TARTALOM 1. FEJEZET
BEVEZETÉS 1.1 A fizika 1.2 A fizika tárgya 1.3 Elmélet és megfigyelés 1.4 Miért szükséges a matematika? 1.5 Hogyan használjuk ezt a könyvet?
1 1 1 3 4 5
II. FEJEZET
EGYENESVONALÚ MOZGÁSOK 2.1 Bevezetés 2.2 Tér és ido mérése 2.3 Mértékegységek átszámítása 2.4 Koordinátarendszerek és vonatkoztatási rendszerek 2.5 Hely, elmozdulás, sebesség és sebességvektor 2.6 A gyorsulás 2.7 Az egyenesvonalú egyenletesen gyorsuló mozgás kinematikai egyenletei 2.8 A kinematikai egyenletek levezetése differenciálszámítással 2.9 Az elmozdulás, sebesség és gyorsulás közötti összefüggés grafikus értelmezése 2.10 A dimenzióanalízis 2.11 Példák - magyarázattai
7 7 7 11 13 14 19 20 24 28 28 29
Ill. FEJEZET
SÍKBELI ÉS TÉRBELI MOZGÁS 3.1 Bevezetés 3.2 Kétdimenziós koordinátarendszerek és a helyzetvektor. 3.3 A Llrelmozdulásvektor 3.4 Vektorok összeadása és kivonása 3.5 Térbeli vektorok 3.6 A sík- és térbeli mozgás sebessége és gyorsulása 3.7 Hajítások
41 .41 43 44 48 5O
54
IV. FEJEZET
KÖRMOZGÁS 4.1 Bevezetés 4.2 Síkbeli polárkoordináták 4.3 A körmozgás sebessége és gyorsulása 4.4 Általános görbe vonalú mozgás
65 65 65 66 70
V.FEJEZET
A NEWTON-FÉLE MOZGÁSTÖRVÉNyEK 5.1 Bevezetés 5.2 Megfigyelések és kísérletek a pontszeru részecskék mozgására vonatkozóan 5.3 A kísérleti eredmények elemzése 5.4 Az impulzus 5.5. Newton második törvénye 5.6 Tömeg és súly 5.7 Newton második törvényének alkalmazása 5.8 Húzó- és nyomóero 5.9 Súrlódás 5.10 Newton harmadik törvénye Távlatok VI. FEJEZET MUNKA, ENERGIA, TELJESÍTMÉNY 6.1 Bevezetés 6.2 A munka
75 75 76 80 82 83 84 86 89 93 99 115 117 117 118
O •.J
V i:lHOL:O e;;ru IIlUIlKi:lJi:l
••••.•••••••.••••.•.••..•••.•••.•••••.••.....•••
11.1.
,. .•••.•••••.....••..•.••••••••••........••••••.•...•......•.••.•.••......••.•..••.••..
6.4 A kinetikus energia és a munkatétel 6.5 A helyzeti (potenciális) energia 6.6 A súrlódási ero és a súrlódási ho 6.7 A munkatétel átfogalmazása, 6.8 Belso energiaforrások " 6.9 A teUesítmény 6.10 A hatásfok 6.11 Eroátvitel ............................................................................................................................................•............ VII. FEJEZET KONZERVATÍV EROK ÉS AZ ENERGIAMEGMARADÁS 7.1 Bevezetés 7.2 Konzervatív erok : 7.3 Nem-konzervatív erok 7.4 Konzervatív erok és a potenciális energia 7.5 A mechanikai energia megmaradása 7.6 Energiadiagramok 7.7 Az energiamegmaradás súrlódásos rendszerekben VIlI. FEJEZET AZ IMPULZUSMEGMARADÁS , 8.1 Bevezetés 8.2 Az impulusmegmaradás 8.3 Az eroimpulzus 8.4 Folytonosan változó impulzus 8.5 A rakétamozgás
126 132 134 136 140 142 144 147 159 159 160 162 162 164 169 173 183 183 183 188 190 193
IX. FEJEZET ÜTKÖZÉSEK 9.1 Bevezetés 9.2 Rugalmas és rugalmatlan ütközések 9.3 A tömegközéppont és a tömegközéppont tétel 9.4 A relatív sebességek meghatározása geometriai módszerrel.. 9.5 Pontrendszer impulzusa és mozgási energiája 9.6 Ütközések leírása tömegközépponthoz rögzített koordinátarendszerben Távlatok X.FEJEZET FORGATÓNYOMATÉK ÉS FORGÁSI EGYENSÚLY 10.1 Bevezetés 10.2 A forgatónyomaték 10.3 A forgatónyomaték-vektor 10.4 A súlypont és a tömegközéppont 10.5 Egyensúly 10.6 Merev testek statikai egyensúlyban
203 203 204 209 212 215 218 228 229 229 230 232 235 241 242
XI. FEJEZET A MEREV TEST FORGÓ MOZGÁSÁNAK KINEMATIKÁJA 11.1 Bevezetés 11.2 A forgás kinematikai leírása 11.3 A forgó mozgásra vonatkozó kinematikai összeftiggések lIA Gördülés (csúszás nélkül) XII. FEJEZET A FORGÓ MOZGÁS DINAMIKÁJA 1 (FORGÁS RÖGZÍTETT TENGELY KÖRÜL) 12.1 Bevezetés 12.2 A tehetetlenségi nyomaték 12.3 Folytonos tömegeloszlású testek tehetetlenségi nyomatékának meghatározása 12.4 Az inerciasugár 12.5 Az impulzusmomentum (perdület) 12.6 Rögzített szimmetriatengelye körül forgó merev test mozgása 12.7 A forgó mozgás alapegyenlete 12.8 Az impulzusmomentum (perdület) megmaradása 12.9 A forgó testen végzett munka és a forgási energia 12.10 Dinamikai kiegyensúlyozatlanság
,
257 257 257 259 264 269 269 269 271 273 274 276 277 282 286 289
Xlll. ~EJ EZ,ET A FORGÓ MOZGÁS DINAMIKÁJA II (FORGÁS MOZGÓ TENGELY KÖRÜL) 13.1 Bevezetés 13.2 Testek általános mozgása 13.3 Felületen való gördülés 13.4 A párhuzamos tengelyek tétele (Steiner tétel) 13.5 Térbeli általános mozgás 13.6 A pörgettyu XIV. FEJEZET A MOZGÁS LEÍRÁSA GYORSULÓ KOORDINÁTARENDSZERBEN, TEHETETLENSÉGI 14.1 Bevezetés 14.2 Fiktí v erok 14.3 Egyenesvonalú gyorsuló koordinátarendszerek 14.4 Forgó koordinátarendszerek 14.5 A centrifugá1is ero és a Corio1is ero 14.6 Megjegyzések XV. FEJEZET REZGÉSEK 15.1 Bevezetés 15.2 Egyszeru harmonikus rezgo mozgás 15.3 A harmonikus rezgo mozgás és az egyenletes körmozgás kapcsolata 15.4 A harmonikus rezgo mozgás energiaviszonyai 15.5 A fonál inga 15.6 A torziós inga : 15.7 A fizikai inga 15.8 A rezonancia 15.9 Az anyag rugalmas tulajdonságai XVI. FEJEZET A GRAVITÁCIÓ 16.1 Bevezetés 16.2 A Kepler törvények 16.3 Newton tömegvonzási törvénye 16.4 Pontszeru és kiterjedt test között fellépo gravitációs erok 16.5 A gravitációs mezo 16.6 A gravitációs potenciális energia , 16.7 A szökési sebesség és a kötési energia : 16.8 A mesterséges ho1dak mozgásának energiaviszonyai XVII. FEJEZET FOLYADÉKOK 17.1 Bevezetés 17.2 A suruség 17.3 A nyomás 17.4 Pascal törvénye és az Arkhimédész törvény 17.5 Folyadékok áramlása 17.6 A Bemoulli törvény 17.7 Példák aBemoulli effektusra ; XVIII. FEJEZET HULLÁMMOZGÁS 18.1 Bevezetés 18.2 A hullámegyenlet 18.3 A hullámegyenlet általános megoldása 18.4 A hullámegyenlet megoldása egy speciá1is esetben 18.5 A hullám terjedési sebessége 18.6 Síkbeli és térbeli hullámok 18.7 A hullámmozgás energiaviszonyai 18.8 Hullámok visszaverodése 18.9 A szuperpozíció elve, állóhullámok 18.10 A Doppler jelenség 18.11 A lökéshullámok 18. 12 A lebegés
299 299 299 300 304 307 3 II EROK
321 321 322 322 327 328 334 343 343 344 350 352 355 357 358 361 369 375 375 376 377 380 386 389 390 392 40 1 40 1 402 403 .406 409 411 414 423 423 425 427 429 430 432 436 43 8 439 442 444 444
AlA.
1:'l!,dl!,bi< .. l
HOMENNYISÉG ÉS HOMÉRSÉKLET 19.1 Bevezetés 19.2 A homérséklet 19.3 Hotágulás 19.4 A homennyiség 19.5 Hofelvétel és fázisátalakulás 19.6 Hovezetés 19.7 Hoterjedés áramlással 19.8 Hoterjedés sugárzássaL 19.9 Az állandó térfogatú gázhoméro XX. FEJEZET AZ IDEÁLIS GÁZ ÉS A KINETIKUS GÁZELMÉLET 20.1 Bevezetés 20.2 Az ideális gáz 20.3 Az ideális gázmodell XXI. FEJEZET A TERMODINAMIKA ELSO FOTÉTELE 21.1 Bevezetés 21.2 Alapfogalmak 21.3 A ho, az energia, a munka és az elso fotétel... 21.4 Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok 21.5 Speciális folyamatok és mólhoik 21.6 Szabadsági fokok és az ekvipartició tétele 21.7 Vezérfonal egy helyes elmélet megalapozásához 21.8 Szilárd testek fajlagos hokapacitása XXII. FEJEZET A TERMODINAMIKA MÁSODIK FOTÉTELE 22.1. Bevezetés 22.2 A második fotétel 22.3. A Camot körfolyamat 22.4 Hoerogépek hatásfoka 22. 5 Néhány hoerogép tipus 22.6 Az elérheto legnagyobb hatásfok - a Camot körfolyamat hatásfoka 22.7 A Kelvin-féle abszolút homérsékleti skála 22.8 A termodinamika harmadik fotétele XXIII. FEJEZET AZ ENTRÓPIA 23.1 Bevezetés 23.2 Entrópia makroszkópikus szempontból 23.3 Entrópia vizsgálata mikroszkópikus szempontból 23.4 Az entrópia és a második fotétel 23.5. Az entrópia és a nem felhasználható energia 23.6 Entrópia és információ 23.7 Örökmozgók XXIV. FEJEZET A COULOMB TÖRVÉNY ÉS AZ ELEKTROMOS EROTÉR 24.1 Bevezetés 24.2 Elektrosztatikus erok 24.3 Vezetok és szigetelok 24.4 A Coulomb törvény 24.5 Az elektromos erotér 24.6 Az elektromos dipólus 24.7 Folytonos töltéseloszlások által létrehozott elektromos eroterek XXV. FEJEZET GAUSS TÖRVÉNYE 25.1 Bevezetés 25.2 Az elektromos fluxus 25.3 A Gauss törvény 25.4 A Gauss törvény és az elektromos vezetok
.453 453 453 456 460 462 468 469 471 .476 483 483 484 491
;
503 503 503 505 508 509 520 525 526 529 529 530 531 534 537 540 541 542 547 547 548 552 554 557 561 561 567 567 568 570 571 575 578 583 595 595 595 598 606
AZ ELEKTROMOS POTENCIÁL 26.1 Bevezetés 26.2 Az elektromos potenciál 26.3 A V potenciál gradiense 26.4 Ekvipotenciális felületek XXVII. FEJEZET KONDENZÁTOR ÉS AZ ELEKTROMOS EROTÉR ENERGIÁJA 27.1 Bevezetés 27.2 A kapacitás fogalma 27.3 Kondenzátorok kapcsolása 27.4 Dielektrikumok 27.5 A kondenzátor energiája 27.6 Az elektromos erotér energiája XXVIII. FEJEZET AZ ELEKTROMOS ÁRAM ÉS AZ ELLENÁLLÁS 28.1 Bevezetés 28.2 Az E elektromotoros ero 28.3 Az elektromos áram 28.4 Az elektromos ellenállás 28.5 Az Ohm törvény 28.6 A Joule törvény 28.7 Az áramsuruség és a vezetoképesség XXIX. FEJEZET EGYENÁRAMÚ ÁRAMKÖRÖK 29.1 Bevezetés 29.2 Sorosan és párhuzamosan kapcsolt ellenállások 29.3 Sokhurkú áramkörök és a Kirchhofftörvények 29.4 A szuperpozíció elve 29.5 Alkalmazások 29.6 Az RC-körök XXX. FEJEZET A MÁGNESES EROTÉR 30.1 Bevezetés 30.2 A mágneses erotér 30.3 Töltött részecskék mozgása mágneses erotérben 30.4 A Lorentz-ero 30.5 A mágneses térben levo áramvezetore ható ero 30.6 Mágneses dipólus ok 30.7 Alkalmazások 30.8 A G>B mágneses fluxus 30.9 Néhány megjegyzés a mértékegységekrol XXXI. FEJEZET A MÁGNESES EROTÉR FORRÁSA 31.1 Bevezetés 31.2 A Biot-Savart törvény 31.3 Az Ampere törvény XXXII. FEJEZET A FARADAY TÖRVÉNY ÉS AZ INDUKTIVITÁS 32.1 Bevezetés 32.2 A Faraday törvény 32.3 A mozgási indukció 32.4 A Lenz törvény 32.5 Azörvényáramok 32.6 Az önindukció 32.7 A kölcsönös indukció 32.8 RL áramkörök 32.9 Az önindukciós tekercs energiája
613 613 613 625 627 635 635 635 640 642 645 648 655 655 655 657 660 662 663 666 675 675 675 678 680 684 690 705 705 705 707 712 713 715 718 724 725 733 733 733 738
,
749 749 749 752 757 758 759 761 763 766
AZ ANYAG MÁGNESES TULAJDONSÁGAI 33.1 Bevezetés 33.2 Az anyagok mágneses tulajdonságai 33.3 A mágneses térerosség és a mágneses indukcióvektor. 33.4 A mágneses hiszterézis XXXIV. FEJEZET VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ ÁRAMKÖRÖK 34.1 Bevezetés 34.2 Egyszeru váltakozó áramú körök 34.3 Sorba kapcsolt RLC-áramkörök 34.4 Sorba kapcsolt RLC áramkörök impedanciája 34.5 Párhuzamosan kapcsolt RLC áramkörök impedanciája 34.6 Rezonancia-jelenségek 34.7 A váltakozó áramú áramkörök teljesítménye 34.8 Transzformátorok XXXVI. FEJEZET GEOMETRIAI OPTIKA 1. - A FÉNyVISSZAVERODÉS 36.1 Bevezeto 36.2 Hullámfrontok és fénysugarak 36.3 A Huygens-elv 36.4 A fényvisszaverodés síktükrön 36.5 Fényvisszaverodés gömbtükrön 36.6 A sugárdiagram és a nagyítás XXXVII. FEJEZET GEOMETRIAI OPTIKA II. - A FÉNYTÖRÉS 37.1 Bevezetés 37.2 Fénytörés sík felületen 37.3 Teljes visszaverodés 37.4 Fénytörés gömbfelületen 37.5 Vékony lencsék 37.6 A dioptria 37.7 A vékony lencse sugármenetei és a kép nagysága 37.8 Lencserendszerek 37.9 Optikai eszközök 37.10 Lencsehibák XXXVIII. FEJEZET FIZIKAI OPTlKA 1. - AZ INTERFERENCIA ; 38.1 Bevezetés 38.2 Kétréses interferencia 38.3 Többréses interferencia 38.4 Interferencia vékony rétegeken 38.5 A Michelson- féle interferométer XXXIX. FEJEZET FIZIKAI OPTlKA II. - A DIFFRAKCIÓ 39.1 Bevezetés 39.2 Elhajlás résen 39.3 Elhajlás köralakú nyíláson 39.4 Elhajlás rácson 39.5 A röntgen-diffrakció 39.6 A Fresnel-féle diffrakció - Köralakú nyílások és akadályok 39.7 A Fresnel- féle zónalemez 39.8 A ho1ográfia
;
775 775 775 780 782 787 787 788 792 795 79~ 801 805 809 847 847 848 849 850 854 861 869 869 869 874 877 879 882 883 886 888 897 907 907 907 916 918 921 '
'
929 929 930 93 7 939 946 948 950 951
XL. FEJEZET A POLÁROS FÉNy 40.1 Bevezetés 40.2 A polárszuro 40.3 Polarizáció visszaverodéskor és szóráskor 40.4 A kettostörés 40.5 A fázistoló lemezek és a cirkuláris polarizáció
959 959 961 962 964 966
~U.U
40.7
fiL UptlACll ClAtl Vila..., Interferenciaszínek és a feszültségoptika o •••••
o. o ••••••••
o •••
o •• o •••
o ••••
o ••••••••••••••
o. o. 00 00.00
o •••••••••••••
o. o. o 00.
0.000
••••
o ••••
o •••
o. o ••••
o ••••
;
o. o ••
o ••
o. o o •••
0 00./
V./
970
XLI. FEJEZET A SPECIÁLIS RELATIVITÁSELMÉLET 41.1 Bevezetés 41.2 A Galilei-transzformáció 41.3 A speciális relativitáselmélet alap-posztulátumai 41.4 Az órák szinkronizálása 41.5 A Lorentz-transzformáció 41.6 Az órák összeigazítása 41.7 A mozgás irány ával párhuzamos hosszmérések eredményeinek összehasonlítása 41.8 A sajátido és a nyugalmi hossz 41.9 A relativisztikus impulzus 41.10 Jegyzet a nyugalmi tömegrol. ; 41.11 A relativisztikus sebességösszeadás 41.12 A relativisztikus energia 41.13 A mozgó órák aszinkronitása 41.14 Az ikerparadoxon 41.15 A relativitáselmélet és az elektromágneses ség 41.16 Az általános relativitás elmélete
977 977 978 982 983 983 986 988 989 990 994 994 996 1001 1004 1007 1009
XLII. FEJEZET A SUGÁRZÁS KVANTUMOS TERMÉSZETE (A hullámok részecsketermészete) 42.1 Bevezetés 42.2 Afeketetest sugárzásának spektruma , 42.3 A feketetest sugárzás különbözo értelmezései 42.4 Planck elmélete 42.5 A fényelektromos hatás 42.6 A Compton-effektus és a párkeltés 42.7 Az elektromágneses sugárzás kettos természete
1019 1019 1020 1021 1024 1027 1034 1036
XLIII. FEJEZET A RÉSZECSKÉK HULLÁMTERMÉSZETE 43.1 Bevezetés 43.2 Az atommodellek 43.3 A korrespondencia-elv 43.4 A de Broglie-hullámok 43.5 A Davisson-Germer- kísérlet 43.6 A hullámmechanika 43.7 Az alagúteffektus 43.8 A határozatlansági elv 43.9 A komplementaritási elv 43.10 A kvantumelmélet fejlodésének rövid idorendi táblázata
1045 1045 1045 1051 ,. 1052 1054 1058 1063 1064 1069 1070
;
:
XLIV. FEJEZET ATOMFIZIKA 44.1 Bevezetés 44.2 A Schrödinger-féle hullámegyenlet 44.3 Az elektronspin és a finomszerkezet 44.4 A spin-pálya csatolás 44.5 A hidrogénatom kvantumállapotai 44.6 A hidrogén energiaszint-diagramja 44.7 A hidrogén-atom hullámfliggvényei 44.8 A Pauli-féle kizárási elv és az elemek periódusos rendszere 44.9 A röntgensugarak 44.10 A lézer
;
1075 1075 1077 1081 1081 1083 1084 1085 1089 1092 1094
XLV. FEJEZET ATOMMAGFIZiKA 45.1 Bevezetés 45.2 Az atommag leírása 45.3 Az atommag tömege és kötési energiája 45.4 Radioaktív bomlás és felezési ido 45.5 A radioaktív bomlás fajtái 45.6 Az atommag hatáskeresztmetszete
110 1 110 1 1102 1104 1108 1111 1121
"TJ. I
lVi a!>, <;;al\.\..'U'L ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••.•.••••••••••••••.••••••••••..•.•••••••••.•••••••••••••
I I Lj
45.8 Az atomenergia A RÉSZECSKEFIZIKA TÖRTÉNETE ÉS JELENLEGI ÁLLÁSA Bevezetés Új korszak kezdete Színek (Colors), Ízek (Flavors),QED és QCD SzÍnkorlátok ~ Gyenge folyamatok, generációk, leptonszám Egyesítés és a jövo Kozmikus összefüggések Utószó
1127 I 135 1135 1137 1138 1139 1140 1142 1143 1144
Függelék Az 1-23 fejezetek páratlan számozású feladatainak megoldásai A 24-45 fejezetek páratlan számozású feladatainak megoldásai
AI A18 A24