ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2019
Просмотров: 18807
Скачиваний: 11
Усі явища природи відбуваються в певній>Ьослідовності і мають скінчен-
ну тривалість.
Час
визначає послідовність явищ природи і їх відносну
тривалість. Отже, простір і час не існують самі собою, у відриві від мате-
рії, і матерія не існує поза простором і часом.
Загальною мірою різних форм руху матерії є енергія. Якісно різні фі-
ІМЧНІ
форми руху матерії здатні перетворюватись одні в одних, але саму
ма терію не можна знищити і створити. До такого висновку дійшли ще
античні філософи-матеріалісти. Отже,
фізика - наука, яка вивчає найпростіші і водночас найзагальніші
закономірності явищ природи, властивості і будову матерії та закони її
руху.
Фізика - основа природознавства. Вона належить до точних наук і ви-
вчає кількісні закономірності явищ. Фізика - наука експериментальна, її
закони базуються на фактах, встановлених дослідним шляхом. Факти за-
пишаються, а їх пояснення іноді змінюється з історичним розвитком нау-
ки, в процесі дедалі глибшого розуміння основних законів природи.
Поняття про фізичну картину світу
З нагромадженням експериментальних даних поступово ви-
мальовувалась і формувалась велична і складна картина навколишнього
світу в цілому.
Наукові пошуки і дослідження, проведені протягом багатьох століть,
дали можливість І. Ньютону (1643 - 1727) відкрити і сформулювати фун-
даментальні закони механіки - науки про механічний рух матеріальних тіл
і взаємодії між ними, які при цьому відбуваються. На той час закони Нью-
тона були такими всеосяжними, що лягли в основу побудови так званої
механічної картини світу
, за якою всі тіла мають складатися з абсолютно
твердих частинок, що перебувають у безперервному русі. Тіла взаємодіють
між собою за допомогою сил тяжіння (гравітаційних сил). Усе розмаїття
навколишнього світу, за Ньютоном, полягало у відмінності руху частинок.
Механічна картина світу панувала доти, поки Дж. Максвелл (1873) не
сформулював рівняння, які описують основні закономірності електромаг-
нітній явищ. Ці закономірності не можна було пояснити з точки зору ме-
ханіки Ньютона. На відміну від класичної механіки, де припускається, що
тіла взаємодіють миттю (теорія далекодії), теорія Максвелла твердила, що
взаємодія відбувається із скінченною швидкістю, яка дорівнює швидкості
світла у вакуумі, за допомогою електромагнітного поля (теорія близько-
дії). Створення спеціальної теорії відносності - нового вчення про простір
і час - дало можливість повністю обґрунтувати електромагнітну теорію.
До складу всіх без винятку атомів входять електрично заряджені час-
тинки. За допомогою електромагнітної теорії можна пояснити природу
5
сил, які діють усередині атомів, молекул і макроскопічних тіл. Це поло-
ження покладено в основу створення
електромагнітної картини світу,
за якою всі явища, що відбуваються в навколишньому світі, намагалися
пояснити за допомогою законів електродинаміки. Проте пояснити будову
і рух матерії тільки електромагнітними взаємодіями не вдалося.
Дальший розвиток фізики показав, що, крім гравітаційної і електрома-
гнітної, є й інші типи взаємодій. Перша половина XX ст. позначилась ін-
тенсивними дослідженнями будови електронних оболонок атомів і тих
закономірностей, які керують рухом електронів у атомі. Це спричинило
виникнення нової галузі фізики - квантової механіки. У квантовій механіці
використано поняття
дуалізму
: рухома матерія є водночас і речовиною, і
полем, тобто має одночасно корпускулярні і хвильові властивості. У класич-
ній фізиці матерія - завжди або сукупність частинок, або потік хвиль.
Розвиток ядерної фізики, відкриття елементарних частинок, дослі-
дження їхніх властивостей і взаємоперетворень зумовили встановлення
ще двох типів взаємодій, які назвали
сильними
і
слабкими.
О т е , сучасною
фізичною картиною світу передбачено чотири типи взаємодії: сильна (ядер-
на), електромагнітна, слабка і гравітаційна. Сильна взаємодія забезпечує
зв'язок нуклонів у ядрі. Слабка взаємодія проявляється в основному під
час розпаду елементарних частинок. Отже, вчення про будову матерії
тепер є атомістичним, квантовим, релятивістським. У ньому застосовують
статистичні уявлення.
Фізика і техніка
Техніка - вся сукупність засобів і пристроїв, створених лю-
диною, яка сприяє вищій продуктивності праці, - ґрунтується на науці.
Техніка спирається на фундаментальні відкриття всіх наук, зокрема
природознавства. Коли фізики відкривали яке-небудь явище і могли
керувати ним, відразу ж з'являлися спеціалісти, які мали на практиці
застосовувати набугі відомості. Так виникли окремі галузі техніки (тепло,
електро- і радіотехніка, електроніка, ядерна техніка тощо).
Найбурхливіший прогрес техніки, пов'язаний з розвитком фізики, від-
бувається з кінця XVIII ст., коли на алтайських заводах геніальний росій-
ський механік І.І. ГІолзунов (1728-і 766) збудував пароатмосферну машину
безперервної дії. Універсальний паровий двигун створив англійський вина-
хідник Дж. Уатт (1736-1819). Парові машини працювали на багатьох заводах
і фабриках, надавали руху колесам пароплавів, створювались перші парово-
зи. Настала епоха пари. З фізики виділилась нова наука - термодинаміка.
Кінець XIX і початок XX ст. були ознаменовані безліччю відкриттів у
галузі вивчення електромагнітних явищ. Велике значення для розвитку
техніки мало відкриття італійськими вченими Л. Гальвані (1737-1798) і
6
А Вольтою (1745-1827) електричного струму і створення гальванічних
батарей. В. В. Петров (1761-1834) відкрив і дослідив електричну дугу.
У
1889 р. німецький фізик Г. Р. Герц (1857-1894) експериментально ви-
явив електромагнітні хвилі, а в 1895 р. О. С. Попов (1859-1906) вперше
використав електромагнітні хвилі для бездротового зв'язку. Настав час
електрики. З фізики виділились електро- і радіотехніка, інші науки.
З другої чверті XX ст. відбувається дальше революційне перетворення
фізики, пов'язане з пізнанням структури атомного ядра і процесів, які
відбуваються в ньому. Важливим результатом цього етапу було відкриття
поділу атомного ядра. У 1939 - 1945 рр. уперше вивільнено ядерну енер-
гію за допомогою ланцюгової реакції поділу
235
ІХ У 1954 р. в СРСР поча-
ла діяти перша атомна електростанція (м. Обнінськ). У 1952 р. здійснено
реакцію термоядерного синтезу. Створено атомні криголами і підводні
човни, дають струм атомні електростанції. Тому XX ст. називають атом-
ним, але це століття називають і космічним.
Під керівництвом С. П. Корольова (1907-1966) 4 жовтня 1957 р. в ко-
лишньому СРСР було виведено на орбіту перший штучний супутник Зем-
лі, а 12 квітня 1961 р. Ю. О. Гагарін на кораблі "Восток" здійснив перший у
світі космічний політ. Почалася епоха освоєння космосу, людина вийшла за
межі Землі.
Теорії і методи фізики значною мірою використовують в астрономії,
хімії, біології, геології та інших природничих науках. Теорія відносності і
квантова механіка пояснили ряд явищ у Всесвіті. Метод мічених атомів
застосовують для вивчення хімічних реакцій. Молекулярна і атомна фізи-
ка входять до різних галузей біологічної науки. Досягнення фізики широ-
ко використовують у радіоелектроніці, ядерній енергетиці, ракетній і на-
півпровідниковій техніці, автоматиці і телемеханіці, обчислювальній і кон-
і рол ьно-вимірювальній техніці.
Фізичні поняття - найпростіші та водночас основоположні і загальні в
природознавстві (простір, час, рух, маса, робота, енергія тощо). Фізичні
закони (такі, наприклад, як закони збереження енергії), висновки, наслід-
ки з фізичних теорій мають глибокий філософський зміст.
Одиниці фізичних величин
Одиницю будь-якої фізичної величини, взагалі кажучи, мож-
на встановити довільно. Але якщо одиниці всіх фізичних величин устано-
вити незалежно одну від одної, то до формул, які пов'язують різні фізичні
величини, треба вводити багато перевідних коефіцієнтів, що ускладнить
як самі формули, так і обчислення. К. Гаусе показав, що для побудови
системи одиниць фізичних величин досить узяти кілька незалежних одна
7
від одної одиниць. Ці одиниці називають
основними.
Одиниці фізичних
величин, які визначають, користуючись рівняннями, за допомогою основ-
них одиниць, називають
похідними.
Сукупність основних і похідних одиниць називають системою одиниць.
При виборі основних одиниць треба враховувати таке.
1. Визначення основних теоретичних одиниць мають охоплювати фі-
зичний зміст кожної з них, не допускаючи різних тлумачень.
2. Основні теоретичні одиниці мають бути встановлені так, щоб можна
було з великою точністю виготовити еталони і взірцеві практичні міри.
Залежно від тог о, які фізичні величини взято за основні і які одиниці вста-
новлено для їх вимірювання, можна утворити ті чи інші системи одиниць.
Багато держав, виходячи з одиниць, які історично склалися в них, ство-
рили свої системи одиниць, що призвело до серйозних утруднень у між-
народній торгівлі, обміні новинами в галузі науки і техніки.
Питання про створення універсальної системи одиниць обговорювалось
на IX (1948), X (1954), XI (жовтень 1960) Генеральних конференціях з мір і
ваги (ГКМВ). На XI ГКМВ було прийнято рішення про встановлення для
міжнародних зносин практичної системи одиниць, яка дістала скорочене
міжнародне найменування 81, в російській транскрипції СИ, в українській -
СІ. Цю систему було уточнено на наступних ХИ-ХУ ГКМВ.
Міжнародна система одиниць складається з 7 основних одиниць, 2 до-
даткових і великої кількості похідних одиниць.
За основні взято такі одиниці.
Метр - довжина шляху, що проходить світло у вакуумі за 1/299 792 458 с.
Кілограм - одиниця маси - дорівнює масі міжнародного прототипу
кілограма.
Секунда - час, який дорівнює 9 192 631 770 періодам випромінювання,
що відповідає переходу між двома надтонкими рівнями основного стану
атома цезію-133.
Ампер - сила незмінюваного струму, який при проходженні по двох
паралельних прямолінійних провідниках нескінченної довжини і дуже ма-
лої площі поперечного перерізу, розміщених у вакуумі на відстані 1 м один
від одного, спричинив би на кожній ділянці провідника 1 м завдовжки си-
лу взаємодії, яка дорівнює 2-10~
7
Н.
Кельвін - одиниця температури, яка дорівнює 1/273,16 термодинаміч-
ної температури потрійної точки води.
Моль - кількість речовини системи, яка містить стільки ж структур-
них елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг.
Кандела - сила світла, що випромінюється з поверхні площею 1/600 000 м
повного випромінювання у перпендикулярному напряліку при температурі
випромінення, яка дорівнює температурі твердіння платини при тиску
101 325 Па.
8
МШІ/КІІІІКИ
і приставки СІ для утворення десяткових І
ДОЛЬНИХ ОДИНИЦЬ
ЛІ ііожннк
Приставка
Позначення приставки
Множник
Приставка Позначення приставки
І()
1К
скса
Е
10-'
деци
д
ІО
13
пета
П
1(Г
2
санти
с
ІО
12
тера
Т
10
3
мілі
м
10"
гіга
г
10
6
мікро
мк
І о
6
мега
М
10
9
нано
Н
10'
кіло
к
ю-'
2
гііко
п
10
2
гекто
г
10"
15
фемто
ф
10
і
дека
да
10
ій
агго
а
Для утворення похідних одиниць з основних використовують визна-
чальні рівняння зв'язку між величинами. Вважають, що числові коефіцієн-
іі! в них дорівнюють 1, а величини виражають в основних одиницях СІ.
Деякі похідні одиниці, що дістали спеціальні назви, можна використати
дня утворення інших похідних одиниць СІ. Скорочені позначення оди-
ниць., названих на честь учених, пишуть з великої букви.
Спеціальні найменування, присвоєні ГКМВ, обов'язкові для застосу-
вання. Так, для роботи та енергії треба застосовувати одиницю джоуль
(Дж), а не ньютон-метр (Н * м), хоч 1 Н • м = 1 Дж.
Вимірювання фізичних величин
Фізика - дослідна наука, тому вміння спостерігати фізичні
процеси і вимірювати різні фізичні величини набуває особливого значення.
Усі зміни, які відбуваються під час фізичних явищ, оцінюють кількіс-
но за допомогою вимірювань.
Виміряти величину - означає порівняти її з однорідною величи-
ною, яку умовно взято за одиницю вимірювання.
Основним завданням фізичного досліду є визначення числових зна-
чені, фізичних величин і встановлення кількісних залежностей між ними.
Процес виконання досліду складається з вимірювань величин і обробки
результатів вимірювання. Вимірювання класифікують за ознаками.
/. Прямі вимірювання, під час яких числове значення вимірюваної вели-
чини дістають або безпосереднім порівнянням з мірою (наприклад, дов-
чений, маси), або за допомогою приладів, градуйованих в одиницях вимі-
рюваної величини (наприклад, сила струму, освітленість).
2. Непрямі вимірювання, під час яких визначають деякі величини,
ш язані певною закономірністю з вимірюваною величиною, і за ними об-
числюють вимірювану величину.
Наприклад, для визначення швидкості
вимірюють шлях 5 і час
і
проходження цього шляху, потім обчислюють
ШВИДКІСТЬ
V = З/1.
9