The Britannica Guide to Heat, Force, and Motion

TITLE......Page 4
COPYRIGHT......Page 5
CONTENTS......Page 6
INTRODUCTION......Page 13
CHAPTER 1 THERMODYNAMICS: THE LAWS OF ENERGY AND WORK......Page 22
THERMODYNAMIC STATES......Page 24
THERMODYNAMIC EQUILIBRIUM......Page 25
TEMPERATURE......Page 26
WORK AND ENERGY......Page 27
TOTAL INTERNAL ENERGY......Page 29
THE FIRST LAW OF THERMODYNAMICS......Page 30
HEAT ENGINES......Page 31
ISOTHERMAL AND ADIABATIC PROCESSES......Page 33
THE SECOND LAW OF THERMODYNAMICS......Page 34
ENTROPY......Page 35
EFFICIENCY LIMITS......Page 36
ENTROPY AND THE ARROW OF TIME......Page 38
OPEN SYSTEMS......Page 40
THERMODYNAMIC POTENTIALS......Page 41
GIBBS FREE ENERGY AND CHEMICAL REACTIONS......Page 45
ENTHALPY AND THE HEAT OF REACTION......Page 46
CHAPTER 2 THERMODYNAMICS: SYSTEMS AT WORK......Page 49
WORK OF EXPANSION AND CONTRACTION......Page 50
EQUATIONS OF STATE......Page 51
HEAT CAPACITY AND SPECIFIC HEAT......Page 53
HEAT CAPACITY AND INTERNAL ENERGY......Page 55
ENTROPY AS AN EXACT DIFFERENTIAL......Page 58
THE CLAUSIUS-CLAPEYRON EQUATION......Page 61
CHAPTER 3 THE LAWS OF FORCE AND MOTION......Page 64
ORIGINS AND FOUNDATIONS......Page 66
UNITS AND DIMENSIONS......Page 71
VECTORS......Page 73
NEWTON’S LAWS OF MOTION AND EQUILIBRIUM......Page 77
UNIFORM MOTION......Page 80
FALLING BODIES AND UNIFORMLY ACCELERATED MOTION......Page 81
SIMPLE HARMONIC OSCILLATIONS......Page 84
DAMPED AND FORCED OSCILLATIONS......Page 90
PROJECTILE MOTION......Page 94
MOTION OF A PENDULUM......Page 96
CIRCULAR MOTION......Page 100
CIRCULAR ORBITS......Page 105
ANGULAR MOMENTUM AND TORQUE......Page 107
CENTRE OF MASS......Page 110
CONSERVATION OF MOMENTUM......Page 114
COLLISIONS......Page 117
RELATIVE MOTION......Page 121
COUPLED OSCILLATORS......Page 123
STATICS......Page 127
ROTATION ABOUT A FIXED AXIS......Page 131
ROTATION ABOUT A MOVING AXIS......Page 135
CENTRIFUGAL FORCE......Page 139
CORIOLIS FORCE......Page 141
SPINNING TOPS AND GYROSCOPES......Page 143
ANALYTIC APPROACHES......Page 147
CONFIGURATION SPACE......Page 149
THE PRINCIPLE OF VIRTUAL WORK......Page 151
LAGRANGE’S AND HAMILTON’S EQUATIONS......Page 152
CHAPTER 6 SOLIDS......Page 155
CONCEPTS OF STRESS, STRAIN, AND ELASTICITY......Page 159
BEAMS, COLUMNS, PLATES, AND SHELLS......Page 162
THE GENERAL THEORY OF ELASTICITY......Page 164
WAVES......Page 167
STRESS CONCENTRATIONS AND FRACTURE......Page 168
DISLOCATIONS......Page 170
CONTINUUM PLASTICITY THEORY......Page 171
VISCOELASTICITY......Page 175
COMPUTATIONAL MECHANICS......Page 176
CHAPTER 7 STRESS AND STRAIN......Page 178
LINEAR AND ANGULAR MOMENTUM PRINCIPLES: STRESS AND EQUATIONS OF MOTION......Page 179
STRESS......Page 182
EQUATIONS OF MOTION......Page 185
PRINCIPAL STRESSES......Page 186
STRAIN......Page 187
STRAIN-DISPLACEMENT RELATIONS......Page 188
SMALL-STRAIN TENSOR......Page 190
FINITE DEFORMATION AND STRAIN TENSORS......Page 192
STRESS-STRAIN RELATIONS......Page 193
LINEAR ELASTIC ISOTROPIC SOLID......Page 195
THERMAL STRAINS......Page 196
ANISOTROPY......Page 197
THERMODYNAMIC CONSIDERATIONS......Page 199
FINITE ELASTIC DEFORMATIONS......Page 200
INELASTIC RESPONSE......Page 201
EQUATIONS OF MOTION OF LINEAR ELASTIC BODIES......Page 205
LINEAR ELASTIC BEAM......Page 206
FREE VIBRATIONS......Page 209
BUCKLING......Page 211
CHAPTER 8 LIQUIDS AT REST......Page 213
BASIC PROPERTIES OF FLUIDS......Page 214
HYDROSTATICS......Page 219
DIFFERENTIAL MANOMETERS......Page 220
ARCHIMEDES’ PRINCIPLE......Page 222
SURFACE TENSION OF LIQUIDS......Page 223
BERNOULLI’S LAW......Page 227
WAVES ON SHALLOW WATER......Page 233
COMPRESSIBLE FLOW IN GASES......Page 236
STRESSES IN LAMINAR MOTION......Page 241
BULK VISCOSITY......Page 246
MEASUREMENT OF SHEAR VISCOSITY......Page 247
NAVIER-STOKES EQUATION......Page 249
POTENTIAL FLOW......Page 250
POTENTIAL FLOW WITH CIRCULATION: VORTEX LINES......Page 253
WAVES ON DEEP WATER......Page 256
BOUNDARY LAYERS AND SEPARATION......Page 261
DRAG......Page 265
LIFT......Page 269
TURBULENCE......Page 272
CONVECTION......Page 275
CHAPTER 10 GRAVITY: THE FORCE OF ATTRACTION......Page 277
EARLY CONCEPTS......Page 278
NEWTON’S LAW OF GRAVITY......Page 279
POTENTIAL THEORY......Page 287
VARIATIONS DUE TO LOCATION AND TIME......Page 291
MEASUREMENTS OF G......Page 292
GRAVIMETRIC SURVEYS AND GEOPHYSICS......Page 295
THE MOON AND THE PLANETS......Page 296
FIELD THEORIES OF GRAVITATION......Page 298
GRAVITATIONAL FIELDS AND THE THEORY OF GENERAL RELATIVITY......Page 301
THE PATHS OF PARTICLES AND LIGHT......Page 304
GRAVITATIONAL RADIATION......Page 305
SOME ASTRONOMICAL ASPECTS OF GRAVITATION......Page 308
EXPERIMENTAL STUDY OF GRAVITATION......Page 309
THE INVERSE SQUARE LAW......Page 311
THE PRINCIPLE OF EQUIVALENCE......Page 314
THE CONSTANT OF GRAVITATION......Page 316
FUNDAMENTAL CHARACTER OF G......Page 318
CONCLUSION......Page 319
LUDWIG EDUARD BOLTZMANN......Page 321
SADI CARNOT......Page 322
HENRY CAVENDISH......Page 326
RUDOLF CLAUSIUS......Page 328
GUSTAVE-GASPARD CORIOLIS......Page 329
GALILEO......Page 330
SOPHIE GERMAIN......Page 335
J. WILLARD GIBBS......Page 337
SIR WILLIAM ROWAN HAMILTON......Page 339
HERMANN VON HELMHOLTZ......Page 341
ROBERT HOOKE......Page 346
WILLIAM THOMSON, BARON KELVIN......Page 347
JOHANNES KEPLER......Page 352
JOSEPH-LOUIS LAGRANGE......Page 356
HORACE LAMB......Page 359
JAMES CLERK MAXWELL......Page 360
ISAAC NEWTON......Page 363
LUDWIG PRANDTL......Page 368
WILLIAM JOHN MACQUORN RANKINE......Page 369
BENJAMIN THOMPSON......Page 370
GLOSSARY......Page 372
THERMODYNAMICS......Page 377
SOLIDS MECHANICS......Page 378
FLUID MECHANICS......Page 380
GRAVITATION......Page 381
INDEX......Page 383