130

Введение

Среди многих наук о природе и происходящих вокруг нас явлениях физика выделяется тем, что изучает наиболее фундаментальные, основные формы движения материи и соответствующие им наиболее общие законы. Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, тепловая, электромагнитная и т. д.) являются наиболее простыми и составляют основу для других, сколь угодно сложных видов движения, изучаемых другими науками (химией, биологией и др.). Часть вопросов, поднимаемых физикой, например, таких как происхождение Вселенной или борьба хаоса и порядка сближают ее с философией. Отсюда важность физики – основы современного естествознания.

Накопление и осмысление знаний, составляющих современную физику, далось человечеству очень непросто. История развития физики весьма драматична и совсем не похожа на прямую дорогу. Проблемы, встающие на пути познания, как в прошлом, так и сейчас, порой являются очень сложными, и двигателем для их преодоления является, конечно, не только свойственное человеку любопытство, но в первую очередь потребности технического прогресса. Так, перед древними греками в первую очередь стояла задача создания сельскохозяйственных и военных машин, что привело к созданию основ механики. А, например, среди задач сегодняшнего дня, одними из важнейших являются проблемы энерго- и ресурсосбережения, развитие промышленности на основе высоких технологий. Решать эти задачи придется вам – сегодняшним студентам технических ВУЗов. И во многом ваш успех будет предопределен знанием физики, поскольку современная техника и индустрия немыслимы в отрыве от нее.

В своей основе физика, в отличие, например, от математики, базируется на опыте. Все установленные физические законы, теории почерпнуты из наблюдений и экспериментов. Даже “чистые теории” в своих истоках всё же базируются, хотя бы косвенно, на опыте. Критерием верности теории является опыт: если выводы теории противоречат ему, то теория явно не верна; если выводы теории согласуются с опытом, то это служит её подтверждением. Появление экспериментальных данных, не укладывающихся в рамки теории, приводит к ее пересмотру или замене этой теории новой.

Физика – наука точная. Язык физики ­­– это язык математических уравнений, являющихся приближённым отражением действительных явлений.

Изучая физику, мы будем иметь дело с физическими величинами. Определением физической величины называют соотношение, в котором подчёркивается её основная особенность и даётся способ определить её численное значение.

Законом называют почерпнутый из опытов факт, справедливый для большого круга явлений. Физический закон устанавливает связь между физическими величинами.

Физические величины являются наблюдаемыми и могут быть измерены. Для этого необходимо сравнивать их с соответствующими эталонами. Необходимо ввести систему единиц, в которой определяются основные единицы физических величин, а на их базе строятся другие, производные единицы. В настоящее время общепринятой является Международная Система единиц (СИ) (System International – SI).

Основные единицы:

Метр (м) – длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 c.

Килограмм (кг) – масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиноиридиевого цилиндра, хранящегося в Международном бюро мер и весов во Франции).

Секунда (с) – время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Ампер (А) – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, создает между ними силу, равную 2∙10^-7 Н на метр длины.

Кельвин (К) – 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль (моль) – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклеиде ¹²С массой 0,012 кг.

Кандела (кд) – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540∙10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Дополнительные единицы:

Радиан (рад) – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Стерадиан (ср) – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Особенностью данного курса лекций по физике является модульная структура, позволяющая студентам, обучающимся в системе зачетных единиц, систематизировать самостоятельную работу по изучению предмета.