№ | Слайд | Текст |
1 |
 |
Фундаментальная наука о природе Физика – фундаментальная наука о природе. Алексей Викторович Гуденко 07/02/2012 |
2 |
 |
Физика Что такое физика. Физика это естественная наука, изучающая фундаментальные, наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. |
3 |
 |
Физический законФизический закон – это количественное соотношение между физическими величинами, которое устанавливается на основе обобщения опытных фактов и выражают объективные закономерности, существующие в природе. |
4 |
 |
Наука фундаментальная Что такое физика. Физика – наука фундаментальная. Физика – наука естественная. Это означает, что законы или принципы не могут быть доказаны логическим путём. Их доказательством является опыт. |
5 |
 |
Фундаментальные законы– это что? «Называем мы их фундаментальными потому, что законы их действия фундаментально просты» Ричард Фейнман (Richard Feynman) (1918 - 1988) выдающийся американский учёный. Один из создателей квантовой электродинамики. В 1943—1945 годах входил в число разработчиков атомной бомбы в Лос-Аламосе. Лауреат Нобелевской премии по физике 1965 г. |
6 |
 |
Альберт Эйнштейн Познаваем ли мир? «Самое непостижимое в этом мире — это то, что он постижим». Альберт Эйнштейн (Albert Einstein) (1879 -1955) физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. |
7 |
 |
Исаак Ньютон«Что такое время, пространство, место и движение, я не объясняю, так как это известно всем» Сэр Исаак Ньютон (Sir Isaac Newton) (1643 —1727) английский физик, математик и астроном, основатель классической механики. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики. |
8 |
 |
Пространствовремя. Принцип относительности. Время одномерно однородно: физические законы не зависят от времени ? Форма физических законов не изменяется по отношению к сдвигу во времени (симметрия по отношению к сдвигу во времени) Пространство Трёхмерно Однородно: физические законы не зависят от положения ? Форма физических законов не изменяется по отношению к параллельному переносу (симметрия по отношению к параллельному сдвигу в пространстве) ? закон сохранения импульса Изотропно: физические законы не зависят от ориентации ? Форма физических законов не изменяется по отношению к поворотам (симметрия по отношению к поворотам) ? закон сохранения момента импульса Принцип относительности Все законы природы имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчёта |
9 |
 |
Размерности физических величин Единицы и размерности физических величин. Международная система единиц СИ: основные механические единицы: метр (м); килограмм (кг); секунда (с). Секунда – это промежуток времени, в течение которого совершается 9 192 631 770 колебаний электромагнитного излучения, соответствующее переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 в отсутствие внешних полей (атомные часы). Метр – это длина пути, проходимая светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды. Килограмм – масса платино-иридиевого тела в Международном бюро мер и весов в Севре (близ Парижа). |
10 |
 |
Галилео Галилей– первый физик, основатель научного метода. Принцип относительности: «Дайте движение кораблю, и притом с какой угодно скоростью; тогда (если только движение его будет равномерным, а не колеблющимся туда и сюда) вы не заметите ни малейшей разницы» Закон инерции: «…если бы все сопротивления были уничтожены, то его (тела) движение было бы вечно равномерным, если бы плоскость простиралась в бесконечность» («неистребимо запечатлённое движение»). Законы свободного падения: скорость нарастает пропорционально времени, а путь — пропорционально квадрату времени. Научный метод – наблюдение, размышление и опыт В 1992 папа Иоанн Павел II объявил решение суда инквизиции ошибочным и реабилитировал Галилея. ГАЛИЛЕЙ, ГАЛИЛЕО (Galilei, Galileo) (1564–1642) итальянский физик, механик и астроном. Основоположник экспериментально- математического метода исследования природы |
11 |
 |
Научный метод по Ломоносову«Из наблюдений установлять теорию, через теорию исправлять наблюдения, есть лучший всех способ к изысканию правды» «Мысленные рассуждения произведены бывают из надёжных и много раз повторённых опытов» Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) Великий русский учёный, зачинатель науки в России; экспериментально доказал закон сохранения массы, открыл атмосферу на Венере, создал основы русского научного языка. |
12 |
 |
Физическая модельМодель – это идеальный объект, отражающий существенные для данного явления свойства. На вопрос, что существенно, а что нет может ответить только опыт. Примеры моделей: материальная точка, абсолютно твёрдое тело, идеальная жидкость, идеальный газ. |
13 |
 |
Научный методОсновной метод исследования в физике является опыт, эксперимент, т.е. наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий. |
14 |
 |
Принципы научного метода по Эйнштейну«Высшим долгом физиков является поиск тех общих элементарных законов, из которых путём чистой дедукции можно получить картину мира. К этим законам ведёт не логический путь, а только основанная на проникновении в суть опыта интуиция» |
15 |
 |
Задача про айсбергИзвестно, что в течение своей жизни айсберги несколько раз переворачиваются, ложась набок. Модельный «айсберг» с размерами 10х10х8 см3 в ванной с температурой воды t0 = 20 0C перевернулся через полчаса. Каковы размеры «айсберга» непосредственно перед опрокидыванием? Через какое время опрокинется реальный айсберг с размерами 500х500х400 м3 в океане при температуре 5 °С? Каковы размеры перевернувшегося айсберга? |
16 |
 |
Причина переворота айсбергаИз-за таяния поперечные размера айсберга уменьшаются вдвое быстрее, чем вертикальные. Если толщина растаявшего льда x, то к моменту переворота: (a0 – 2x) = (c0 - x) ? x = 2 см ? Размеры перевернувшегося модельного «айсберга» 6х6х6 см3 |
17 |
 |
Реальный айсбергРеальный айсберг с размерами 500х500х400 м3 к моменту переворота будет иметь размеры 300х300х300 м3. Толщина растаявшего льда X = 100 м. Переворот произойдёт через время: ? = ?0(X/x) (t0/t) ? 1год и 2 месяца. |
18 |
 |
Закон всемирного тяготенияF = GmM/r2. Падение ньютонова яблока и Луны. Жёлоб Галилея: закон нечётных чисел Свободное падение вблизи Земли: H = 4,9 м за секунду; R = 6380 км; r = 384000 км ? 60,2R ? h = H/60,22 ? 1,352 мм Что на самом деле? Рассчитаем «падение» Луны: T = 27,3 суток; скорость Луны v = 2?r/T ? 1,02 км/с; за секунду Луна падает на hr = (vt)2/2r ? 1,355 мм ? h ? hr |
19 |
 |
Дождевые капли С какой скоростью падают дождевые капли. Если предположить вязкий закон сопротивления для дождевой капли радиусом 1мм, то её установившаяся скорость v ~ 100 м/с (? ~ 20 мкПа с, Fc = 6??rv – формула Стокса) Турбулентный закон сопротивления F ~ 1/4?Sv2 даёт разумную оценку скорости v ~ 8 м/с. Критерий – число Рейнольдса Re = ?av/? В общем случае F = ?N + ?V + ?V2 |
20 |
 |
Воздушный шарикЭксперимент: Сила тяги F = m*g; m*=230 мг; периметр С = 60 см. v = h/t = 1,8м/6с = 30 см/c. Сопротивление по Стоксу: F = 6?R?v ? v = F/6? ? R = 60 м/с в 200! раз превосходит экспериментальное значение (По таблице ? = 2 10-5 Па с) ? модель не годная. Турбулентный закон сопротивления: F = 1/4?v2S ? v ? 28 см/с ? похоже на правду. |
21 |
 |
Магнитное торможениеСила магнитного торможения, возникающая при движении проводника в магнитном поле или магнита вблизи проводника аналогична силе вязкого трения F = ?V. |
22 |
 |
Сила сухого трения Задача про магнитное торможение. Сила сухого трения скольжения F = Fmax = ?N практически не зависит от относительной скорости соприкасающихся тел Сила вязкого трения F? = ?V возникает при движении тела в жидкости или газе при малых скоростях При больших скоростях сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости F = ?V2 |
23 |
 |
Падение проволочной перемычкив магнитном поле. Оценка скорости. Закон магнитного сопротивления Fс = (В2l2/R)v = ?V поле B ~ 0,3 Тл; Удельное сопротивление ?q ~ 2 10-8 Ом м; Плотность ?m ~ 8 г/см3 Расчётная формула v = ?q?mg/B2 ~ 1,5 см/с |
24 |
 |
ЭкспериментУгол наклона sin? = 20/30 скорость магнитика v1 = 20/4,1 = 4,88 см/с Угол наклона sin? = 15/30 скорость магнитика v1 = 20/7,2 = 2,78 см/с Коэффициент трения ? = 0,17 (по таблице ? = 0,18-0,19) |
25 |
 |
Петр Леонидович Капица– основатель Физтеха. На дне стакана, стоящего на весах, сидит муха. В какой момент весы начнут чувствовать, что муха улетела? Какие движения должен совершать человек, чтобы вращать обруч? С какой скоростью должен бежать по воде человек, чтобы не тонуть? Почему жидкий азот (-195 0С) можно лить на руку, не боясь «ожога»? Какого цвета будет казаться красная жидкость, если сосуд с ней поместить в сосуд с синей жидкостью? Петр Леонидович Капица (1894–1984) Выдающийся российский физик, академик. Открыл сверхтекучесть жидкого гелия. Основатель Физтеха, системы Физтеха. Лауреат Нобелевской премии по физике 1978 года |
26 |
 |
Бесконечные вещи О бесконечности. «Есть две бесконечные вещи — Вселенная и человеческая глупость. Впрочем, насчёт Вселенной я не уверен». |
«Фундаментальная наука» |
http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Fundamentalnaja-nauka/Fundamentalnaja-nauka.html