hrw52

FYZIKA
Vysokoökolsk· uËebnice obecnÈ fyziky
Edice P¯eklady vysokoökolsk˝ch uËebnic, svazek 1
Řídí: Doc. RNDr. Petr Dub, CSc.
Na překladu a redakci učebnice se podíleli:
RNDr. Milada Bartlová, PhD., Vysoké učení technické v Brně (kap. 22, 23)
RNDr. Zdeněk Bochníček, PhD., Masarykova univerzita Brno (kap. 1, 2, 3, 10)
Doc. Ing. Libor Dědek, CSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 32, 33)
Prof. RNDr. Ludmila Eckertová, CSc., Univerzita Karlova Praha (kap. 34)
Doc. RNDr. Antonín Havránek, CSc., Univerzita Karlova Praha (kap. 13, 15)
Prof. RNDr. Václav Holý, CSc., Masarykova univerzita Brno (kap. 9, 11, 12)
RNDr. Michal Horák, CSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 27, 28)
RNDr. Karel Houfek, Univerzita Karlova Praha (kap. 20)
Doc. RNDr. Petr Chvosta, CSc., Univerzita Karlova Praha (kap. 16, 17)
Prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 37); redakce kap. 34–38
Prof. RNDr. Michal Lenc, PhD., Masarykova univerzita Brno (kap. 43, 44, 45)
Doc. RNDr. Bohumila Lencová, CSc., Akademie věd ČR Brno (kap. 39); redakce kap. 39–45
Prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 36)
RNDr. Vladimír Mitvalský, Vysoké učení technické v Brně (kap. 31)
Doc. RNDr. Jana Musilová, CSc., Masarykova univerzita Brno (kap. 4–8); redakce kap. 1–12
Doc. RNDr. Vladislav Navrátil, CSc., Masarykova univerzita Brno (kap. 29, 30)
Prof. RNDr. Jan Novotný, CSc., Masarykova univerzita Brno (kap. 38)
Doc. RNDr. Jan Obdržálek, CSc., Univerzita Karlova Praha (kap. 14, 18, 19, 21); redakce kap. 13–21
RNDr. Jiří Spousta, PhD., Vysoké učení technické v Brně (kap. 40, 41)
Doc. RNDr. Jiří Světlík, CSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 35)
Doc. RNDr. Tomáš Šikola, CSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 42)
Doc. RNDr. Marian Štrunc, CSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 26); redakce kap. 22–33
Prof. RNDr. Pavel Tománek, CSc., Vysoké učení technické v Brně (kap. 24)
RNDr. Vladimír Zdražil, PhD., Vysoké učení technické v Brně (kap. 25, 26)
Hlavní redaktor českého překladu Doc. RNDr. Jan Obdržálek, CSc.
DAVID HALLIDAY–ROBERT RESNICK–JEARL WALKER
FYZIKA
Vysokoökolsk· uËebnice obecnÈ fyziky
RedakceËeskÈhop¯ekladu
PetrDub,Ji¯ÌKomrska,BohumilaLencov·,
JanaMusilov·,JanObdrû·lekaMarianätrunc
VysokÈuËenÌtechnickÈvBrnÏ--NakladatelstvÌVUTIUMaPROMETHEUSPraha
Projekt vydání českého překladu je věnován 100. výročí založení Vysokého učení technického v Brně.
Koordinace projektu Alena Mizerová
Jednota českých matematiků a fyziků doporučuje používat
tuto učebnici pro základní kurz fyziky na vysokých školách
Diskuse ke knize http://www.vutbr.cz/nakl/fyzika
Přeloženo z anglického originálu Fundamentals of Physics,
Fifth Editon Extended, 1997, John Wiley & Sons, Inc.,
s přihlédnutím k 6. vydání z roku 2001
All rights reserved. Authorized translation from the English
language edition published by John Wiley & Sons, Inc.
Všechna práva vyhrazena. Autorizovaný překlad anglického vydání
publikovaného nakladatelstvím John Wiley & Sons, Inc. Žádná část
díla nesmí být reprodukována nebo kopírována v podobě mechanické,
elektronické, anebo šířena jakýmkoli jiným informačním systémem
bez předchozího souhlasu majitelů autorských práv.
Copyright © 1997 by John Wiley & Sons, Inc.
© 2000, Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM
Translation © 2000, J. Komrska, B. Lencová, J. Musilová, J. Obdržálek, M. Štrunc a kol.
Editors © 2000, P. Dub, J. Komrska, B. Lencová, J. Musilová, J. Obdržálek a M. Štrunc
Pevnávazba:
ISBN80-214-1869-9 (VUTIUM)
ISBN81-7196-214-7 (PROMETHEUS)
Brožovaný komplet:
ISBN80-214-1868-0 (VUTIUM)
ISBN81-7196-213-9 (PROMETHEUS)
P¯edmluva k ËeskÈmu vyd·nÌ
Abychom něčemu porozuměli, musíme to roztrhat na kousky a ty
znovu sestavit do podoby, která nás uspokojí. Bude se nejspíš lišit
od původního tvaru už vzhledem k růzností našich myslí. Naše
syntéza je však výsledkem vlastního úsilí, studia a mnoha diskusí
a musíme za nipřevzít osobní zodpovědnost.
J. G. Synge
(z předmluvy ke knize Relativity: The Special Theory)
Učebnice Davida Hallidaye a Roberta Resnicka Physics for Students of Science
and Engineering vyšla poprvé v roce 1960. Od té doby je s úpravami, které odrážejí
vývoj fyziky a její výuky, opakovaně vydávána a stala se jednou z nejužívanějších
učebnic úvodních kurzů nejen v USA, ale i v jiných zemích. Je to nejspíše přiměře-
nostívýkladu,takdůležitounazačátkustudia,amnožstvímvskutkudobrýchpříkladů,
včetně kvalitativních. Názorný výklad, který vychází z konkrétních situací a problé-
mů, není přetěžován matematikou, a je posilován řešenými příklady a kontrolními
otázkami vhodně zařazovanými do textu. Poslední tři vydání, na nichž se podílí Jearl
Walker, zdařile rozvíjejí kvalitativní uvažování, tolik potřebné pro pochopení fyziky.
Student se připravuje k řešení příkladů i složitějších problémů na konci kapitol tak,
aby vycházel z fyzikální představy, a nikoli z formálního užití vzorců.
Při tomto českém překladu jsme vycházeli z 5. vydání originálu. Naše učebnice
všaknenídoslovnýmpřekladem.Tam,kdejsmetopovažovalizavhodné,jsmepřihlí-
želike4.azejménaknejnovějšímu6.vydání,kterévyšlovdobědokončováníčeského
překladu. V některých místech jsme původní text výrazněji upravili nebo doplnili.
O změnách jsme informovali nakladatelství John Wiley & Sons a jednoho z autorů
prof. Jearla Walkera, který nám poskytl svůj souhlas a jemuž srdečně děkujeme za
jeho zájem o české vydání.
Americkéučebnicemajíblízkokživéhovorovéřečiazpůsobvyjadřováníautorů
(zvláštěvúvodníchčástechkapitol,kdemápůsobitpředevšímmotivačně)jevolnější,
než jak jsme zvyklí z tradiční české studijní literatury. Tyto rysy užitečné v úvodní
učebnici jsme se snažili zachovat. Všichni, kdo jsme se na českém vydání podíleli,
jsme si dali hodně práce, abychom udrželi věcnou správnost a přitom zachovali
názornost a srozumitelnost výkladu. Úkol to byl mnohem těžší, než jsme si mysleli
před zahájením práce. Byla to pro nás i lekce vzájemného tříbení názorů a tolerance.
PřipřípravěčeskéhopřekladujsmesimnohokrátpřipomnělimyšlenkuJ.L.Syngeho,
která ostatně platí pro každé poctivé studium, pro každé trpělivé poznávání.
Předkládaná učebnice pokrývá celý kurz obecné fyziky, klasické i moderní, na
vysoké škole. Je zvláště vhodná pro inženýrské a přírodovědné obory, bude jí však
rozumětistředoškolskýstudentzajímajícíseofyziku.Všemčtenářůmdoporučujeme
začít článkem „Jak pracovat s touto knihou“.
Doufáme, že vám učebnice usnadní spletitou a dlouhou cestu hledání jednodu-
chého ve složitém, že vám pomůže vytvořit si výstižný obraz o fyzice, porozumět jí
a naučit se ji užívat. Atquoteright vám kniha přinese úspěch při studiu i radost z dobrodružství
poznání.
Petr Dub Jan Obdržálek
v
PodÏkov·nÌ
Vydavateléděkují všem,kteří se na vzniku českéhovydání podíleli.Za vstřícnýpřístup panu JosephuGrossovi a paní
RoseGonzalezznakladatelstvíJohnWiley&Sons;prof.RNDr.IvanuŠantavému,CSc.,aRNDr.VladimíruMitvalskému
za cenné konzultace, RNDr. Janě Vláškové za nevšední pečlivost a důslednost při sjednocování rukopisu a redakci textu,
PhDr. Miloslavě Hruškové za jazykovou revizi, RNDr. Janě Pavlíkové za pomoc při čtení korektur 3. části, RNDr. Karlu
Houfkovi za odbornou i technickou pomoc ve 2. části, Hynku Němcovi za provedení mnoha úprav a změn v textu
i vobrázcíchpřivšechkorekturách,RNDr.KarluHorákovi,CSc.,zatrpělivostapreciznostpřigrafickématypografickém
zpracování učebnice, Ing. Jaromíru Pěnčíkovi za pochopení finanční náročnosti realizace projektu a v neposlední řadě
i pracovníkům Tiskáren v Havlíčkově Brodě za profesionální zaujetí při polygrafickém zpracování knihy.
Projekt českého vydání učebnice jako součást akcí věnovaných 100. výročí založení Vysokého učení technického
v Brně podpořilo Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR. K podpoře se přihlásili také partneři VUT v Brně:
http://www.abb.cz http://www.autocont.cz http://www.avaya.cz
http://www.cez.cz http://www.imos.as http://www.mittag.cz http://www.siemens.cz
vi
PodÏkov·nÌ autor˘ uËebnice
Učebnice přináší mnohem více příspěvků k osvětlení
tématu, než by mohl kterýkoliv z autorů vytvořit samo-
statně.J. Richard Christman (U.S.Coast Guard Academy)
nám i tentokrát vytvořil množství dobrých dodatků. Jeho
znalost naší knihy a doporučení jsou pro studenty i pro
učitele nedocenitelné. James Tanner (Georgia Institute of
Technology) a Gary Lewis (Kennesaw State College) nám
poskytlimodernísoftware,zcelavyhovujícícvičenímapří-
kladům v textu. J. Richard Christman (U.S. Coast Guard
Academy) a Glen Terrell (University of Texas, Arlington)
poskytli příklady v částech textu, týkajících se počítačo-
vých či na počítačích vytvořených výpočtů. Jerry Shi (Pa-
sadenaCityCollege)seujalherkulovskéhoúkoluvypraco-
vat řešení ke všem cvičením a úlohám uvedeným v textu.
Děkujeme Johnu Merrillovi (Brigham Young University)
a Edwardu Derringhovi (Wentworth Institute of Techno-
logy) za množství užitečných připomínek. Děkujeme také
GeorgiW.Huklovi(Oxnard,California)zakontroluspráv-
ných odpovědí na konci knihy.
Jsme velmi rádi, že nám vydavatelství John Wiley po-
skytlo značnou organizační pomoc a podporu prostřednic-
tvímnašehopředchozíhoredaktoraCliffaMillse,kterýřídil
naše úsilí a byl nám soustavnou oporou. Když byl Cliff
vnakladatelstvípověřenjinýmiúkoly,nalezlijsmekompe-
tentní náhradu pro dokončení díla v jeho nástupci Stuartu
Johnsonovi. Rachel Nelson koordinovala redigování textu
apředtiskovoupřípravu.VedoucímarketinguCatherineFa-
duska i její kolega Ethan Goodman věnovali publikaci své
neúnavné úsilí. Jennifer Bruer připra