Практическая физика

ПРАКТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

МИЛЛИКЕН И ГЕЙЛ

ДАР ОТ

Сельскохозяйственное образование

МИРНАЯ ФИЗИКА

около

ЭГБЕРТ ЭНДРЮС МИЛЛИКЕН, доктор философии, Sc.D.

ДИРЕКТОР ФИЗИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ НОРМАНА БРИДЖА

, ПАСАДЕНА, КАЛИФОРНИЯ

и

ГЕНРИ ГОРДОН ГЕЙЛ, доктор философии.

ПРОФЕССОР ФИЗИКИ ЧИКАГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ЯВЛЯЯСЬ ПЕРЕРАБОТКОЙ АВТОРСКОГО "ПЕРВОГО КУРСА

ФИЗИКИ", ВЫПОЛНЕННОГО В СОТРУДНИЧЕСТВЕ С

УИЛЛАРД Р. ПАЙЛ, Б.С.

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ФИЗИКИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ МОРРИСА

НЬЮ-ЙОРК СИТИ

GTNN И КОМПАНИЯ

БОСТОН • НЬЮ-ЙОРК • ЧИКАГО • ЛОНДОН

АТЛАНТА • ДАЛЛАС • КОЛУМБУС • САН-ФРАНЦИСКО

АВТОРСКОЕ ПРАВО, 1906, 1913, РОБЕРТ А. МИЛЛИКЕН

И ГЕНРИ Г. ГЕЙЛ

АВТОРСКОЕ ПРАВО, 1920, 1922, ГИНН И КОМПАНИЯ

ВОШЕЛ В КАНЦЕЛЯРСКИЙ ЗАЛ

все права защищены

B424.1 tflfb

A6RIO, КОНЕЧНО.

,

ДЖИНН И КОМПАНИЯ • ПРО

ПРИЕТОРЫ • БОСТОН • США

предисловие

Главной целью этой книги во всех ее изданиях было

преподносите элементарную физику таким образом, чтобы побудить

ученика самостоятельно поразмыслить о том, как

и почему устроен физический мир, в котором он живет. С этой целью

были включены такие предметы, и только такие предметы,

которые наиболее тесно связаны с повседневной жизнью среднестатистического ученика. Одним

словом, мы стремились к тому, чтобы эта книга представляла

практическую, повседневную физику, которая

необходима обычному человеку, чтобы помочь ему приспособиться к своему окружению и

правильно интерпретировать свой собственный опыт.

Но условия современной жизни меняются с

поразительной скоростью и требуют постоянного пересмотра любого текста

, который шел бы в ногу с ними. Например, за

последние десять лет двигатель внутреннего сгорания не только

занял свое место в качестве агента, равного по значимости

паровому двигателю в мировой промышленности, но, что более

важно, он также более полно вошел в повседневную жизнь

среднестатистические мужчина и женщина, чем когда-либо начинали делать даже динамо-машина и мотор

. Соответственно

, в этой новой книге автомобиль рассматривается более полно, чем когда-либо

прежде в любом учебнике по элементарной физике.

Опять же, покорение человеком воздуха после столетий неудач

является не только самым значительным достижением двадцатого века с практической точки зрения,

но и самолет сейчас привлекает

внимание и вызывает интерес почти у каждого человека,

женщина и ребенок. Соответственно, принципы, лежащие

в основе этого прогресса, и методы, с помощью которых он был достигнут

, находят в этом томе настолько полное рассмотрение, насколько это возможно

iii

55752S

iv ЛИЦЕВАЯ ПАНЕЛЬ

с простотой и ясностью, требуемыми в начальном

курсе физики. Книга может быть использована, при желании, даже

на втором курсе средней школы.

Кроме того, Мировая война была ответственна не только за

выдающиеся достижения в физике, но и за демонические-

стратинг, как для американской молодежи, так и для лидера

Американская промышленность, необходимость более интенсивного

развития физической науки. Эти события и эти

новые требования, с которыми авторы ближе

всего соприкоснулись благодаря своей службе в армии как в этой

стране, так и во Франции, были полностью отражены в этой

книге, однако акцент

сделан на событиях, способствующих миру, а не войне.

Как и в предыдущих изданиях, вставки на всю страницу, хотя и являются очень

важной частью книги, не являются необходимой и неотъемлемой частью

курса. Они были вставлены более чем в два

раза больше, чем раньше, для того, чтобы добавить человеческого и исторического

интереса и стимулировать ученика заглядывать глубже в подсознание.-

больше, чем требует от него его непосредственное задание. Считается

, что они окажутся бесценным дополнением

к курсу.

И порядок, и лечение есть во многих местах

заметно отличается от предыдущих изданий и

отражает опыт десятков тысяч учителей

, которые использовали этот курс, многие из которых помогли

авторам своими предложениями. Особенно в проблемах

были сделаны важные улучшения.

Чтобы указать, в каких направлениях

при необходимости могут быть сделаны пропуски, не

нарушая непрерывности, абзацы приведены здесь и там, как и в предыдущих изданиях,

было напечатано мелким шрифтом. Эти параграфы легко

отличить от экспериментов в классе, которые относятся к

тому же типу. По большей части это описания

физических устройств.

ПРЕДИСЛОВИЕ v

Авторы в большом долгу перед всеми своими

друзьями, которые помогли им в этой работе, особенно перед

их сотрудником, г-ном У. Р. Пайлом; также перед г-ном Дж. Р. Тауном

из Восточной средней школы, Миннеаполис, г-ном К. Ф. Баттоном из

Западная высшая школа коммерции, Кливленд, г-н Э. Уэйт

Старейшина средней школы Истсайд, Денвер, г-н К. Э. Харрис,

Восточная средняя школа, Рочестер, Нью-Йорк, г-н Уолтер Л.

Барнум и мистер Роберт Э. Хьюз из Эванстонской средней школы

Школа, Эванстон, 111., и доктор Джордж де Ботезат,

эксперт по аэронавтике Консультативной комиссии по аэронавтике.

Р. А. МИЛЛИКЕН

Х. Г. ГЕЙЛ

содержание

СТРАНИЦА ГЛАВЫ

I. ИЗМЕРЕНИЕ 1

Фундаментальные единицы. Плотность

II. ДАВЛЕНИЕ В ЖИДКОСТЯХ 11

Давление жидкости под свободной поверхностью. Закон Паскаля. То

Принцип Архимеда

iii. ДАВЛЕНИЕ В ВОЗДУХЕ 26

Барометрические явления. Сжимаемость и расширяемость

воздуха. Пневматические приборы

IV. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ДВИЖЕНИЯ 49

Кинетическая теория газов. Молекулярные движения в жидкостях.

Молекулярные движения в твердых телах

V. СИЛА И ДВИЖЕНИЕ 57

Определение и измерение силы. Состав и

распределение сил. Гравитация. Падающие тела. Законы Ньютона

VI. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИЛЫ 90

Эластичность. Капиллярные явления. Поглощение газов

VII. РАБОТА И МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ 105

Определение и измерение работы. Работа и шкив.

Работа и рычаг. Принцип работы. Власть и

Энергия

viii. ТЕРМОМЕТРИЯ; КОЭФФИЦИЕНТЫ РАСШИРЕНИЯ... 128

Термометрия. Коэффициент расширения газов. Расширение •

жидкостей и твердых тел. Области применения расширения

IX. РАБОТА И ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ 144

Разногласие. Эффективность. Механический эквивалент тепла. Специфический

Жара

X. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ 161

Слияние. Свойства паров. Гигрометрия. Кипение.

Искусственное охлаждение. Промышленное применение

vii

viii СОДЕРЖАНИЕ

СТРАНИЦА ГЛАВЫ

XI. ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА 203

Проводимость. Конвекция. Излучение. Отопление и вентиляция

XII. МАГНЕТИЗМ 214

Общие свойства магнитов. Земной магнетизм

XIII. СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО 225

Общие факты электрификации. Распределение заряда.

Потенциал и возможности

XIV. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В ДВИЖЕНИИ 244

Обнаружение электрических токов. Химические эффекты. Притягательный

Эффекты. Измерение токов. Электрический звонок и теле-

диаграмма. Сопротивление и электродвижущая сила. Первичные клетки.

Вторичные клетки. Нагревательные эффекты

XV. ИНДУЦИРОВАННЫЕ ТОКИ 290

Принцип работы динамо-машины и двигателя. Динамо-машины. То

Принцип работы индукционной катушки и трансформатора

XVI. ПРИРОДА И ПЕРЕДАЧА ЗВУКА 319

Скорость и природа. Отражение, повторение и вмешательство

XVII. СВОЙСТВА МУЗЫКАЛЬНЫХ ЗВУКОВ 337

Музыкальные гаммы. Вибрирующие струны. Основы и

Обертоны. Духовые инструменты

XVIII. ПРИРОДА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ СВЕТА 357

Пропускание света. Природа света

XIX. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ 378

Изображения, формируемые линзами. Изображения в зеркалах. Оптический

Инструменты

XX. ЦВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ 402

Цвет и длина волны. Спектр

XXI. НЕВИДИМЫЕ ИЗЛУЧЕНИЯ 417

Излучение от горячего тела. Электрические излучения. Катодные

и рентгеновские лучи. Радиоактивность

ПРИЛОЖЕНИЕ 447

ИНДЕКС. 465

ПОРТРЕТЫ ФИЗИКОВ И ИЛЛЮСТРАЦИИ

О ПОСЛЕДНИХ ДОСТИЖЕНИЯХ В ФИЗИКЕ

страница

1. Гидроплан Военно-морского флота Кертисс, NC-4 (в цветах)... Фронтиспис

2. Архимед 22

3. Детали подводной лодки. . . 23

4. Отто фон Герике 32

5. Ртутно-диффузионный воздушный насос 33

6. Британский дирижабль R-34, прибывающий в Америку 44

7. Наблюдательный аэростат армии Соединенных Штатов 45

8. Галилей 72

9. Французский 340-миллиметровый. Пистолет в действии 73

10. Сэр Исаак Ньютон 84

11. Сепаратор сливок 85

12. Джеймс Клерк-Максвелл 102

13. Генрих Рудольф Герц 102

14. Противогаз 103

15. Джеймс Прескотт Джоуль 122

16. Джеймс Уотт 122

17. Ракета и виргинский молоток 123

18. Лорд Кельвин (сэр Уильям Томсон) 134

19. Клермон и Левиафан 135

20. Дредноут Соединенных Штатов в Панамском канале 152

21. Самолет Виккерс-Вими 153

22. Танк 190