بقلم: روث دبليو تشاباي؛ بروس أ. شيروود
الطبعة: 4
السنة: 2018
تقدم المادة والتفاعلات منهجًا حديثًا للفيزياء التمهيدية (يعتمد على حساب التفاضل والتكامل). إنه يعرض الفيزياء بالطريقة التي يرى بها الفيزيائيون الممارسون تخصصهم مع دمج فيزياء القرن العشرين والفيزياء الحاسوبية. يؤكد النص على العدد القليل من المبادئ الأساسية التي تكمن وراء سلوك المادة، والنماذج التي يمكن أن تشرح وتتنبأ بمجموعة واسعة من الظواهر الفيزيائية.
المجلد الأول: الميكانيكا الحديثة
الفصل الأول: التفاعلات والحركة
1.1 أنواع المادة
1.2 الكشف عن التفاعلات
1.3 قانون نيوتن الأول للحركة
1.4 وصف العالم ثلاثي الأبعاد: المتجهات
1.5 وحدات النظام الدولي
1.6 السرعة والسرعة
1.7 التنبؤ بموقف جديد
1.8 الزخم
1.9 استخدام الزخم لتحديث الموقف
1.10 الزخم بسرعات عالية
1.11 النمذجة الحسابية
1.12 *مبدأ النسبية
1.13 *تحديث الوضع بسرعة عالية
الفصل الثاني: مبدأ الزخم
2.1 مبدأ الزخم
2.2 القوى الكبيرة والأوقات القصيرة
2.3 التنبؤ بالمستقبل
2.4 التنبؤ التكراري: القوة الصافية الثابتة
2.5 التنبؤ التحليلي: القوة الصافية الثابتة
2.6 التنبؤ التكراري: صافي القوة المتغيرة
2.7 الحسابات التكرارية على جهاز الكمبيوتر
2.8 * الاشتقاق: متوسط السرعة في حالة خاصة
2.9 * الحركة النسبية
2.10 * القياسات والوحدات
الفصل الثالث: التفاعلات الأساسية
3.1 التفاعلات الأساسية
3.2 قوة الجاذبية
3.3 قوة الجاذبية التقريبية بالقرب من سطح الأرض
3.4 المعاملة بالمثل
3.5 التنبؤ بحركة الأجسام المتفاعلة مع الجاذبية
3.6 قوة الجاذبية في النماذج الحسابية
3.7 القوة الكهربائية
3.8 التفاعل القوي
3.9 التفاعل الضعيف
3.10 الحفاظ على الزخم
3.11 مبدأ الزخم متعدد الجسيمات
3.12 الاصطدامات: قوى خارجية لا تذكر
3.13 نيوتن وأينشتاين
3.14 التنبؤ بمستقبل الأنظمة المعقدة
3.15 الحتمية
3.16 النقاط والمجالات
3.17 قياس ثابت الجاذبية G
الفصل الرابع: تفاعلات الاتصال
4.1 ما وراء الجسيمات النقطية
4.2 نموذج الكرة-الزنبرك للمادة الصلبة
4.3 قوى التوتر
4.4 طول الرابطة بين الذرية
4.5 صلابة الرابطة بين الذرات
4.6 الإجهاد والانفعال ومعامل يونغ
4.7 قوى الضغط (العادية).
4.8 الاحتكاك
4.9 سرعة الصوت في صلابة الروابط الصلبة والبين ذرية
4.10 شكل مشتق من مبدأ الزخم
4.11 الحل التحليلي: نظام الربيع والكتلة
4.12 الحلول التحليلية مقابل الحلول التكرارية
4.13 التعبير التحليلي لسرعة الصوت
4.14 قوى التلامس بسبب الغازات
4.15 *التسارع
4.16 * نظام كتلة نابض عمودي
4.17 *الحل العام لنظام الكتلة-الربيع
الفصل الخامس: تحديد القوى المؤثرة على الحركة
5.1 قوات غير معروفة
5.2 تحديد كافة القوى
5.3 تحديد القوى غير المعروفة
5.4 الحركة الموحدة
5.5 تغيير الزخم
5.6 القوة والحركة المنحنية
5.7 dp/dt لحركة التقويس
5.8 القوى المجهولة: حركة التقويس
5.9 الأحاسيس الحركية
5.10 مشاكل أكثر تعقيدا
الفصل السادس: مبدأ الطاقة
6.1 مبدأ الطاقة
6.2 طاقة جسيم واحد
6.3 العمل: نقل الطاقة الميكانيكية
6.4 العمل والطاقة
6.5 تغير طاقة الراحة
6.6 إثبات مبدأ الطاقة للجسيم
6.7 الطاقة الكامنة في الأنظمة متعددة الجسيمات
6.8 الطاقة الكامنة الجاذبية
6.9 الطاقة الكهربائية الكامنة
6.10 رسم الطاقة مقابل الانفصال
6.11 الخصائص العامة للطاقة الكامنة
6.12 كتلة النظام المتعدد الجسيمات
6.13 التأمل: لماذا الطاقة؟
6.14 تحديد الحالات الأولية والنهائية
6.15 الطاقة في النماذج الحسابية
6.16 * لغز
6.17 *تدرج الطاقة الكامنة
6.18 * التكاملات والمشتقات العكسية
6.19 *تقريب الطاقة الحركية
6.20 *إيجاد التعبير عن طاقة الجسيمات
6.21 *إيجاد زاوية من حاصل الضرب النقطي
الفصل السابع: الطاقة الداخلية
7.1 الكائنات الموسعة
7.2 الطاقة الكامنة للينابيع العيانية
7.3 الطاقة الكامنة لزوج من الذرات المحايدة
7.4 الطاقة الداخلية
7.5 نقل الطاقة بسبب اختلاف درجات الحرارة
7.6 الطاقة: الطاقة لكل وحدة زمنية
7.7 الأنظمة المفتوحة والمغلقة
7.8 يؤثر اختيار النظام على محاسبة الطاقة
7.9 يؤثر اختيار الإطار المرجعي على محاسبة الطاقة
7.10 تبديد الطاقة
7.11 تبديد الطاقة في النماذج الحسابية
7.12 * الرنين
الفصل الثامن: تكميم الطاقة
8.1 الفوتونات
8.2 مستويات الطاقة الإلكترونية
8.3 تأثير درجة الحرارة
8.4 مستويات الطاقة الاهتزازية
8.5 مستويات الطاقة الدورانية
8.6 مستويات الطاقة الأخرى
8.7 مقارنة المباعدة بين مستويات الطاقة
8.8 * وقت الانبعاث العشوائي
8.9 *دراسة حالة: كيف يعمل الليزر
8.10 *الطول الموجي للضوء
الفصل التاسع: الطاقة الانتقالية والدورانية والاهتزازية
9.1 فصل طاقة النظام المتعدد الجسيمات
9.2 الطاقة الحركية الدورانية
9.3 مقارنة نموذجين للنظام
9.4 نمذجة الاحتكاك بالتفصيل
9.5 * الاشتقاق: الطاقة الحركية لنظام متعدد الجسيمات
9.6 *الاشتقاق: معادلة طاقة الجسيمات النقطية
الفصل 10: الاصطدامات
10.1 الاصطدامات
10.2 التصادمات المرنة وغير المرنة
10.3 تصادم مباشر لكتلتين متساويتين
10.4 الاصطدامات المباشرة بين الكتل غير المتساوية
10.5 الإطار المرجعي
10.6 التشتت: الاصطدامات ثنائية وثلاثية الأبعاد
10.7 اكتشاف النواة داخل الذرات
10.8 توزيع زوايا التشتت
10.9 الأساليب الحسابية والتحليلية
10.10 الزخم والطاقة النسبية
10.11 التصادمات غير المرنة والطاقة الكمية
10.12 الاصطدامات في الأطر المرجعية الأخرى
الفصل 11: الزخم الزاوي
11.1 الزخم الزاوي الانتقالي
11.2 الزخم الزاوي الدوراني
11.3 إجمالي الزخم الزاوي
11.4 عزم الدوران (العزم)
11.5 مبدأ الزخم الزاوي
11.6 الأنظمة المتعددة الجسيمات
11.7 الأنظمة ذات عزم الدوران (العزم) الصفري
11.8 الأنظمة ذات عزم الدوران (العزم) غير الصفري
11.9 التنبؤ بالمواقف عند وجود دوران
11.10 الحساب والزخم الزاوي
11.11 تكميم الزخم الزاوي
11.12 * الجيروسكوبات
11.13 * المزيد عن لحظة القصور الذاتي
الفصل الثاني عشر: الإنتروبيا: حدود الممكن
12.1 اللارجعة
12.2 نموذج أينشتاين للمادة الصلبة
12.3 التوازن الحراري للكتل في الاتصال
12.4 القانون الثاني للديناميكا الحرارية
12.5 ما هي درجة الحرارة؟
12.6 الحرارة النوعية للمادة الصلبة
12.7 النماذج الحسابية
12.8 توزيع بولتزمان
12.9 توزيع بولتزمان في الغاز
المجلد الثاني: التفاعلات الكهربائية والمغناطيسية
الفصل 13: المجال الكهربائي
13.1 مفاهيم جديدة
13.2 الشحنة الكهربائية والقوة
13.3 مفهوم "المجال الكهربائي"
13.4 المجال الكهربائي لشحنة نقطية
13.5 تراكب المجالات الكهربائية
13.6 المجال الكهربائي لثنائي القطب
13.7 اختيار النظام
13.8 هل المجال الكهربائي حقيقي؟
13.9 النمذجة الحسابية للمجالات الكهربائية
الفصل الرابع عشر: المجالات الكهربائية والمادة
14.1 الجسيمات المشحونة في المادة
14.2 كيف تصبح الأشياء مشحونة
14.3 استقطاب الذرات
14.4 استقطاب العوازل
14.5 استقطاب الموصلات
14.6 حركة الشحنة في المعادن
14.7 نقل المسؤول
14.8 مسائل عملية في قياس المجال الكهربائي
الفصل الخامس عشر: المجال الكهربائي للشحنات الموزعة
15.1 قضيب رفيع مشحون بشكل موحد
15.2 إجراء حساب المجال الكهربائي
15.3 حلقة رفيعة مشحونة بشكل موحد
15.4 قرص مشحون بشكل موحد
15.5 قرصان مشحونان بشكل موحد: مكثف
15.6 قذيفة كروية من الشحنة
15.7 كرة صلبة مشحونة في كامل حجمها
15.8 المتناهية الصغر والتكاملات في العلوم
15.9 التكامل العددي ثلاثي الأبعاد مع الكمبيوتر
15.10 *دمج الغلاف الكروي
الفصل السادس عشر: الإمكانات الكهربائية
16.1 مراجعة للطاقة الكامنة
16.2 أنظمة الأجسام المشحونة
16.3 الفرق المحتمل في المجال الموحد
16.4 علامة الاختلاف المحتمل
16.5 الفرق المحتمل في المجال غير المنتظم
16.6 استقلال المسار
16.7 الإمكانات في مكان واحد
16.8 حساب الاختلافات المحتملة
16.9 الفرق المحتمل في العازل
16.10 كثافة الطاقة والمجال الكهربائي
16.11 *إمكانية الرسوم الموزعة
16.12 *دمج الغلاف الكروي
16.13 * التكامل العددي على طول المسار
الفصل 17: المجال المغناطيسي
17.1 تيار الإلكترون
17.2 الكشف عن المجالات المغناطيسية
17.3 قانون بيوت-سافارت: شحنة متحركة واحدة
17.4 التأثيرات النسبية
17.5 تيار الإلكترون والتيار التقليدي
17.6 قانون بيوت-سافارت للتيارات
17.7 المجال المغناطيسي للتوزيعات الحالية
17.8 حلقة دائرية من الأسلاك
17.9 الحساب والتصور ثلاثي الأبعاد
17.10 عزم ثنائي القطب المغناطيسي
17.11 المجال المغناطيسي للقضيب المغناطيسي
17.12 التركيب الذري للمغناطيس
17.13 *تقدير الزخم الزاوي المداري للإلكترون في الذرة
17.14 *المجال المغناطيسي للملف اللولبي
الفصل الثامن عشر: المجال الكهربائي والدوائر
18.1 الدائرة ليست في حالة توازن
18.2 التيار في أجزاء مختلفة من الدائرة
18.3 المجال الكهربائي والتيار
18.4 ما الشحنات التي تصنع المجال الكهربائي داخل الأسلاك؟
18.5 توزيعات الشحن السطحي
18.6 توصيل الدائرة: المرحلة الأولية العابرة
18.7 ردود الفعل
18.8 الشحن السطحي والمقاومات
18.9 الطاقة في الدائرة
18.10 تطبيقات النظرية
18.11 اكتشاف الشحن السطحي
18.12 *النموذج الحسابي للدائرة
الفصل 19: عناصر الدائرة
19.1 المكثفات
19.2 المقاومات
19.3 الرموز والمصطلحات التقليدية
19.4 الشغل والقدرة في الدائرة
19.5 البطاريات
19.6 الأميتر والفولتميتر والأوميتر
19.7 التحليل الكمي لدائرة RC
19.8 الانعكاس: الاتصال الكلي والجزئي
19.9 *ما هو التيار المتردد والتيار المستمر؟
19.10 *الإلكترونات في المعادن
19.11 *دائرة مقاومة معقدة
الفصل 20: القوة المغناطيسية
20.1 القوة المغناطيسية المؤثرة على شحنة متحركة
20.2 القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك يمر به تيار
20.3 الجمع بين القوى الكهربائية والمغناطيسية
20.4 تأثير هول
20.5 القوة الدافعة الكهربية المتحركة
20.6 القوة المغناطيسية في إطار مرجعي متحرك
20.7 عزم الدوران (العزم) المغناطيسي
20.8 الطاقة الكامنة لثنائي القطب المغناطيسي
20.9 المحركات والمولدات
20.10 *دراسة حالة: الشرر في الهواء
20.11 *تحولات المجال النسبي
الفصل 21: أنماط المجال في الفضاء
21.1 أنماط المجال الكهربائي: قانون غاوس
21.2 تعريف "التدفق الكهربائي"
21.3 قانون غاوس
21.4 الاستدلال من قانون غاوس
21.5 قانون غاوس للمغناطيسية
21.6 أنماط المجال المغناطيسي: قانون أمبير
21.7 معادلات ماكسويل
21.8 أجهزة أشباه الموصلات
21.9 *الصيغة التفاضلية لقانون غاوس
21.10 *الصيغة التفاضلية لقانون أمبير
الفصل 22: قانون فاراداي
22.1 المجالات الكهربائية المتعرجة
22.2 قانون فاراداي
22.3 قانون فاراداي والقوة الدافعة الكهربية المتحركة
22.4 معادلات ماكسويل
22.5 الموصلات الفائقة
22.6 الحث
22.7 * دوائر الحث
22.8 *بعض الدوائر الغريبة
22.9 *الصيغة التفاضلية لقانون فاراداي
22.10 *قاعدة لينز
الفصل 23: الإشعاع الكهرومغناطيسي
23.1 معادلات ماكسويل
23.2 المجالات التي تسافر عبر الفضاء
23.3 الشحنات المتسارعة تنتج الإشعاع
23.4 الإشعاع الكهرومغناطيسي الجيبي
23.5 الطاقة والزخم في الإشعاع
23.6 تأثيرات الإشعاع على المادة
23.7 انتشار الضوء عبر وسط ما
23.8 الانكسار: انحناء الضوء
عدسات 23.9
23.10 تكوين الصورة
23.11 *مجال الشحنة المتسارعة
23.12 *الصيغة التفاضلية لمعادلات ماكسويل