Физика. От теории к практике : в 2 кн. (3000,00 руб.)

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

Стр.11

Стр.12

Стр.13

УДК 53(035) ББК 22.3я2 Б48 Бёрд Дж. Б48 Физика. От теории к практике. В 2 кн. Кн. 1: Механика, оптика, термодинамика: Карманный справочник/Пер. с англ. — М.: ДМК Пресс. — 256 с.: илл. (Серия «Карманный справочник») ISBN 978 59706044991  В популярном справочнике «Физика. От теории к практи ке» (перевод британского справочника «Newnes Engineering Science», выдержавшего три издания) представлены методы, формулы, диаграммы и справочные данные основных разде лов физики. Для удобства читателей в русском варианте справочник издаётся в двух книгах. Первая содержит сведения по механи ке (с элементами сопротивления материалов, деталей машин и механизмов), оптике, термо и гидродинамике. Вторая пос вящена электричеству и магнетизму (с элементами электро техники, электроники и радиотехники). Справочник уника лен, его характерной особенностью является нечасто встреча ющееся в отечественной литературе сочетание теоретических положений с их практическим применением. Большое место в справочнике занимает описание всевозможных устройств, предназначенных для измерения температуры, давления жидкостей и газов, твёрдости материалов, скорости и объёма движущихся жидкостей и газов и т. д. Справочник предназначен широкому кругу читателей — студентам, учащимся технических колледжей, инженерам и всем, интересующимся техникой. Он особенно полезен прак тикам, желающим повысить уровень теоретических знаний, а также позволяет в необходимых случаях освежить свой науч ный багаж и вспомнить полузабытые формулы. Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой форме или любыми средствами, элек тронными или механическими, включая фотографирование, ксеро копирование или иные средства копирования или сохранения ин формации, без письменного разрешения издательства. This edition of Newnes Engineering Science Pocket Book by John Bird is published by arrangement with. Elsevier Ltd, The Boulevard, Langford Lane, Kidlington, OX5 1GB, England. ISBN 978 0750649917 (англ.) © John Bird ISBN 978 5970604991 (рус.) © Перевод, макет, ДодэкаXXI © Издание, ДМК Пресс, 2017

Стр.5

5 ОГЛАВЛЕНИЕ Часть первая. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛЬНЫХ ТЕЛ ......................................... 13 1. Единицы величин в системе СИ .................................................... 14 Единицы величин ...................................................................... 14 Приставки ............................................................................ 14 Длина, площадь, объём ....................................................... 15 Масса и плотность вещества ............................................... 16 2. Производные единицы величин в системе СИ .............................. 18 Электрический заряд ................................................................. 18 Сила ........................................................................................... 18 Работа, энергия .......................................................................... 18 Мощность .................................................................................. 19 Электрический потенциал и ЭДС ............................................ 19 3. Скалярные и векторные величины ................................................ 20 Скаляры и векторы .................................................................... 20 Обозначения векторов .............................................................. 21 4. Структура и свойства вещества .................................................... 23 Элементы ................................................................................... 23 Атомы ......................................................................................... 23 Молекулы ................................................................................... 24 Химические соединения ........................................................... 24 Смеси ......................................................................................... 25 Растворы .................................................................................... 25 Суспензии .................................................................................. 26 Растворимость ........................................................................... 26 Кристаллы .................................................................................. 26 Металлы и сплавы ..................................................................... 28 5. Химические реакции ..................................................................... 29 Кислород .................................................................................... 29 Коррозия .................................................................................... 29 Химические уравнения ............................................................. 30 Кислоты и щёлочи ..................................................................... 30 Основные свойства кислот .................................................. 32 Основные свойства щелочей ............................................... 32 6. Символьные обозначения величин и их единиц ............................. 33

Стр.6

6 Часть вторая. ОТ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ К ТЕХНИЧЕСКИМ УСТРОЙСТВАМ ..................................................... 37 7. Скорость: величина и направление ............................................... 38 Скорость ....................................................................................38 График «путь/время» .................................................................38 График «скорость/время» .......................................................... 39 Векторная скорость ................................................................... 40 8. Ускорение ...................................................................................... 43 График «векторная скорость/время» ........................................ 43 Свободное падение и уравнение движения .............................. 44 9. Сила, масса и ускорение ............................................................... 46 Воздействие силы на физические тела ..................................... 46 Законы движения Ньютона ...................................................... 46 Центростремительное ускорение .............................................. 49 10. Центр тяжести и равновесие ....................................................... 51 Центр тяжести ............................................................................ 51 Равновесие ................................................................................. 51 11. Силы, приложенные к одной точке ............................................. 53 Силы ........................................................................................... 53 Равнодействующая двух компланарных сил ............................ 53 Правило треугольника сил ........................................................ 54 Правило параллелограмма сил .................................................. 55 Расчет равнодействующей двух компланарных сил ................ 56 Равнодействующая трёх компланарных сил ............................ 57 Компланарные силы в равновесии ........................................... 59 Разложение сил ..........................................................................60 Заключение ................................................................................ 63 12. Простые закреплённые балки ..................................................... 64 Момент силы ............................................................................. 64 Равновесие и равенство моментов ............................................ 64 Простые закреплённые балки с точечными нагрузками ......... 66 13. Силы сдвига и изгибающий момент ............................................. 68 Силы сдвига ............................................................................... 68 Изгибающий момент .................................................................68 14. Напряжение при изгибе ............................................................... 72 15. Прямолинейное и вращательное движение ................................. 75 Линейная и угловая скорости ................................................... 75 Радиан .................................................................................. 75 Линейная скорость .............................................................. 75 Угловая скорость .................................................................. 76 Линейное и угловое ускорение .................................................77 Другие уравнения движения ..................................................... 79 Относительная векторная скорость .......................................... 81

Стр.7

7 16. Трение ......................................................................................... 83 Сила трения ............................................................................... 83 Коэффициент трения ................................................................ 83 Использование трения .............................................................. 84 Положительные и отрицательные стороны сил трения .......... 85 Практическое применение ....................................................... 85 17. Волны ......................................................................................... 86 Волновое движение ................................................................... 86 Типы волн .................................................................................. 86 Длина волны, частота и скорость распространения ................ 87 Отражение и рефракция ............................................................ 87 Звуковые волны и их характеристики ...................................... 88 18. Интерференция и дифракция ...................................................... 90 Интерференция ......................................................................... 90 Дифракция ................................................................................. 91 Дифракция рентгеновского излучения .............................. 94 19. Световые лучи ............................................................................. 96 Отражение света ........................................................................ 96 Простейший перископ .............................................................. 96 Рефракция света ........................................................................ 97 Линзы ......................................................................................... 97 Выпуклые линзы и их применение ..................................... 99 Вогнутые линзы ................................................................. 101 Микроскоп ............................................................................... 102 Простейший проектор ............................................................ 102 20. Работа, энергия и мощность ..................................................... 104 Работа ....................................................................................... 104 Энергия .................................................................................... 105 Некоторые примеры преобразования энергии ................ 105 Мощность ................................................................................ 107 21. Потенциальная и кинетическая энергия ................................... 108 Потенциальная энергия .......................................................... 108 Кинетическая энергия ............................................................ 109 Закон сохранения энергии ...................................................... 109 Кинетическая энергия вращения ........................................... 110 Маховики ................................................................................. 112 22. Простые машины ...................................................................... 114 Машины ................................................................................... 114 Отношение сил, отношение движения и коэффициент полезного действия ................................................................. 114 Блоки ....................................................................................... 116 Винтовой домкрат ................................................................... 118 Зубчатая передача .................................................................... 119 Рычаги ...................................................................................... 121

Стр.8

8 23. Механическое воздействие силы на твёрдое тело ..................... 124 Виды механического воздействия на тело .............................. 124 Растяжение .............................................................................. 124 Сжатие ...................................................................................... 124 Сдвиг ........................................................................................ 125 Напряжение ............................................................................. 125 Линейная деформация ............................................................ 126 Напряжение сдвига и деформация сдвига .............................. 126 Напряжение кручения и деформация кручения .................... 127 Упругость и предел упругости ................................................. 129 Закон Гука ................................................................................ 130 Модуль Юнга ..................................................................... 130 Жёсткость ................................................................................ 130 Вязкость, хрупкость и ковкость .............................................. 132 24. Испытание на прочность ........................................................... 133 25. Испытание на твёрдость и ударную вязкость ............................ 137 Твёрдость .................................................................................. 137 Испытания на твёрдость ......................................................... 137 Метод Бринелля ................................................................. 137 Метод Виккерса ................................................................. 139 Метод Роквелла ................................................................. 139 Другие методы испытаний на твёрдость ........................... 139 Неразрушающие методы ................................................... 140 Испытания на ударную вязкость ............................................ 140 Метод Изода ....................................................................... 140 Метод Шарпи ..................................................................... 141 26. Измерение напряжения ............................................................. 142 Линейная деформация ............................................................ 142 Напряжение ............................................................................. 142 Модуль упругости Юнга .......................................................... 142 Предел упругости ..................................................................... 143 Необходимость измерения напряжения ................................. 143 Тензометры .............................................................................. 144 Тензометр Линдлея ............................................................ 144 Тензометр Гугенберга ......................................................... 145 Тензометр Хоунсфильда .................................................... 146 Датчики деформации .............................................................. 147 27. Количество движения и импульс силы ...................................... 150 Количество движения (импульс тела) .................................... 150 Импульс силы и импульсные силы ......................................... 151 28. Момент силы ............................................................................ 154 Пара сил и момент силы .......................................................... 154 Совершённая работа и мощность, передаваемая постоянным моментом силы ........................... 155

Стр.9

9 Передача мощности с помощью ременного привода ............ 157 Плоские и Vобразные ремни ................................................. 158 29. Тепловая энергия ....................................................................... 162 Теплота и температура ............................................................. 162 Измерение температуры .......................................................... 162 Удельная теплоёмкость ............................................................ 163 Изменение состояния ............................................................. 164 Скрытая теплота плавления и парообразования ................... 165 Принцип работы простейшего холодильника ....................... 166 Проводимость, конвекция и излучение ................................. 166 Теплопроводность .............................................................. 166 Практическое применение теплопроводности ................ 166 Конвекция ......................................................................... 167 Примеры конвекции ......................................................... 167 Излучение .......................................................................... 167 Примеры теплового излучения ......................................... 168 Вакуумный термос ................................................................... 168 Применение изоляции для сохранения тепла в помещениях .......................................................................... 169 30. Термическое расширение .......................................................... 170 Практическое применение термического расширения ......... 170 Расширение и сжатие воды и других жидкостей .................... 171 Коэффициент линейного расширения .................................. 171 Коэффициент поверхностного расширения .......................... 172 Коэффициент объёмного расширения ................................... 173 31. Измерение температуры ............................................................ 174 Стеклянный жидкостный термометр ..................................... 174 Устройство ......................................................................... 174 Принцип действия ............................................................. 175 Преимущества .................................................................... 175 Недостатки ......................................................................... 175 Достоинства и недостатки ртути и спирта ........................ 175 Ошибки измерения ............................................................ 176 Термопары ............................................................................... 176 Принцип действия ............................................................. 176 Устройство ......................................................................... 177 Применение ....................................................................... 178 Преимущества .................................................................... 178 Источники ошибок ............................................................ 179 Резистивные термометры ........................................................ 179 Устройство ......................................................................... 179 Принцип работы ................................................................ 180 Ограничения ...................................................................... 181

Стр.10

10 Достоинства и недостатки платиновой катушки ............. 181 Применение ....................................................................... 182 Термисторы .............................................................................. 182 Преимущества .................................................................... 182 Пирометры ............................................................................... 182 Пирометр общего излучения ............................................. 183 Оптические пирометры ..................................................... 184 Достоинства пирометров ................................................... 184 Недостатки пирометров .................................................... 185 Краски и мелки, отображающие температуру ........................ 185 Биметаллические термометры ................................................ 186 Металлический ртутный термометр ....................................... 186 Газовые термометры ................................................................ 187 32. Давление в текучих средах ........................................................ 188 Давление .................................................................................. 188 Давление в текучих средах ....................................................... 188 Атмосферное давление ............................................................ 189 Закон Архимеда ....................................................................... 190 Измерение давления ................................................................ 191 Подробнее о гидростатическом напоре .................................. 192 33. Измерение давления .................................................................. 196 Введение ................................................................................... 196 Барометры ................................................................................ 196 Устройство и принцип работы .......................................... 197 Типы барометров ............................................................... 198 Абсолютное и манометрическое давление ............................. 199 Манометр ................................................................................. 200 Манометр в виде Uобразной трубки ............................... 200 Наклонные манометры ..................................................... 201 Манометр Бурдона .................................................................. 202 Вакуумные манометры ............................................................ 204 Манометр Маклеода .......................................................... 204 Манометр Пирани ............................................................. 204 34. Законы идеального газа ............................................................. 205 Закон Бойля—Мариотта ......................................................... 205 Закон ГейЛюссака .................................................................. 206 Закон Шарля ............................................................................ 206 Закон парциального давления (Закон Дальтона) ................... 207 Характеристическое уравнение состояния идеального газа ........................................................................ 208 Кинетическая теория газов ..................................................... 209 35. Свойства воды и пара ................................................................ 211 Закон сохранения энергии ...................................................... 211 Внутренняя энергия ................................................................ 211

Стр.11

11 Энтальпия и удельная энтальпия ............................................ 212 Удельная энтальпия воды ........................................................ 212 Насыщенный пар .................................................................... 213 Коэффициент влажности ........................................................ 213 Ненасыщенный пар ................................................................ 213 График «температура/удельная энтальпия» ........................... 214 Таблицы параметров парообразования .................................. 214 36. Поверхностное натяжение и вязкость ....................................... 217 Поверхностное натяжение ...................................................... 217 Избыточное давление .............................................................. 219 Энергия разрыва межмолекулярных связей ........................... 220 Молярная скрытая энергия испарения .................................. 220 Вязкость ................................................................................... 221 Формула Пуазейля ................................................................... 222 Закон Стокса ........................................................................... 223 37. Текучие среды в движении ........................................................ 225 Уравнение Бернулли ................................................................ 225 Поток через отверстия ............................................................. 227 Удар струи ................................................................................ 228 38. Измерение потоков жидкостей и газов ...................................... 230 Дифференциальные расходомеры .......................................... 230 Измерительная диафрагма ...................................................... 231 Устройство ......................................................................... 231 Принципы работы ............................................................. 232 Достоинства измерительных диафрагм ............................ 232 Недостатки измерительных диафрагм .............................. 232 Применение ....................................................................... 233 Трубка Вентури ........................................................................ 233 Устройство ......................................................................... 233 Достоинства трубки Вентури ............................................ 234 Недостатки трубки Вентури .............................................. 234 Расходомерное сопло .............................................................. 234 Трубка воздушных давлений (Дифференциальная трубка Пито—Прандтля) ...................... 235 Применение ....................................................................... 236 Достоинства трубок воздушных давлений ........................ 236 Недостатки трубок воздушных давлений ......................... 236 Механические расходомеры ................................................... 237 Расходомер с поворотной лопастью ................................. 237 Турбинные измерители ...................................................... 237 Поплавковый расходомер с конической трубкой .................. 239 Принцип работы ................................................................ 239 Достоинства поплавкового расходомера .......................... 240

Стр.12

12 Недостатки поплавкового расходомера ............................ 240 Применение ....................................................................... 240 Электромагнитный расходомер .............................................. 241 Основные достоинства электромагнитных расходомеров ...................................................................... 241 Применение ....................................................................... 242 Термоанемометр проволочный ............................................... 242 Достоинства проволочного термоанемометра ................. 242 39. Простое гармоническое движение и собственные колебания .... 243 Простое гармоническое движение .......................................... 243 Колебания витой пружины ..................................................... 245 Колебания маятника ............................................................... 247 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ...................................................... 249

Стр.13