Что изу­ча­ет фи­зи­ка?

 1. Введение

Се­год­ня со­сто­ит­ся ваше пер­вое зна­ком­ство с уди­ви­тель­но ин­те­рес­ной на­у­кой – фи­зи­кой.

Впер­вые слово «фи­зи­ка» по­яви­лось в со­чи­не­ни­ях Ари­сто­те­ля в 4 веке до нашей эры. В пе­ре­во­де с гре­че­ско­го языка слово «фюзис» озна­ча­ет «при­ро­да». В рус­ский язык этот тер­мин ввел в XVIII веке Ми­ха­ил Ва­си­лье­вич Ло­мо­но­сов. Фи­зи­ка – это одна из наук о при­ро­де.

Фи­зи­ка изу­ча­ет яв­ле­ния при­ро­ды.

 2. Что такое физические явления?

В жизни мы по­сто­ян­но стал­ки­ва­ем­ся с раз­лич­ны­ми из­ме­не­ни­я­ми, ко­то­рые про­ис­хо­дят в окру­жа­ю­щем нас мире. В фи­зи­ке эти из­ме­не­ния при­ня­то на­зы­вать фи­зи­че­ски­ми яв­ле­ни­я­ми.

За­да­ча фи­зи­ки со­сто­ит в том, чтобы от­кры­вать раз­лич­ные за­ко­но­мер­но­сти, ко­то­рые поз­во­ля­ют объ­яс­нить и объ­еди­нить раз­ные фи­зи­че­ские яв­ле­ния.

Каж­дый вид фи­зи­че­ских яв­ле­ний изу­ча­ет от­дель­ный раз­дел фи­зи­ки (ме­ха­ни­ка, элек­тро­ди­на­ми­ка, оп­ти­ка, тер­мо­ди­на­ми­ка, аку­сти­ка и дру­гие). Но эти раз­де­лы тесно вза­и­мо­свя­за­ны и об­ра­зу­ют еди­ную строй­ную фи­зи­че­скую науку, ко­то­рая поз­во­ля­ет опи­сать и объ­яс­нить при­чи­ны самых раз­но­об­раз­ных яв­ле­ний при­ро­ды – от об­ра­зо­ва­ния га­лак­тик до про­цес­сов внут­ри ато­мов – кир­пи­чи­ков, их ко­то­рых со­сто­ит всё, что мы видим во­круг себя, вклю­чая нас самих.

 3. Виды физических явлений

Яв­ле­ния могут быть ме­ха­ни­че­ски­ми. На­при­мер, ска­ты­ва­ние ша­ри­ка по на­клон­ной плос­ко­сти (см. Рис. 1).

Рис. 1. При­мер ме­ха­ни­че­ско­го яв­ле­ния

Су­ще­ству­ют элек­три­че­ские яв­ле­ния. На­при­мер, при за­мы­ка­нии элек­три­че­ской цепи за­го­ра­ет­ся лам­поч­ка (см. Рис. 2).

Рис. 2. При­мер элек­три­че­ско­го яв­ле­ния

Яв­ле­ния могут быть маг­нит­ны­ми (см. Рис. 3). Воз­мож­но, вы зна­е­те, что маг­ни­ты, под­не­сен­ные друг к другу од­но­имен­ны­ми по­лю­са­ми, от­тал­ки­ва­ют­ся, а под­не­сен­ные раз­но­имен­ны­ми по­лю­са­ми – при­тя­ги­ва­ют­ся. Также из­вест­но, что маг­ни­ты при­тя­ги­ва­ют пред­ме­ты, сде­лан­ные из од­но­го ма­те­ри­а­ла (на­при­мер, же­ле­за), но за­мет­но не дей­ству­ют на пред­ме­ты из дру­гих ма­те­ри­а­лов (стек­ла, де­ре­ва, пласт­мас­сы).

Рис. 3. При­мер маг­нит­но­го яв­ле­ния

Даже самый обыч­ный мыль­ный пу­зырь может стать объ­ек­том изу­че­ния фи­зи­ки (см. Рис. 4). Ра­дуж­ное пе­ре­ли­ва­ние кра­сок его сте­нок – это све­то­вые (оп­ти­че­ские) яв­ле­ния.

Рис. 4. При­мер све­то­во­го яв­ле­ния

Все вы ви­де­ли ки­пе­ние воды в чай­ни­ке, та­я­ние льда (см. Рис. 5). Это – при­ме­ры теп­ло­вых яв­ле­ний.

Рис. 5. При­мер теп­ло­во­го яв­ле­ния

Ко­ле­ба­ния струн скрип­ки или ги­та­ры, ко­ле­ба­ния воз­ду­ха в ду­хо­вых му­зы­каль­ных  ин­стру­мен­тах по­рож­да­ют звук. Со­всем дру­гой звук воз­ни­ка­ет от волн мор­ско­го при­боя. Зву­ко­вые яв­ле­ния также изу­ча­ет фи­зи­ка (см. Рис. 6).

Рис. 6. При­ме­ры зву­ко­вых яв­ле­ний

Важно по­ни­мать, что яв­ле­ния при­ро­ды и фи­зи­че­ские яв­ле­ния – не со­всем одно и то же. Как пра­ви­ло, яв­ле­ние при­ро­ды – это несколь­ко фи­зи­че­ских яв­ле­ний, про­ис­хо­дя­щих од­но­вре­мен­но (см. Рис. 7).

На­при­мер, мол­ния, уда­ря­ю­щая в землю, – это од­но­вре­мен­но:

- элек­три­че­ское яв­ле­ние (между тучей и зем­лей про­те­ка­ет элек­три­че­ский ток),

- маг­нит­ное яв­ле­ние (они все­гда со­про­вож­да­ют про­те­ка­ние элек­три­че­ско­го тока),

- теп­ло­вое (воз­дух в ка­на­ле мол­нии разо­гре­ва­ет­ся до тем­пе­ра­ту­ры в несколь­ко тысяч гра­ду­сов),

- све­то­вое (вспыш­ка мол­нии видна за несколь­ко ки­ло­мет­ров),

- зву­ко­вое (мощ­ные рас­ка­ты грома).

Рис. 7. Раз­ряд мол­нии со­про­вож­да­ет­ся сразу несколь­ки­ми фи­зи­че­ски­ми яв­ле­ни­я­ми, про­ис­хо­дя­щи­ми од­но­вре­мен­но

 4. Физические термины

Для опи­са­ния фи­зи­че­ских яв­ле­ний ис­поль­зу­ют­ся спе­ци­аль­ные тер­ми­ны. Мы будем зна­ко­мить­ся с ними по­сте­пен­но, и очень скоро из этих тер­ми­нов сло­жит­ся язык фи­зи­че­ской науки. С неко­то­ры­ми из них мы по­зна­ко­мим­ся прямо сей­час.

На сним­ке ниже вы ви­ди­те раз­лич­ные пред­ме­ты. Каж­дый из них мы будем на­зы­вать фи­зи­че­ским телом или про­сто телом. Тела можно оха­рак­те­ри­зо­вать по их внеш­не­му виду. Они могут иметь форму и объем. Неко­то­рые тела могут быть одной формы, но раз­но­го объ­е­ма. Дру­гие же, на­о­бо­рот, од­но­го объ­е­ма, но раз­ной формы (см. Рис. 8).

Рис. 8. Гайки имеют оди­на­ко­вую форму, но раз­ный объем, а скреп­ки, на­о­бо­рот, об­ла­да­ют оди­на­ко­вым объ­е­мом, но раз­лич­ной фор­мой

Прав­да, су­ще­ству­ют тела, у ко­то­рых нет формы, – это жид­ко­сти. А есть и тела, у ко­то­рых нет ни формы, ни объ­е­ма, – это газы. По­дроб­нее об этом мы будем го­во­рить на сле­ду­ю­щих уро­ках.

Тела могут со­сто­ять из раз­лич­ных ве­ществ. На­при­мер, шарик сталь­ной, ос­но­ву тер­мо­мет­ра со­став­ля­ет стек­ло, а на ка­туш­ку на­мо­та­на мед­ная про­во­ло­ка.

Рис. 8. Тела могут со­сто­ять из раз­лич­ных ве­ществ.

Об­ра­ти­те вни­ма­ние на тер­ми­ны, ко­то­ры­ми мы поль­зу­ем­ся. Шарик – это фи­зи­че­ское тело, сталь, из ко­то­рой он сде­лан, – ве­ще­ство, а ска­ты­ва­ние ша­ри­ка по на­клон­ной плос­ко­сти – это фи­зи­че­ское яв­ле­ние (см. Рис. 9).

Рис. 9. Сталь­ной (ве­ще­ство) шарик (тело) ска­ты­ва­ет­ся (яв­ле­ние) с на­клон­ной плос­ко­сти