 минут видео по запросу, 3 Статьи, 17 загружаемых ресурсов Подробнее
4 IGCSE Physics Глава 2 Теплофизика (Cambridge CIE) 4.2/5 Udemy Бесплатно 2 часа видео по запросу, 6 загружаемых ресурсов Подробнее
5 Общая теория относительности и гравитации Эйнштейна :: UC Irvine, UCI Open 4.9 / 5 913 UC Irvine Бесплатно 20 видео Лекций, 10-недельный курс Узнать больше
6 Физика 7C: Классическая физика :: UC Irvine, UCI Open 4.0 / 5 UC Irvine бесплатно 17 видео Лекции, 10-недельный курс Подробнее
7 Введение в физику 4.5/5 Udacity Бесплатно 18 видеоуроков, 8-недельный курс Узнать больше
8 От большого взрыва к темной энергии 4.8 / 5 Coursera Бесплатно 21312 бесплатно -4 часа в неделю, 4-недельный курс Подробнее
9 Понимание Эйнштейна: специальная теория относительности 4.8 / 5 Coursera Бесплатно 5-10 часов в неделю, 8 недель курс Подробнее
10 Введение в общую теорию относительности 4.6/5 Coursera Бесплатно 4-6 часов в неделю, 12-недельный курс Подробнее
11 Как все работает: Введение в физику 4.8 / 5 Coursera Бесплатно 11 часов видео и оценок, 8-недельный курс Подробнее
12 Механика: движение, силы, энергия и гравитация, от частиц до планет 4,4 / 5 Coursera Бесплатно 1-4 часа в неделю, 8-недельный курс Подробнее
13 Статистическая молекулярная термодинамика 4.9/5 Coursera Бесплатно 4-6 часов в неделю, 9-недельный курс Подробнее
14 Введение в термодинамику: передача энергии отсюда туда 4.8 / 5 Coursera Бесплатно 12 часов видео и викторин, 8-недельный курс Узнать больше
15 Астрофизика: Жестокая Вселенная 4,4 / 5 edX Бесплатно Подробнее
16 Электричество и магнетизм, часть 1 4.7/5 edX Бесплатно 7 недель, 8–10 часов в неделю Подробнее
17 Электричество и магнетизм, часть 2 4,6 / 5 edX Бесплатно Подробнее
18 Электронные материалы и устройства 4.0 / 5 edX Бесплатно 5 недель, 8-12 часов в неделю Подробнее
19 Как движется материал, часть 1: линейное движение 4.1/5 edX Бесплатно 6 недель, 6 часов в неделю Подробнее
20 Как движется материал, часть 2: Угловое движение 4,8 / 5 edX Бесплатно 5 недель, 6 часов в неделю Подробнее
21 Как вещи движутся, часть 3: Wave Motion 4.6 / 5 edX Бесплатно 3 недели, 6 часов в неделю Узнать больше
22 Введение в физику – Часть 1: Механика и волны 4.4/5 edX Бесплатно 8 недель, около 10 часов в неделю Подробнее
23 Освоение квантовой механики, часть 3: запутанность и угловой момент 4,7 / 5 edX edX edX Бесплатно 5 недель, 12–13 часов в неделю Подробнее
24 Mechanics ReView 4.6 / 5 edX Бесплатно 15 недель, 8 часов в неделю Подробнее
25 Теория относительности и астрофизика 4.0/5 edX бесплатно 8 недель, 4–8 часов в неделю Подробнее
26 Термодинамика 4,1 / 5 edX бесплатно 20 недель 10 часов в неделю Подробнее
27 Топология в конденсированной среде: связывание квантовых узлов 4.8 / 5 edX Бесплатно 12 недель, 3-6 часов в неделю Подробнее
28 Открытие бозона Хиггса – онлайн-курс 4.6/5 FutureLearn Бесплатно 7 недель, 5 часов в неделю Узнать больше
29 Learn Physics – Free Basic Physics Course 4,4 / 5 Open2Study Бесплатно недельный курс Узнать больше
30 Основы физики I 4,8 / 5 Йель Бесплатно 24 видео Лекции Узнать больше
31 Физика II 4.6/5 Йель Бесплатно 25 видео Лекции Узнать больше
32 Физика – Нормальные и контактные силы 4,1 / 5 Элисон Бесплатно Топики 2 Модули 1-2 часа Узнать больше
33 Диплом в области общих наук 4.0 / 5 Элисон Бесплатно 174 Модули, 1208 Темы, 16-20 часов Узнать больше
Физика – Продвинутое движение в двух измерениях 4.2/5 Alison Бесплатно 2 модуля, 8 тем, 1-2 часа Подробнее
35 Физика – Введение в движение в двух измерениях 4.0 / 5 Alison Бесплатно 2 модуля, 9 тем, 1-2 часа Подробнее
36 Физика – кинематика на практических примерах 4.0 / 5 Alison Бесплатно 2 модуля, 8 тем, 1 -2 часа Подробнее
37 Понимание термодинамики для науки и техники 4.0/5 Alison Free 2 модуля, 10 тем, 1-2 часа Подробнее
38 Physics – Gravity 4.5 / 5 Alison Free Free , 8 тем, 1-2 часа Подробнее
39 Астрономия – чудеса Большого взрыва и наша Вселенная 4,3 / 5 Элисон Бесплатно 2 модуля, 12 тем, 1 -2 часа Подробнее
40 Физика – движение, скорость и время 4.2/5 Alison Бесплатно 2 модуля, 9 тем, 1-2 часа Подробнее

Как изучать физику: 5 убийственных стратегий

Физика имеет репутацию жесткого человека. Он в меньшей степени основан на запоминании, чем многие другие технические предметы, и требует критического мышления, чтобы связать концепции в единое видение. Чтобы преуспеть в физике, вам понадобятся эффективные стратегии обучения.

Здесь, в Brainscape, у нас есть несколько советов по изучению физики.Они основаны на опыте нашей команды в изучении и преподавании физики, а также на наших беседах со студентами и профессорами. Если вам нужна дополнительная помощь, ознакомьтесь с нашими наборами карточек для AP Physics and Physics 101.

В противном случае, читайте наши любимые советы по изучению и усвоению физики!

Советы по эффективному изучению физики

1. Слушайте свою интуицию

Вы когда-нибудь бросали мяч или занимались спортом? Если да, то примите наши поздравления: вы эксперт в основах физики и вычислений.Каждый раз, когда мы занимаемся подобными действиями, наш разум вычисляет векторы, силу, гравитацию и площадь под кривыми. Когда вы только начинаете заниматься физикой, вам может помочь доверие своей интуиции и здравый смысл.

Просто помните, что более продвинутая физика выходит за рамки нашего повседневного опыта. Здравый смысл неприменим, когда дело касается астрофизики или элементарных частиц.

2. Мыслите концептуально

Физика больше, чем большинство предметов, выходит за рамки простого запоминания и повторения.Конечно, учеба помогает, но физика требует концептуального мышления в целом.

Знания в области физики основаны на серии концептуальных ступеней – фундаментальных принципов и законов Вселенной, – которые позволяют исследовать огромное количество тем. Успех в физике зависит от твердого знания этих основ и гибкого ума, который может оценить эти правила и определить, когда и как применять их к данной проблеме.

Ищете ли вы единую теорию поля или изучаете базовую динамику силы и движения, концептуальный подход поможет вам разбить вашу проблему на серию основных шагов.Сосредоточьтесь на основах, но держите в уме общую картину. Объединение концепций в единое понимание проблемы значительно упрощает поиск решения. Перестаньте биться головой о стену и вместо этого используйте концептуальные строительные блоки, чтобы прорваться через нее.

3. Продолжайте читать и изучать

Физика – один из тех предметов, отставание в котором приводит к неприятностям. Причина в том, что это, как правило, набор взаимосвязанных принципов, которые опираются друг на друга.Как предмет, физика более взаимосвязана, чем большинство дисциплин. В истории, если вы пропустите несколько уроков, вы можете не узнать об определенной войне. В физике вы потерялись до конца курса.

Найдите время, чтобы успевать за заданными чтениями, практическими задачами и домашними заданиями по мере того, как контент строится сам по себе. Если вы этого не сделаете, вы навлечете на себя неприятности!

4. Детализируйте основные концепции

После того, как вы закончите чтение, убедитесь, что вы сохранили концепций, которые вы узнали, изучив идеи, определения или формулы.Brainscape может быть огромным подспорьем в этом, поскольку это наиболее эффективный способ изучения контента. В Brainscape уже есть готовые карточки для курсов физики, или вы всегда можете создать свои собственные карточки для карточек онлайн бесплатно.

Найдите на торговой площадке Brainscape памятные знаки по физике, созданные нашими экспертами или другими студентами, такими как вы.

5. Зарабатывайте на математике

Хорошие математические навыки являются предпосылкой успеха в физике. Если ваши математические навыки не на высоте, вам определенно стоит потратить некоторое время на то, чтобы научиться понимать.По крайней мере, вы должны хорошо разбираться в алгебре, тригонометрии и исчислении.

6. Попасть в зону

Как и многие предметы, физика требует непрерывного изучения. Чтобы добиться успеха, важно выработать распорядок пребывания в зоне. Что бы это ни значило, пусть это произойдет. Выключите телефон и отключитесь от Интернета.

Некоторым людям лучше найти тихую комнату и работать в полной тишине. Другие могут посчитать, что музыка или фоновый шум помогают им в учебе.Что бы ни помогало вам сосредоточиться, сделайте это возможным – или ознакомьтесь с нашим руководством по повышению концентрации внимания на учебе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *