Глава I. Физические основы механики

§ 1. Введение. Предмет физики. Методы физического исследования

Введение. Физика – одна из основных наук о природе. Законы физики – это законы мира, в котором мы живем. Название этой науки – «physic» - ввел древнегреческий ученый Аристотель (384-333 г.г. до н.э.). В переводе на русский язык это слово означает «природа», но под природой Аристотель понимал не просто окружающий человека мир, не естественную среду его обитания, а сущность вещей и событий – то, из чего состоит все сущее в мире, и, то как, и почему именно так, все происходит в мире.

Предмет физики. Физика изучает основные фундаментальные законы природы, т. е. наиболее простые и общие формы движения материи.

Материя – это мельчайшие элементарные частицы: протоны, нейтроны, электроны, ядра и совокупности этих и иных частиц, которые представляют собой различные тела и, кроме того, известные физические поля – гравитационное (поле тяготения) и электромагнитное.  Эти два вида материи (вещество и поле), хотя и глубоко различны по своим свойствам, неразрывно связаны друг с другом и могут переходить при определенных условиях друг в друга.

Связь и взаимодействие между частицами и телами, находящимися на каком-то расстоянии друг от друга по теории близкодействия, осуществляется особого вида материей – физическими полями.

К физическим формам движения материи относятся следующие: механические, гравитационные, тепловые, электромагнитные, атомные и ядерные.

Курс физики совместно с курсом высшей математики и теоретической механики составляет основу теоретической подготовки инженеров; без этой основы невозможна успешная деятельность инженера любого профиля. Физика наука опытная.

Методами физических исследований являются: опыт, гипотеза, теория, эксперимент.

Опыт – основной метод исследования в физике. Опыт – это наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий.

Гипотеза – научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо факта или явления. Гипотеза подтверждается опытом.

Эксперимент – научно поставленный опыт с целью проверки гипотезы.

Физическая теория – система основных идей, обобщающих опытные данные и отражающих объективные закономерности природы.

Физическая теория дает объяснения целой области явлений природы с единой точки зрения.

§ 2. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики

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. VIII век – создана паровая машина.

Начало XIX века – встал вопрос об увеличении кпд тепловых машин.

Сади Карио решил эту проблему, и его работа стала фундаментом для возникновения общего учения о передаче и превращении энергии – термодинамики.

Затем крупные физические открытия стали приводить к созданию новых отраслей техники. Академик С.И. Вавилов (1891-1955), счоветский физик и общественный деятель, сказал, что теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика глубочейшими корнями вросла в химию, геологию, астрономию, биологию и т.д.

Физика является основой многих технических наук: теоретической механики, сопромата, электротехники.

Техника стимулирует развитие физики и наоборот. Могучая ускорительная техника способствует развитию исследований по физике атомного ядра и элементарных частиц.

Содружество физики и техники приводит к сокращению временных интервалов между научными открытиями и их технической реализацией.

Фотография -110 лет

Радио – 50 лет

Транзистор – 15 лет

Лазер – 7 лет

Физика тесно связана с математикой. Без математического описания невозможен точный инженерный расчет и развитие физической теории.

Физика – база для создания новых отраслей техники, или научная база, на которой должна основываться общетехническая подготовка специалистов.

Физику подразделяют на классическую и квантовую. Начало классической физики было положено И. Ньютоном, сформировавшим основные законы механики, а завершено развитие классической физики созданием в 1905 г. А. Эйнштейном специальной теории относительности и учитывающей требования этой теории релятивисткой механики.