Механика как фундамент физики.
Еще треть века назад поступающий на физфак университета абитуриент сдавал вступительный экзамен по физике. После аналогичного выпускного в школе. Ныне поступающий на физфак оба эти барьера преодолевать не обязан. В результате познания в физике у большинства нынешних первокурсников гораздо слабее, чем у поступавших на физфак в конце советской эпохи.
В любой отрасли производства поступающий в нее полуфабрикат посредством адекватной технологии превращают в конечный продукт требуемого качества. А если качество полуфабриката существенно ухудшается, то производитель должен не менее существенно изменить технологический процесс с тем, чтобы выпустить продукт прежнего качества.
В применении этого тезиса к обучению студентов физике я имею ввиду не технические способы подачи информации, а образность ее содержания. Пусть даже поначалу в ущерб логике и строгости ее изложения. С тем, чтобы создать в мозгах студентов в первую очередь образ физического явления или процесса. И лишь затем закрепить его логическим и математическим описанием.
Основную роль в этом процессе играют учебники. Но практически все они были написаны еще в советскую эпоху и, тем самым, не учитывают разрушающих систему образования постсоветских реформ. Поэтому позволил себе существенно изменить содержание и форму подачи информации в первом из цикла "Общей физики" курсе "Механика". И начинающийся в этом году третий прогон этого курса предоставляю на суд моих читателей в ЖЖ.
Под катом - оглавление подготовленного мною краткого учебника по этому курсу, в каждом разделе которого помимо лекционного материала представлены задачи, их решения и необходимые пояснения. А в последующих постах буду публиковать тексты лекций этих разделов вместе с задачами к ним и их решения. Не более 5 небольших постов в неделю по метке "Новая механика".
Механика как фундамент физики.
Оглавление.
Глава 1. Опытно-мировоззренческая база механики.
§ 1. Библия (метод) размерностей.
1.1. Определение частоты колебаний математического маятника.
1.2. Зависимость скорости ветровой волны от ее длины.
§ 2. Волны цунами, их свойства и роль в истории человечества.
2.1. Природа волн цунами.
2.2. Механизмы возбуждения волн цунами.
2.3. Свойства волн цунами.
2.4. Цивилизационный переворот в Средиземноморье.
§ 3. Эксперимент и теория. Что первично и почему.
3.1. Опыты Галилея.
3.2. Закон всемирного тяготения как следствие 3-го закона Кеплера.
3.3. Крах теорий светоносного эфира.
3.4. Адекватная теория, построенная без опоры на эксперимент.
3.5. Успехи квантовых релятивистских теорий.
3.6. Сомнительные гипотезы.
§ 4. Фундамент, заложенный Галилеем.
4.1. Принцип инерции.
4.2. Преобразования Галилея и принцип относительности.
Глава 2. Основные законы механики.
§ 5. Главный закон механики.
5.1. Эксперимент и логика – лучшие друзья физика.
5.2. Успехи философского обоснования второго закона Ньютона.
5.3. Численное интегрирование уравнений движения.
§ 6. Закон сохранения импульса как следствие законов Ньютона.
§ 7. Закон сохранения момента импульса как следствие законов Кеплера.
§ 8. Закон сохранение энергии и идеология потенциала.
8.1. Потенциальная энергия и потенциал.
8.2. Гравитационное поле тонкой однородной сферы.
§ 9. Эффективный потенциал в центральном поле.
§10. Законы сохранения, симметрии и теорема вириала.
10.1. Сохранение импульса и однородность пространства.
10.2. Сохранение момента импульса и изотропия пространства.
10.3. Сохранение энергии и однородность по времени.
10.4. Теорема вириала.
§11. Движение тел в системе отсчета вращающейся Земли.
11.1. Уравнение движения.
11.2. Центробежная сила.
11.3. Кориолисова сила.
§12. Кориолисова сила – реальный бог погоды.
12.1. Образование циклонов и антициклонов на Земле.
12.2. Циклоны и антициклоны на других планетах.
Глава 3. Механика жидкости, газа и твердого тела.
§13. Механика идеальных жидкости и газа.
13.1. Уравнение движения идеальной жидкости.
13.2. Гидростатика.
§14. Уравнение Бернулли как аналог закона сохранения энергии.
§15. Вязкость, уравнение Навье-Стокса и течение жидкости по трубе.
§16. Вращение твердого тела. Моменты инерции.
§17. Уравнения движения твердого тела.
§18. Приливные силы и эволюция системы Земля-Луна.
Глава 4. Колебания и волны.
§19. Малые колебания, их затухание и явление резонанса.
19.1. Малые колебания.
19.2. Затухание колебаний.
19.3. Резонанс.
§20. Причины танца волгоградского моста и их нейтрализация.
20.1. Причины танца Волгоградского моста.
20.2. Лечение Волгоградского моста от танцевальной болезни.
§21. Резонансы на Земле и в небесах.
21.1. Орбитальные резонансы в солнечной системе.
21.2. Орбитальные резонансы в экзопланетных системах.
§22. Механизмы возбуждения ветровых волн на воде и их стабилизации.
§23. Волновые пакеты и корпускулярно-волновой дуализм.
23.1. Волновые пакеты.
23.2. Корпускулярно-волновой антропоцентризм.
§24. Свойства параметров волнового пакета как фундамент
принципа неопределенности Гайзенберга.
24.1. Связь неопределенностей параметров волнового пакета.
24.2. Соотношение неопределенностей Гайзенберга.
24.3. Наблюдение принципа неопределенности Гайзенберга с берега моря.
24.4. Волны де Бройля.
24.5. Угловое разрешение оптических приборов.
Глава 5. Основы релятивистской механики.
§25. Необходимость релятивистской физики. Преобразования Лоренца.
25.1. Великая смута умов (1860-1905).
25.2. Усмирение Великой смуты умов преобразованиями Лоренца.
25.3. Преобразования Лоренца.
25.4. Измерения длин и промежутков времени.
25.5. Преобразования и сложение скоростей.
§26. Основы специальной теории относительности.
§27. Принципы, предсказания и проверки ОТО Эйнштейна.
27.1. Базовые принципы ОТО Эйнштейна.
27.2. Предсказания ОТО Эйнштейна и их наблюдательное подтверждение.
§28. Черные дыры и их свойства.