Аннотация

Настоящий курс написан для тех, кто, не будучи физиком, хотел бы знать эту науку и понимать ее. Книга содержит теоретическую часть, задачи и указания к лабораторным занятиям в объёме одногодичного курса, читаемого в Принстонском университете студентам, для которых «техническая» физика не является профилирующим предметом, т. е. изучающим экономические, гуманитарные и общественные науки, а также студентам-медикам.
Предлагаемый курс одинаково доступен как тем, кто изучал физику раньше, так и тем, кто не изучал её совсем. Для усвоения материала нет необходимости прослушать подготовительный курс физики. Эта книга не заимствовала материала или трактовку обычного курса физики для высшей школы, так что она годна для широкого круга читателей.
Ряд тем разработан более подробно; назначение этих тем — формирование гармоничной системы знаний. Хотя математика является важным инструментом физики, в этом курсе использованы лишь наиболее простые элементы алгебры и геометрии на плоскости (планиметрии). Однако необходимое требование — критическое отношение к материалу, ясное мышление и способность логически рассуждать. Задачи, имеющие первостепенное значение, не сводятся к подстановке определенных величин в формулы, для их решения необходимо рассуждать и критически мыслить. Так что и текст и задачи требуют от читателей активной проработки.
ОГЛАВЛЕНИЕ:
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. НАУКА О ЗЕМЛЕ И ВСЕЛЕННОЙ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ НАУЧНЫХ ТЕОРИИ
ГЛАВА 12. ЛЮДИ И НЕБЕСА 7
Возникновение человека. Развитие человека . Возникновение астрономии. Астрономия и религия . Наука, магия и религия A2). Наука — искусство понимать природу.
ГЛАВА 13. ФАКТЫ И ПЕРВЫЕ ШАГИ НАУКИ 18
Факты. Солнце — указатель. Звезды. Солнце и звезды. Эклиптика и зодиак. Луна. Затмения. Календарь.. Планеты. Зодиак. Планеты и их движение. Эпициклоида. Наблюдения. Планеты и звезды . Параллакс. Ранние ступени прогресса. Астрономия в эпоху древних цивилизаций. Самаритяне, вавилоняне и халдеи (народности, населявшие Месопотамию). Египтяне. Греки.
ГЛАВА 14. АСТРОНОМИЯ У ГРЕКОВ. ВЕЛИКИЕ ТЕОРИИ И НАБЛЮДЕНИЯ 43
Теория — собрание фактов; предсказание явлений). Древнегреческая астрономия. Научная школа в Александрии. Измерения размеров и расстояний. Размеры Земли. Размеры Луны и ее расстояние от Земли. Размеры Солнца и его расстояние от Земли. Более поздние теории.
ГЛАВА 15. ПРОБУЖДЕНИЕ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНОСТИ 85
ГЛАВА 16, НИКОЛАЙ КОПЕРНИК (1473-1543) 90
Определение радиусов орбит.
ГЛАВА 17. ТИХО БРАГЕ (1546-1601) 107
Революция, совершенная теорией Коперника. Тихо Браге. Новая звезда. Большая обсерватория Ураниборг. Печали и волнения. Новая обсерватория в Праге.
ГЛАВА 18. ИОГАНН КЕПЛЕР (1571—1630) 128
Правильные многогранники. Исследование Марса. Определение орбиты Земли в пространстве и времени. Переменная скорость планет. Второй закон. Орбита Марса. Первый закон. Третий закон. Законы Кеплера. Вывод третьего закона. Воображаемая «Задача Кеплера». Труды Кеплера.
ГЛАВА 19. ГАЛИЛЕО ГАЛИЛЕЙ (1564—1642) 154
Галилей и новая наука. Жизнь и деятельность Галилея. Пиза. Падуя. Астрономия Коперника. Учение Галилея о движении. Скорость
у подножия холма. Правило «с горки на горку». Первый закон движения Ньютона. Независимость движения. Отъезд из Падуи. Телескоп.
Спутники Юпитера. Возвращение в Пизу и Флоренцию. Неприятности. Великий диалог. Спор науки с церковью.
ГЛАВА 20. СЕМНАДЦАТЫЙ ВЕК 186
Тысячелетие астрономии. Эпоха Возрождения. «Прогресс». Семнадцатое столетие. Наука. Новая философия Декарта. Фрэнсис Бэкон.
Развитие теории; необходимость современной, науки.
ГЛАВА 21. ДВИЖЕНИЕ ПО ОКРУЖНОСТИ 202
Орбитальное движение. Ускорение тела, движущегося по окружности. Два важных вопроса. Ускорение без изменения скорости. Центростремительная или центробежная сила? Центростремительная сила. Центробежная сила и средство от головной боли для инженеров.
ГЛАВА 22. ИСААК НЬЮТОН (1642-1727) 239
Жизнь и труды Ньютона . Законы движения. Прежние представления о движении. Законы Ньютона: Реальность или Определения?Ньютон и движение планет. Объяснение Ньютона. Всемирное тяготение. Третий закон Кеплера. Второй закон Кеплера. Второй закон Кеплера и момент количества движения. Плодотворная теория. Объяснение прецессии гироскопа. Методы Ньютона. Идеи Ньютона.
ГЛАВА 23. ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ 296
Измерение величины. Результаты измерения. Современное использование эксперимента Кавендиша. Рассуждения. Самое существенное
это время.
ГЛАВА 24. ТЕОРИИ И НАУЧНЫЕ МЕТОДЫ 306
Построение системы научных знаний. «Демоны». Хорошая теория. Дедуктивная теория и научное познание. Научный метод. Научные методы. Научный метод: чувство уверенности. Понимание — это полуфабрикат. Модели. «Решающие эксперименты». Интеллектуальное удовлетворение.
ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ. МОЛЕКУЛЫ И ЭНЕРГИЯ
ГЛАВА 25. ВЕЛИКАЯ ТЕОРИЯ — КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ 327
Закон Бойля. Теория. Трудности простейшей теории. Молекулярный хаос. Более элегантный вывод. Предсказания кинетической теории газов. Существуют ли молекулы? Броуновское движение. Можно ли увидеть молекулы? Измерение скорости молекул. Скорость молекул; экспериментальные данные. Прямые измерения. Скорости молекул в других случаях. Диффузия. Температура. Развитие кинетической теории газов.
ГЛАВА 26, ЭНЕРГИЯ 364
Энергия и" топливо. «Работа» и измерение энергии. Топливо и цивилизация. Механизмы. Наука ж слепые правила. Гидравлический пресс . Наклонная плоскость. Что же такое энергия? Единицы энергии. Формы энергии. Вечный двигатель. Измерение различных
форм энергии. Потенциальная энергия силы тяжести . Энергия упругой деформации (энергия, запасенная в растянутой пружине, и т. п.). Кинетическая энергия. Энергия движения. Единицы измерения кинетической энергии. Теплота и молекулы. Химическая энергия, Пища — источник химической энергии. Усталость. Другие формы молекулярной энергии. Энергия вращения . Электрическая энергия. Магнитная эвергия. Электромагнитная энергия. Энергия волн . Ядерная энергия. Для чего нам нужна энергия . Возможность получения энергии: кинетическая энергия упорядоченного и хаотического движения. Беспорядок, информация, энтропия. Источники энергии. Примеры вычисления энергии. Вычисление потенциальной энергии, Замечайте о нулевом уровне потенциальной эвергии. Замкнутые системы. Сохранение механической энергии. Мощное средство. Благосостояние и счастье человечества. Масса, материя и энергия. Сохранение вещества и энергии. Энергия, заключенная в веществе, Другие формы энергии?
ГЛАВА 27, ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА И ТЕМПЕРАТУРЫ. 457
Теплота и температура. Описание температуры и количества тепла. Поиски подходящего способа измерения теплоты. Единицы количества тепла. Скрытая теплота. Теплота и эвергия. Термометры и температура. Простые термометры и шкала Цельсия. Газовый термометр. Применение газового термометра, Абсолютная температура. Абсолютный нуль, Кинетическая теория и газовая
температура. Общее понятие температуры, Интересные температуры. Температура — искусственное понятие. С термометром на ракету.
ГЛАВА 28. МОЩНОСТЬ , 483
Единицы мощности. Коэффициент полезного действия (к. п. д). Мощность в человеческой деятельности . Единицы мощности. Применение тормозного ремня для измерения мощности,
ГЛАВА 29. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВАНИЯ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ 497
Машины. Вечные двигатели. Потенциальная энергия+кинетическая энергия. Теплота как форма энергии. «Теплород». Доказательство Румфорда. 1840—1860 годы. Доказательство. Термодинамика. Физика XIX века . «Опыты Джоуля» в лаборатории.
ГЛАВА 30. ПЛОДОТВОРНОЕ РАЗВИТИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ГАЗОВ 523
Скорость молекул и температура . Скорости молекул. Равномерное распределение энергии. Масса молекул. Удельная теплоемкость газов. Удельная теплоемкость твердых тел. Каков диаметр молекулы? Размер молекул воздуха; непосредственные оценки . Средний свободный пробег и давление. Диаметр молекулы. Вычисление случайных блужданий («путь пьяницы»). Число молекул. Число Авогадро. Масса молекулы. Молекулы и температура. Разделение изотопов урана . Вакуумные насосы и барометры. Теория реальных газов. Разумное применение теории. Можно ли сжать газ до жидкости? Закон Бойля. Жидкость и пар. Испарение. Насыщенный пар. Что создает хорошее самочувствие. Кипение. Средний свободный пробег и зеркало. Критическая температура и кинетическая теория. Низкие температуры. Жидкий воздух. Высокие темяературы. Ионы в газах . Вязкость (внутреннее трение в газах). «Модель», иллюстрирующая внутреннее трение в газе.