ФІЗИКА – НАУКА ПРО ПРИРОДУ

ФІЗИКА – НАУКА ПРО ПРИРОДУ.

ФІЗИЧНІ ТІЛА ТА ФІЗИЧНІ ЯВИЩА

Під час вивчення теми ви:

– дізнаєтесь як зароджувалась фізика;

– з’ясуєте місце фізики серед інших наук про природу;

– дізнаєтесь що таке матерія та її види;

– ознайомитесь з поняттями фізичне тіло, речовина, явище;

– навчитесь класифікувати фізичні явища.

ЯК  ЗАРОДЖУВАЛАСЯ  ФІЗИКА

    Ще в далеку давнину люди почали досліджувати навколишній світ. Передусім це було викликане повсякденними потребами — надійно захиститися від негоди та хижаків, зібрати врожай, врятуватися від ворогів тощо. Людині потрібно було навчитися піднімати й переміщувати важкі камені, щоб збудувати домівку з міцними стінами; виплавляти метал із руди, щоб виготовити плуги, сокири, надійні й гострі наконечники стріл…

    Проте не тільки практичні потреби спонукали до вивчення природи. Допитливість, властива людині, штовхала її до пошуку відповідей на численні питання: як виникли Земля й Сонце, Місяць і зорі? як літають птахи і як плавають риби? чому трапляються землетруси, повені, посухи, пожежі? звідки з’явилася сама людина і яким є її призначення.

     Так почала зароджуватися наука про природу, яку сьогодні називають природознавство. Із часом обсяг знань збільшувався і єдина «наука про природу» почала розпадатися на окремі дисципліни.

У стародавні часи виникла астрономія — наука, що вивчала розташування та рух небесних тіл, потім —  філософія (у перекладі з  давньогрецької це слово означає «любов до мудрості»).

Філософи збирали знання про навколишній світ, доповнювали їх власними ідеями та передавали своїм учням.

Засновником фізики вважають давньогрецького філософа Аристотеля. Одну зі своїх праць, у  якій Аристотель систематизував природничі знання свого часу, він назвав «Фізика».

Платон і Аристотель (правіше)  філософствують.

Фрагмент фрески Рафаеля

МАТЕРІЯ

   З античних часів у науці використовують поняття матерії. Почувши слово «матерія», багато хто з вас напевне уявить якусь тканину. Проте для вчених це поняття є набагато ширшим! 

  Матерія — це все те, що нас оточує.

  Спостерігаючи світ навколо, ви бачите різноманітні фізичні тіла.

    Будь-яке фізичне тіло складається з речовини — металу, пластику, деревини, повітря тощо.

    Речовина — це один із видів матерії.

    Фізичне тіло — це об’єкт із речовини, який має зовнішню границю. 

    Фізичні тіла можуть бути твердими (олівець, камінь), рідкими (краплі дощу, олія у склянці), газоподібними (повітря в повітряній кульці). Багато тіл мають тверді, рідкі та газоподібні складові (живі істоти, автомобілі, хмари).

      У ХІХ ст. учені встановили, що крім речовини існує ще один вид матерії — поле. 

      Наприклад, за допомогою електромагнітного поля — невидимих електромагнітних хвиль — ми маємо змогу спілкуватися по мобільному телефону, капітан корабля може з’ясувати координати свого судна через супутник. На подібних хвилях працюють радіо й телебачення. Світло теж є прикладом електромагнітного поля.

Речовина і поле різняться своїми властивостями, але можуть перетворюватись одне в одне. Сяйво Сонця та зір, народження елементарних частинок у надсучасних прискорювачах— результати такого перетворення. Наприкінці ХХ ст. науковці відкрили за межами Сонячної системи нові матеріальні сутності, фізичну природу яких не встановлено й нині.

Ці матеріальні сутності назвали темна матерія і темна енергія.

Згідно з даними 2013 р., Всесвіт на 95,1 % складається з темної матерії й темної енергії і лише на 4,9 % — зі «звичайної» матерії (речовини та поля). Питання щодо властивостей цих субстанцій — одна з головних проблем сучасної фізики.

  ПЕРЕВІР   ЗАСВОЄННЯ   МАТЕРІАЛУ

ФІЗИЧНІ   ЯВИЩА

         Світ навколо нас безперервно змінюється. Тіла переміщуються одне відносно одного, деякі з них зіштовхуються і, можливо, руйнуються, з одних тіл утворюються інші… Перелік таких змін можна продовжувати й продовжувати — недарма ще давньогрецький філософ Геракліт (бл. 544–483 рр. до н. е.) зауважив: «Усе тече, усе змінюється».

         Зміни в природі вчені називають природними явищами. Щоб краще зрозуміти складні природні явища, учені розглядають їх як сукупність фізичних явищ — явищ, які можна описати за допомогою відповідних фізичних законів.

       Фізичні явища — явища, які можна описати за допомогою відповідних фізичних законів. 

       Наприклад, грозу можна розглядати як сукупність блискавки (електромагнітне явище), гуркоту грому (звукове явище), руху хмар, падіння крапель дощу (механічні явища) та ін.

                     Розгляньте види фізичних явищ:

Що може бути спільного між польотом ракети, падінням каменя, бігом коня, обертанням Землі? Відповідь проста. Усі ці явища є механічними й описуються одними законами — законами механічного руху.

Наведемо ще приклад. Знімаючи светр або розчісуючи волосся пластмасовим гребінцем, ви, напевно, звертали увагу на крихітні іскорки, які при цьому з’являються. Ці іскорки і потужний розряд блискавки однаково належать до електромагнітних явищ, а отже, підпорядковуються одним законам. Тому для дослідження електромагнітних явищ не обов’язково чекати на грозу. Достатньо вивчити, як поводяться безпечні іскорки, щоб зрозуміти, чого чекати від блискавки та як уникнути можливої небезпеки.

Вивчаючи фізичні явища, вчені, зокрема, встановлюють їхній взаємо­зв’язок. Так, розряд блискавки (електромагнітне явище) обов’язково супроводжується значним підвищенням температури в каналі блискавки (тепловим явищем). Дослідження цих явищ у їхньому взаємозв’язку дало змогу не тільки краще зрозуміти природне явище — грозу, але й знайти шлях для практичного застосування електричного розряду. Прикладом може бути електрозварювання — спосіб з’єднання металевих деталей за допомогою електричного розряду (кожен, хто проходив повз будівельний майданчик, напевно бачив робітників у захисних масках і сліпучі спалахи). Електрозварювання — це приклад практичного використання наукових досліджень.

ВЧИМОСЬ  РОЗВ’ЯЗУВАТИ  ЗАДАЧІ

ПЕРЕВІР ЗАСВОЄННЯ МАТЕРІАЛУ

ЩО  ВИВЧАЄ  ФІЗИКА

     Фізика — це природнича наука, яка вивчає найзагальніші закономірності явищ природи, властивості та будову матерії, закони її руху.

     Фізика є основною природничою наукою. Чому так? Адже існують й інші природничі науки: біологія, хімія, астрономія, географія тощо. По-перше, фізика вивчає найбільш загальні закономірності, які визначають структуру та поведінку найрізноманітніших об’єктів — від гігантських зір до надзвичайно маленьких атомів. По-друге, закони фізики є основою будь-якої природничої науки. Наприклад, в астрономії закони фізики пояснюють причини світіння та будову зір, утворення планет, рух космічних об’єктів. У географії закони фізики застосовують для пояснення клімату, течій річок, утворення рельєфу. У хі­мії саме фізика пояснює напрямок і швидкість перебігу хімічних реакцій.

ФІЗИКА  Є  ОСНОВОЮ  ТЕХНІКИ

       Зіставимо морські подорожі в давнину і сьогодні. На відміну від вітрильників минулого, судно ХХІ ст. має двигун і не залежить від примх вітру. У сучасного капітана є детальна карта; судно має GPS-навігатор, завдяки якому завжди відомі курс судна та місце його перебування; сонар, який попередить про підводні скелі та рифи; радар, який виявить айсберги, скелі та інші судна в умовах поганої видимості. У разі аварії завжди можна викликати допомогу по радіо. Очевидно, що із сучасним обладнанням морські мандрівки стали швидшими та безпечнішими.

      Наприкінці XV ст. іспанський мореплавець Христофор Колумб плив до берегів сучасної Америки два місяці. Сучасне судно подолало б цю відстань менш ніж за тиждень.

     Протягом усієї історії люди створювали різноманітні технічні пристрої на основі фізичних знань. Вивчення теплових явищ привело до створення теплових двигунів, які працюють в автомобілях і мотоциклах, на суднах і в літаках, на теплових електростанціях і в ракетоносіях. Завдяки відкриттям у галузі електрики ми маємо змогу освітлювати приміщення, користуватися телевізором, телефоном, комп’ютером, праскою, пральною машиною тощо.

Приблизно половина електричної енергії в нашій країні виробляється на атомних електростанціях, створених завдяки відкриттям у галузі ядерної фізики. Лікарі та будівельники, мандрівники та хлібороби, енергетики й машинобудівники користуються пристроями і технологіями, створення яких стало можливим завдяки знанню законів, що свого часу були відкриті фізиками.

ЦЕ   ЦІКАВО!