Физика, Задачи на компьютере, Кондратьев А.С., Ляпцев А.В., 2008

Физика, Задачи на компьютере, Кондратьев А.С., Ляпцев А.В., 2008.

  Пособие представляет собой сборник задач по физике, решение которых может быть выполнено с использованием персонального компьютера. Книга входит в учебно-методические комплект для школ с углубленным изучением физики (Е.И. Бутиков, А. С. Кондратьев, В.М. Уздин. Физика в 3-х т.; А. С. Кондратьев, В.М. Уздин. Сборник задач). В сборнике приведены задачи, от простых до достаточно сложных, решение которых представляет собой математическое моделирование рассматриваемых процессов или явлений. Приведен подробный разбор всех задач.
На отдельной дискете приведены программы к задачам, выполненные в среде MatLab. Эти программы помещены на сайте издательства.
Допущено УМО по направлениям педагогического образования в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению 540200 (050200) Физико-математическое образование, и учащихся школ с углубленным изучением физики.




Прохождение нейтронов через пластинку.
Условие.
На бесконечную пластинку толщиной h падает нормально к ней поток нейтронов. При столкновении с ядрами атомов вещества, входящих в состав пластинки, нейтроны могут упруго или неупруго рассеиваться, или захватываться ядром атома, с возможным делением ядра на осколки. Будем для простоты считать, что взаимодействие нейтронов с ядрами приводит только к двум результатам — упругому рассеянию или поглощению. Будем также считать, что любое направление «отскока» нейтронов от ядра одинаково вероятно. Считая, что каждый из нейтронов обладает энергией Е0, исследуйте процесс прохождения нейтронов через пластинку.

Решение.
Задачу о прохождении нейтронов через пластинку можно рассмотреть, используя так называемый метод Монте-Карло — численный метод решения математических задач при помощи моделирования случайных величин. Само название метода происходит от названия города Монте-Карло в княжестве Монако, знаменитого своими игорными заведениями. Именно игорная рулетка и является простейшим инструментом для получения случайных величин. Каждому человеку в той или иной степени знакомы понятия «вероятность» и «случайная величина». Интуитивное представление о вероятности как о частоте повторения определенных событий в принципе соответствует истинному смыслу этого понятия. Интересно, что теоретическая основа метода Монте-Карло была известна уже давно, и некоторые задачи статистической обработки различных величин решались с помощью случайных выборок, т. е. фактически методом Монте-Карло. Однако только с появлением компьютеров этот метод нашел действительно широкое распространение.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
МЕХАНИКА.
1. Динамика и законы сохранения.
1.1. Брызги от вращающегося колеса.
1.2. Фокусировка в однородном гравитационном поле.
1.3. Соударения трех шаров.
1.4. Адиабатические инварианты.
1.5. Тело, соскальзывающее с вершины полусферы.
1.6. Мертвая петля с трением.
1.7. Машина Атвуда.
1.8. Падающий карандаш.
1.9. Падающая лестница.
1.10. Разворот автомобиля при блокировке колес.
1.11. Поступательно-вращательное движение обруча по горизонтальной поверхности.
2. Колебания и волны.
2.1. Период колебаний нелинейного маятника.
2.2. Нелинейный математический маятник с затуханием.
2.3. Свободный нелинейный осциллятор.
2.4. Осциллятор с W-образным потенциалом.
2.5. Вынужденные колебания нелинейного осциллятора.
2.6. Конический маятник.
2.7. Параметрический резонанс.
2.8. Автоколебания.
2.9. Маятник под действием постоянного момента сил.
2.10. Ротатор во внешнем периодическом поле.
2.11. Эволюция волны в натянутой струне.
2.12. Эволюция волн на воде.
3. Гидростатика и гидродинамика.
3.1. Устойчивое плавание кораблика.
3.2. Жук на плавающем листе.
3.3. Полет теннисного шарика.
3.4. Полет неуправляемого планера.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И ОПТИКА.
4. Электрическое и магнитное поле.
4.1. Взаимодействие заряженных металлических сфер.
4.2. Заряженная нить в поле электрического диполя.
4.3. Магнитное поле кругового тока.
5. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.
5.1. Движение заряженной частицы в поле бесконечного проводника с током.
5.2. Движение заряженной частицы в кулоновском и однородном магнитном полях.
6. Электромагнитная индукция.
6.1. Модель электродвигателя постоянного тока.
6.2. Магнитное торможение.
6.3. Модель синхронного электродвигателя.
6.4. Модель асинхронного электродвигателя.
7. Электромагнитные колебания.
7.1. Генератор синусоидального сигнала.
7.2. Осциллятор Вандер-Поля.
8. Волновая и геометрическая оптика.
8.1. Дифракция света на щели.
8.2. Рефракция лучей света в атмосфере Земли.
8.3. Сферическая аберрация в вогнутом зеркале.
8.4. Непараксиальные лучи в тонкой линзе.
СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА.
9. Основы квантовой физики.
9.1. Корпускулярно-волновой дуализм в опыте Юнга.
9.2. Дифракция электронов на щели.
10. Молекулярно-кинетическая теория.
10.1. Закономерности флуктуаций в идеальном газе.
10.2. Статистические распределения.
10.3. Модели реальных газов.
10.4. Прохождение нейтронов через пластинку.
11. Термодинамика.
11.1. Обогрев дачных домиков.
11.2. КПД цикла из политропических процессов.
Приложение 1. Качественное исследование систем дифференциальных уравнений.
Приложение 2. Гармонический анализ колебательных и волновых процессов.
П2.1. Спектральный анализ.
П2.2. Описание волновых процессов.
П2.3. Спектральный анализ волновых процессов.
Литература.

Купить .





Теги: задачник по физике :: физика :: Кондратьев :: Ляпцев :: компьютер