Ричард Фейнман Роберт Лейтон Мэтью Сэндс ЗАДАЧИ К ФЕЙНМАНОВСКИМ ЛЕКЦИЯМ ПО ФИЗИКЕ под редакцией М. А. Готтлиба и Р. <...> Нерелятивистская теория столкновений двух тел в трех измерениях . <...> Электрическое поле в различных физических условиях . <...> Электрическое поле в различных физических условиях (продолжение) . <...> Этот сборник был подготовлен с использованием трех источников: «Задачника к начальной физике» Лейтона и Вогта (Эдисон-Уэсли, 1969) и двух томов «Задачника к Фейнмановским лекциям по физике», предназначенного для Калифорнийского технологического института, сокращенно «Калтех» (Эдисон-Уэсли, 1964–1965). <...> Публикуемые здесь задачи давались студентам Калтеха в качестве обязательных домашних заданий и контрольных работ в программе двухлетнего вводного курса физики в период, когда Ричард Фейнман преподавал там физику (1961–1964), и позднее — в течение почти двух десятилетий, когда «Фейнмановские лекции по физике» использовались в качестве учебника. <...> Кроме того, мы хотели бы выразить благодарность: факультету физики, математики и астрономии Калифорнийского технологического института, который разрешил нам подготовить эту книгу и включить ее в издание «Фейнмановских лекций по физике нового тысячелетия»; Рохусу Фогту за возможность использования его тетрадей, составленных за многие годы преподавания начального курса физики в Калтехе; Юджину Коуэну за предоставление решений задач к томам II и III; Аарону Циммерману за проверку правильности вновь добавленного материала из Калтеха; 8 Предисловие Адаму Кокрану за внимательное обсуждение договора на издание этой книги с издательством «Бэйсик букс». <...> * «Фейнмановские лекции по физике» (далее — «Лекции»), на которые даются ссылки в данном задачнике, — трехтомное издание «The Feynman Lectures on Physics», которое в русском переводе было выпущено издательством «Мир» в девяти томах в 1965–1967 гг. <...> Это расстояние называется длиной свободного пробега. (г) До какого остаточного давления <...>
Задачи_к_Фейнмановским_лекциям_по_физике_(2).pdf
УДК 530.1
ББК 22.3
Ф36
Фейнман Р.
Ф36 Задачи к Фейнмановским лекциям по физике / Р. Фейнман,
Р. Лейтон, М. Сэндс ; под ред. М. А. Готтлиба и Р. Пфайффера ;
пер. с англ. С. А. Иванова ; под ред. И. Я. Ицхоки. — 3-е изд.,
электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2024. — 402 с. — Систем.
требования: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул. экрана.
— Текст : электронный.
ISBN 978-5-93208-705-3
Первое в России полное собрание задач и упражнений к знаменитым
Фейнмановским лекциям по физике из наиболее важных областей физики —
от механики Ньютона до теории относительности и квантовой механики.
Данное издание дополнено рядом новых задач, а также ответами/решениями,
которые полностью отсутствовали в предыдущих изданиях.
УДК 530.1
ББК 22.3
Публикуется с разрешения издательства BASIC BOOKS,
дочерней компании Hachette Book Group Inc., New York, New York, USA
при содействии Агентства Александра Корженевского (Россия).
Все права защищены
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации
ISBN 978-5-93208-705-3
© 2014 by California Institute of Technology,
Michael A. Gottlieb, and Rudolf Pfeiffer
© Лаборатория знаний, 2016
Стр.5
Оглавление
Предисловие ....................................................................................................................................7
Задачи к тому I .............................................................................9
Введение ........................................................................................................................................ 11
Глава 1. Атомы в движении .......................................................................................................... 13
Глава 2. Закон сохранения энергии, статика ............................................................................... 16
Глава 3. Законы Кеплера и гравитация........................................................................................ 28
Глава 4. Кинематика ......................................................................................................................32
Глава 5. Законы Ньютона..............................................................................................................38
Глава 6. Закон сохранения импульса ...........................................................................................44
Глава 7. Векторы ...........................................................................................................................48
Глава 8. Нерелятивистская теория столкновений двух тел в трех измерениях ......................52
Глава 9. Силы ................................................................................................................................ 61
Глава 10. Потенциалы и поля ......................................................................................................68
Глава 11. Единицы измерений и размерности ........................................................................... 75
Глава 12. Релятивистская кинематика и динамика, эквивалентность массы
и энергии покоя ............................................................................................................ 78
Глава 13. Релятивистские энергия и импульс ............................................................................. 80
Глава 14. Вращение в двух измерениях, центр масс ..................................................................83
Глава 15. Угловой момент (момент импульса), момент инерции ............................................88
Глава 16. Вращение в трех измерениях ......................................................................................95
Глава 17. Гармонический осциллятор, линейные дифференциальные уравнения ..............107
Глава 18. Алгебра ....................................................................................................................... 117
Глава 19. Вынужденные колебания с затуханием ....................................................................120
Глава 20. Геометрическая оптика ..............................................................................................131
Глава 21. Электромагнитное излучение: интерференция ....................................................... 137
Глава 22. Электромагнитное излучение: дифракция ...............................................................141
Глава 23. Электромагнитное излучение: преломление, дисперсия, поглощение .................146
Глава 24. Электромагнитное излучение: радиационное затухание, рассеяние .....................147
Глава 25. Электромагнитное излучение: поляризация ............................................................ 149
Глава 26. Электромагнитное излучение: релятивистские эффекты ....................................... 152
Глава 27. Квантовые явления: волны, частицы и фотоны ....................................................... 155
Глава 28. Кинетическая теория газов ........................................................................................159
Глава 29. Принципы статистической механики ...................................................................... 163
Глава 30. Применение кинетической теории: равновесное распределение .........................167
Глава 31. Применение кинетической теории: явления переноса ...........................................169
Глава 32. Термодинамика ...........................................................................................................173
Глава 33. Примеры из термодинамики ...................................................................................... 178
Глава 34. Волновое уравнение, звук .......................................................................................... 182
Глава 35. Линейные волновые системы: биения, собственные колебания ............................185
Глава 36. Фурье-анализ волн ...................................................................................................... 189
Задачи к тому II .........................................................................191
Введение ......................................................................................................................................193
Глава 37. Электромагнетизм ......................................................................................................195
Глава 38. Дифференциальный расчет векторных полей ......................................................... 197
Глава 39. Интегральное исчисление векторов .......................................................................... 200
Стр.6
6
Оглавление
Глава 40. Электростатика ........................................................................................................... 202
Глава 41. Применение закона Гаусса .........................................................................................204
Глава 42. Электрическое поле в различных физических условиях ........................................208
Глава 43. Электрическое поле в различных физических условиях (продолжение) .............. 213
Глава 44. Электростатическая энергия .....................................................................................214
Глава 45. Диэлектрики ................................................................................................................ 216
Глава 46. Внутренняя структура диэлектриков ........................................................................219
Глава 47. Электростатические аналогии ...................................................................................221
Глава 48. Магнитостатика .......................................................................................................... 223
Глава 49. Магнитное поле в различных ситуациях ..................................................................226
Глава 50. Векторный потенциал ................................................................................................ 229
Глава 51. Законы индукции ........................................................................................................ 230
Глава 52. Решения уравнений Максвелла в пустом пространстве ......................................... 235
Глава 53. Решения уравнений Максвелла с токами и зарядами ............................................. 236
Глава 54. Цепи переменного тока .............................................................................................. 240
Глава 55. Объемные резонаторы ................................................................................................248
Глава 56. Волноводы ................................................................................................................... 249
Глава 57. Электродинамика в релятивистском случае............................................................. 253
Глава 58. Лоренцевы преобразования полей ............................................................................255
Глава 59. Энергия и импульс поля .............................................................................................258
Глава 60. Электромагнитная масса ............................................................................................261
Глава 61. Движение зарядов в электрическом и магнитном полях ........................................ 262
Глава 62. Показатель преломления плотных веществ .............................................................264
Глава 63. Отражение от поверхностей ...................................................................................... 265
Глава 64. Магнетизм вещества ................................................................................................... 266
Глава 65. Парамагнетизм и магнитный резонанс ..................................................................... 267
Глава 66. Ферромагнетизм..........................................................................................................268
Глава 67. Упругость ..................................................................................................................... 270
Глава 68. Течение «сухой» воды ................................................................................................272
Глава 69. Течение «мокрой» воды .............................................................................................273
Задачи к тому III ....................................................................... 275
Введение ......................................................................................................................................277
Глава 70. Амплитуды вероятности ............................................................................................ 279
Глава 71. Тождественные частицы ............................................................................................284
Глава 72. Единичный спин ......................................................................................................... 289
Глава 73. Спин одна вторая ........................................................................................................ 291
Глава 74. Зависимость амплитуд от времени ...........................................................................296
Глава 75. Гамильтонова матрица ............................................................................................... 297
Глава 76. Аммиачный мазер .......................................................................................................300
Глава 77. Другие системы с двумя состояниями ......................................................................301
Глава 78. Еще системы с двумя состояниями ...........................................................................302
Глава 79. Сверхтонкое расщепление уровней в водороде .......................................................304
Глава 80. Распространение волн в кристаллической решетке ................................................ 305
Глава 81. Полупроводники ......................................................................................................... 308
Глава 82. Приближение независимых частиц .......................................................................... 310
Глава 83. Зависимость амплитуд от положения ....................................................................... 312
Глава 84. Момент импульса........................................................................................................315
Глава 85. Атом водорода и периодическая таблица ................................................................. 318
Приложения .............................................................................321
Приложение А. Единицы измерений и их размерности .........................................................323
Приложение Б. Физические постоянные и величины (средние) ............................................ 325
Приложение В. Ответы к задачам .............................................................................................329
Стр.7