Инженерная физика. Механика, оптика, термодинамика. Кн. 1

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

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
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
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
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
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
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
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