Физика теория

1. Предмет и роль физики в системе естественных наук. Физические основы механики. Физические величины и их измерение. Единицы измерения физических величин. Система единиц си.

Ответ. В переводе с греческого «физика» - наука о природе. Наряду с другими естественными науками она изучает свойства окружающего нас мира. Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас и обнаруживаемое нами посредством ощущений представляет собой материю. Физика - одна из ведущих наук о природе, изучающая наиболее простейшие и наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения. Академик А.Ф. Иоффе (1880-1960; российский физик) определил физику как науку, изучающую общие свойства и законы движения вещества и поля. В настоящее время общепризнано, что все взаимодействия осуществляются посредством полей. Неживая материя может существовать в 2-х видах: вещество и поле. К веществам относятся: атомы, молекулы и все состоящие из них тела. Поля могут быть: сильные, слабые, гравитационные, электромагнитные, поля ядерных сил. Поля могут существовать самостоятельно, независимо от частиц, их породивших. Физика тесно связана с техникой. До середины прошлого столетия связь между физикой и техникой носила такой характер, когда техника шла впереди. Создавались технические устройства, возникали технические проблемы, которые затем вызывали к жизни соответствующие физические исследования. Физика тесно связана с математикой. Без математического описания невозможен точный инженерный расчет и развитие физических теорий. Химия (неорганическая) – испытывает на себе влияние физики более, чем любая другая наука. Все химические процессы – это образование или разрушение связи между валентными электронами. В сущности, теоретическая химия – это физика. Астрономия – старше физики. Но, как наука, астрономия встала на ноги только тогда, когда физики смогли объяснить, почему планеты и звезды движутся именно так, а не иначе. Самым поразительным открытием астрономии был тот факт, что звезды состоят из тех же атомов, что и Земля. Доказано это было физиками-спектроскопистами. Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях и свойствах (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, подвижность и др.). Механизм всех биологических процессов можно понять только на молекулярном и внутриклеточном уровне. И здесь биологам не обойтись без знания физики и без физической аппаратуры, например электронных микроскопов, с помощью которых была открыта структура ДНК. Физика - база для создания новых отраслей техники, или научная база, на которой должна основываться общетехническая подготовка специалистов. Всякое изменение вообще называется движением в широком смысле слова. Простейшей формой движения является механическое движение. Оно заключается в изменении с течением времени взаимного расположения тел или частей тел друг относительно друга. Механика - часть физики, изучающая закономерности механического движения. Основные законы механики установлены итальянским физиком и астрономом Г. Галилеем (1564 - 1642) и окончательно сформулированы английским ученым И. Ньютоном (1643 - 1727). Механика Галилея-Ньютона называется классической механикой, в ней изучаются законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме (V<<с). Механика для описания движения тел в зависимости от условий конкретных задач использует разные физические модели. Простейшими моделями являются материальная точка и абсолютно твердое тело. Материальная точка - тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями до других тел. Абсолютное твердое тело - тело, деформациями которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Системой отсчета называют совокупность неподвижных друг относительно друга тел, по отношению к которой рассматривается движение, и часов, связанных с ними, отсчитывающих время. Для описания движения систему отсчета связывают с системой координат. Если это декартовая система координат, то положение частицы задается ее координатами - x, y, z. Траекторией движения МТ называется линия, которую описывает материальная точка (частица) при своем движении. В зависимости от формы траектории движение делят на: прямолинейное, криволинейное, по окружности. Физическая величина — измеряемое качество, признак или свойство материального объекта или явления, общее в качественном отношении для класса материальных объектов или процессов, явлений, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Физические величины имеют род, размер, единицу (измерения) и значение. Для обозначения физических величин применяются прописные и строчные буквы латинского или греческого алфавита. Часто к обозначениям добавляют верхние или нижние индексы, указывающие, к чему относится величина. Устойчивые, повторяющиеся во множестве опытов связи между физическими величинами, присущие самой природе, называются физическими законами. При измерении размер определяемой величины сравнивается с размером условной единицы. Результатом такого сравнения является измеренное значение величины, показывающее во сколько раз размер величины больше или меньше размера единицы. Следовательно, значение является целью и результатом измерения. Единица физической величины — физическая величина фиксированного размера, которой условно по соглашению присвоено числовое значение, равное 1. С единицей физической величины можно сравнить любую другую величину того же рода и выразить их отношение в виде числа. Применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Единицы измерения имеют присвоенные им по соглашению наименования и обозначения. Число с указанием единицы измерения называется именованным. Различают основные и производные единицы. Основные единицы в данной системе единиц устанавливаются для тех физических величин, которые выбраны в качестве основных в соответствующей системе физических величин. Так, Международная система единиц (СИ) основана на Международной системе величин, в которой основными являются семь величин: длина, масса, время, электрический ток, термодинамическая температура, количество вещества и сила света. Соответственно, в СИ основными единицами являются единицы указанных величин. Размеры основных единиц устанавливаются по соглашению в рамках соответствующей системы единиц и фиксируются либо с помощью эталонов (прототипов), либо путём фиксации численных значений фундаментальных физических постоянных. Производные единицы определяются через основные путём использования тех связей между физическими величинами, которые установлены в системе физических величин. Международная система единиц, СИ — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире — как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.