Лекция 1. Введение

Предмет физики. Методы физического исследования. Связь физики с другими науками и техникой.

Физика есть наука о наиболее общих свойствах и формах движения материи.

Следовательно, задача физики заключается в изучении строения материи и форм ее движения (а именно: механического, молекулярного, теплового, электромагнитного, внутриатомного и внутриядерного) с целью открытия объективных законов природы для использования в интересах человека.

Чтобы выполнить задачу физики, необходимы методы исследований, позволяющие этого добиться.

Французский материалист-просветитель ДенДидрв работе «Мысли к объяснению природы» так характеризовал путь научного познания: «Мы располагаем тремя главными средствами исследования: наблюдением природы, размышлением и экспериментом. Наблюдение собирает факты; размышление их комбинирует; опыт проверяет результат комбинаций. Необходимы прилежание для наблюдения природы, глубина для размышления и точность для опыта».

Методы исследований:

• а) экспериментальный;
• б) теоретический.

Основным методом исследования в физике является эксперимент (опыт), т. е. наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий.

Физика всегда и всегда будет наукой опытной. Любое физическое исследование начинается с опыта и опытом заканчивается.

Данные новых опытов уточняют физические законы и границы их применимости, уточняют физические теории.

Эксперименты проводятся с помощью физических моделей. Физической моделью называется схематизация изучаемых явлений, характеризующих процесс или свойства тел. В свою очередь свойства тел характеризуются физическими величинами.

Физическими величинами называются характеристики процессов или свойств тел, которые могут быть определены количественно с помощью тех или иных измерений.

Из курса «математическая обработка результатов измерений» вы уже знаете, что измерения могут быть произведены всегда лишь с ограниченной точностью, вследствие несовершенства измерительных приборов.

МОРИ: «Измерением называется нахождение значений физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств».

Точность измерения физических величин повышается по мере развития техники.

Физика тесно связана с другими науками, такими как:

• — математика;
• — астрономия;
• — химия, геология;
• — философия и др.

Как отметил в одной из своих статей академик С. И. Вавилов «Предельная общность значительной части содержания физики, ее фактов и законов искони сближала физику с философией… Иногда физические утверждения по своему характеру таковы, что их трудно отличить и отделить от философских утверждений и физик обязан быть философом» ([1], с.11).

Особое место занимает использование в физике математики, т.к. физические законы обычно выражаются в виде математических зависимостей между физическими величинами.

Математический аппарат позволяет не только выражать количественно физические зависимости, но и исследовать их.

Пример: ([??], № 1,32) Мяч бросили с начальной скоростью v0 под углом к горизонту. Требуется, допустим, найти: на каком максимальном расстоянии Sxmax от места бросания мяч (диск, копье, ядро, граната) упадет на землю.

Sxmax = sin 2.

Sуmax при:

• а) v0max (при обеспечении максимального значения начальной скорости);
• б) = 45 sin 2 = sin 90 = 1;
• в) S = f (g) (Ташкент-Москва).

На стыке наук возникли новые:

• — астрофизика;
• — геофизика;
• — химическая физика;
• — биофизика и др.

Физика тесно связана с техникой.

Развитие физики движет НТП, ускоряет техническое развитие. В свою очередь развитие техники ускоряет развитие физики.

На основе физических достижений появляются новые разделы техники.

Например, при математическом описании колебательного движения. Анализ этих уравнений может привести к неожиданным новым физическим зависимостям, позволяющим, допустим, выйти на меры борьбы с такими отрицательными явлениями как:

• — резонанс;
• — флаттер;
• — бафтинг.
• * открытие Фарадеем электромагнитной индукции привело к появлению электротехники;
• * достижения в оптике — к оптическая техника;
• * достижения в нелинейной оптике — лазерная техника;
• * успехи в атомной и ядерной физике — к появлению атомной (ядерной) энергетики;
• * развитие физики твердого тела, полупроводников — полупроводниковая техника;
• * гидродинамика и гидростатика — к аэродинамике и динамике стратостатов и космических кораблей, а также кораблей и подводных лодок.