حل مسائل فیزیک دانشگاهی با فیزیک مدرن ولفگانگ باور و گری وستفال به صورت PDF و به زبان انگلیسی در 1495 صفحه

حل مسائل فیزیک دانشگاهی با فیزیک مدرن ولفگانگ باور و گری وستفال به صورت PDF و به زبان انگلیسی در 1495 صفحه

 

 

 

 

 

 

 

 

فیزیک (به زبان یونانی φύσις، طبیعت و φυσικῆ، دانش طبیعت) علم مطالعهٔ خواص طبیعت است. فیزیک از مفاهیمی مانند انرژی، نیرو، جرم، بار الکتریکی، جریان الکتریکی، میدان الکتریکی، الکترومغناطیس، فضا، زمان، اتم و نورشناسی استفاده می‌کند. اگر به‌طور وسیع‌تر سخن بگوییم، هدف اصلی علم فیزیک بررسی و تحلیل طبیعت است و همواره این علم در پی آن است که رفتار طبیعت را در شرایط گوناگون درک و پیش‌بینی کند.

فیزیک یکی از قدیمی‌ترین رشته‌های دانشگاهی است و شاید قدیمی‌ترین مبحث آن را بتوان نجوم و اخترشناسی نامید. مدارکی وجود دارد که نشان می‌دهد هزاران سال پیش از میلاد مسیح، اقوامی همچون سومری‌ها و همچنین اقوامی در مصر باستان و اطراف سند، تحقیقات و درک پیشگویانه‌ای (گمانه‌زنی‌هایی) از حرکت خورشید، ماه و ستارگان داشته‌اند.

در علم فیزیک، ما با سامانه‌های بسیار متفاوتی رو به رو هستیم، اما نظریه‌های اصلی که در هسته علم فیزیک قرار دارند، توسط همه فیزیک‌دانان مورد استفاده قرار می‌گیرند. در فیزیک کلاسیک، ما با نظریه‌هایی سروکار داریم که حرکت اشیاء که ابعاد و سرعت‌هایی که قابل تصور و عموماً آزمایش پذیرند را، پیش‌بینی و تحلیل می‌کنند. زمانی که صحبت از ابعاد قابل تصور برای عموم مردم می‌شود، منظور از ابعادی فرا اتمی و فرا ملکولی شروع می‌شود و تا ابعاد سیارات را در بر می‌گیرد و سرعت قابل تصور، عموماً سرعتی کمتر از سرعت نور است. اما هنگامی که سیستم‌های مورد بررسی ما، ابعادی فراتر از حد تصور ما به خود می‌گیرند، مثل منظومه‌ها، کهکشان‌ها و دیگر سیستم‌های عظیم ستاره‌ای و آسمانی یا ابعادی بسیار کوچک، مثل ابعادی زیر اتمی و حتی کوچکتر، فیزیک و مکانیک کلاسیک از خود ضعف نشان می‌دهد و دیگر قدرت پیش‌بینی و درک صحیح واقعیات را ندارد. به همین دلیل تئوری‌هایی که اینگونه سیستم‌ها را تحلیل می‌کنند، در حوزه فیزیک جدید صورت بندی می‌شود.
البته کاملاً بدیهی است، این تعاریفی که در اینجا ارائه می‌شود کاملاً شکلی عمومی دارند و در علم فیزیک، مرز واضحی میان فیزیک کلاسیک و فیزیک جدید به هیج وجه وجود ندارد. به صورتی که برخی از فیزیک دانان، فیزیک جدید را شکل تکامل یافته و تصحیح شده فیزیک کلاسیک می‌دانند، اما برخی از فیزیک‌دانان که مهم‌ترین آن‌ها ورنر کارل هایزنبرگ بوده‌است، همان‌طور که در کتاب خود جز و کل می‌گوید، فیزیک کلاسیک یک مقوله کاملاً جدا، فرمول بندی شده، بدون ایراد و کامل است اما در حوزه سیستم‌های مورد بررسی خودش و نمی‌توان فیزیک جدید را شکل تکامل یافته فیزیک کلاسیک دانست.

هدف اصلی علم فیزیک توصیف تمام پدیده‌های طبیعی قابل مشاهده و غیرقابل مشاهده برای بشر، توسط مدل‌های ریاضی (به اصطلاح کمی‌کردن طبیعت) است. تا قبل از قرن بیستم، با دسته‌بندی پدیده‌های قابل مشاهده تا آن روز، فرض بر این بود که طبیعت از ذرات مادی تشکیل شده‌است و تمام پدیده‌ها به واسطهٔ دو نوع برهمکنش بین ذرات (برهمکنش‌های گرانشی و الکترومغناطیسی) رخ می‌دهند. برای توصیف این پدیده‌ها نظریه‌های زیر به تدریج شکل گرفته و تکامل یافتند:

  • مکانیک کلاسیک (توصیف رفتار اجسامی که اندازه‌ای معمولی دارند و با سرعتی معمولی در حال حرکتند)
  • الکترومغناطیس (توصیف رفتار مواد و اجسام دارای بار الکتریکی)
  • ترمودینامیک و مکانیک آماری (توصیف پدیده‌های مرتبط با گرما بر حسب کمیت‌های ماکروسکوپی یا میکروسکوپی)

به مجموع این نظریه‌ها فیزیک کلاسیک گفته می‌شود.

 

ورنر هایزنبرگ، برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۳۲، از تأثیر گذارترین افراد در توسعه فیزیک اتمی

در ابتدای قرن بیستم پدیده‌هایی مشاهده شدند که توسط این نظریه‌ها قابل توصیف نبودند.

بعد از پیشرفتهای بسیار بنیادین در ربع اول قرن بیستم، نظریه‌های فیزیکی با نظریه‌های کاملتری که این پدیده‌ها را نیز توصیف می‌کردند جایگزین گشتند. مهم‌ترین تغییر، تشکیل دو دینامیک متفاوت برای اجسام کوچک و اجسام بزرگ است. چون دینامیک اجسام بزرگ از لحاظ ساختاری و مفاهیم به دینامیک قبلی نزدیکی زیادی دارد (بر خلاف دینامیک اجسام ریز که ساختاری کاملاً متفاوت دارد) نظریه‌ها به دو دسته دینامیک کلاسیک اصلاح شده (با شالوده مکانیک نیوتنی) و مکانیک کوانتومی تقسیم شدند.
نظریه‌های دیگری درفیزیک مدرن به تدریج شکل گرفتن که عبارت اند از:

  • نسبیت عام (برهمکنش گرانشی و دینامیک اجسام بزرگ)
  • مکانیک کوانتومی (دینامیک اجسام ریز)
  • مکانیک آماری (حرکت آماری ذرات بر پایه دینامیک کوانتومی)
  • الکترودینامیک کلاسیک (برهمکنش الکترومغناطیسی و نسبیت خاص)

 

نموداری ابتدایی، که قلمروهای اصلی فیزیک را به صورت ساده نشان می‌دهد

بعدها با پیدا شدن دو برهمکنش دیگر (برهمکنش هسته‌ای قوی و برهمکنش هسته‌ای ضعیف) برای فرمولبندی آن‌ها هم اقدام شد و از نسبیت خاص برای تمام نظریه‌ها استفاده شد و کل نظریه‌ها عبارت شدند از:

  1. نسبیت عام
  2. مکانیک آماری
  3. الکترودینامیک کوانتومی QED (برهمکنش الکترومغناطیسی و دینامیک کوانتومی)
  4. کرومودینامیک کوانتومی QCD (برهمکنش هسته‌ای قوی و دینامیک کوانتومی)

۵-نظریه ضعیف کوانتومی (برهمکنش هسته‌ای ضعیف و دینامیک کوانتومی بعداً با تلفیق با الکترودینامیک نظریه الکترو ضعیف کوانتومی را ساخت)

 

کنفرانس سلوی در سال ۱۹۲۷

تمام این نظریه‌ها به جز نسبیت عام از دینامیک کوانتومی استفاده می‌کنند. به مجموعه‌ای ازQED وQCD و نظریه ضعیف اصطلاحاً مدل استاندارد ذرات بنیادی گفته می‌شود. امروزه بسیاری از فیزیکدانان به دنبال متحد کردن چهار برهمکنش (نظریه وحدت بزرگ) می‌باشند که مشکل اصلی وارد کردن گرانش و استفاده از دینامیک کوانتومی برای گرانش می‌باشد. نظریه‌های گرانش کوانتومی و به خصوص نظریه ریسمان از نمونه‌های این تلاش‌ها است. همچنین بیشتر نظریه‌های جدید از مفهومی به نام میدان استفاده می‌کنند که به نظریه‌های میدان مشهور هستند.

 

فهرست مطالب:

فصل اول: مرور کلی

فصل دوم: حرکت در یک خط مستقیم

فصل سوم: حرکت در دو و سه بعد

فصل چهارم: نیرو

فصل پنجم: انرژی جنبشی، کار و توان

فصل ششم: انرژی پتانسیل و پایستگی انرژی

فصل هفتم: تکانه و برخورد

فصل هشتم: سیستم ذرات و اشیا گسترده (Systems of Particles and Extended Objects)

فصل نهم: حرکت دایره ای

فصل دهم: دوران

فصل یازدهم: تعادل ایستا

فصل دوازدهم: گرانش

فصل سیزدهم: جامدات و سیالات

فصل چهاردهم: نوسانات

فصل پانزدهم: امواج

فصل شانزدهم: صوت

فصل هفدهم: دما

فصل هجدهم: گرما و قانون اول ترمودینامیک

فصل نوزدهم: گازهای ایده آل

فصل بیستم: قانون دوم ترمودینامیک

فصل بیست و یکم: الکترواستاتیک (الکتریسیته ساکن)

فصل بیست و دوم: میدان های الکتریکی و قانون گاوس

فصل بیست و سوم: پتانسیل الکتریکی

فصل بیست و چهارم: خارن ها

فصل بیست و پنجم: جریان و مقاومت

فصل بیست و ششم: مدارهای جریان مستقیم

فصل بیست و هفتم: مغناطیس

فصل بیست و هشتم: میدان های مغناطیسی و بارهای متحرک

فصل بیست و نهم: القای الکترومغناطیسی

فصل سی ام: مدارهای جریان متناوب

فصل سی و یکم: امواج الکترومغناطیسی

فصل سی و دوم: اپتیک هندسی

فصل سی و سوم: عدسی ها و ابزارهای نوری

فصل سی و چهارم: اپتیک موج (Wave Optics)

فصل سی و پنجم: نسبیت

فصل سی و ششم: فیزیک کوانتوم

فصل سی و هفتم: مکانیک کوانتوم

فصل سی و هشتم: فیزیک اتمی

فصل سی و نهم: فیزیک ذرات مقدماتی

فصل چهلم: فیزیک هسته ای

دانلود

پیشگوی اعظم

من از دوران نوجوانی رویایی داشتم! رویای تاسیس یک مکان برای به اشتراک گذاشتن ایده ها و نظرات خودم و همچنین جایی برای دانشجویان و دانش آموزان عزیز که بتوانند تمامی مقالات و جزوات مورد نیاز خودرا از طریق یک سایت مرجع تامین کنند.اکنون،این رویا،godofdoc (خدای داکیومنت) نام دارد D:a

شاید این مطالب را هم دوست داشته باشید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *