Чем отличается физика от других естественных наук кратко

Обновлено: 03.07.2024

Впервые оно появилось в сочинениях Аристотеля в 4 веке до нашей эры в Древней Греции. Такие ученые как Демокрит, Эпикур, Лукреций - основоположники наивного материализма считали, что весь мир состоит из мельчайших частиц - атомов и они двигаются. Однако физика, как наука, развилась как на основе этих первоначальных представлений, так и на утверждениях Галилея о том, что причиной движения является не скорость, а ускорение.

Математика играет исключительно важную роль в физике. Без математики современная физика немыслима. Физика принадлежит к числу точных наук и выражает свои понятия и законы на математическом языке. С физикой тесно связаны и другие дисциплины, такие как неорганическая и органическая химия, теоретическая механика, электротехника, физическая химия, химия растворов, биология и медицина, а также дисциплины составляющими суть технического универсального образования такие как материаловедение, теория машин и механизмов, метрология, термодинамика, теплопередача, гидравлика, теория процессов и аппаратов, так как в них широко используются физические понятия, законы и методы исследования природных явлений, а также различные физические приборы.

В настоящее время сформировались такие науки как физика элементарных частиц, астрофизика, физика плазмы, физика ядра, квантовая электроника.

Физика бывает как экспериментальной так и теоретической.

Физика – это наука, изучающая наиболее простые, но вместе с тем наиболее общие формы движения материи и их взаимные превращения. Формы движения материи могут быть: механические, гравитационные, электромагнитные, внутриатомные и внутриядерные процессы.

Предмет исследования физики составляют общие закономерности явлений природы: механические, электрические, магнитные, тепловые, звуковые и световые.

Любые превращения вещества или проявления его свойств, происходящие без изменения состава вещества, называют физическими явлениями.

Теория ошибок

Основным методом исследования в физике является эксперимент – наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явлений и многократно воспроизводить его при повторении этих условий. Опыты проводят с определенной целью, по заранее обдуманному плану. Для составления такого плана лучше всего иметь предварительные догадки о том, как протекает явление, то есть выдвинуть гипотезу. Гипотеза – это научное предположение, выдвигаемое для объяснения какого-либо явления и требующее проверки на опыте и теоретического обоснования для того, чтобы стать достоверной научной теорией.

Гипотеза, успешно прошедшая экспериментальную проверку и вошедшая в систему знаний, превращается в закон или теорию. Наиболее важные законы устанавливают связь между физическими величинами, для чего необходимо эти величины измерять. Измерение физической величины есть действие, выполняемое с помощью средств измерений для нахождения значения физической величины в принятых единицах. Единицы физических величин можно выбрать произвольно, но тогда возникают трудности при их сравнении. Поэтому целесообразно ввести систему единиц, охватывающую единицы всех физических величин.

Для построения системы единиц произвольно выбирают единицы для несколько не зависящих друг от друга физических величин. Эти единицы называются основными. Остальные же величины и их единицы выводятся из законов, связывающих эти величины и их единицы с основными. Они называются производными.

В настоящее время обязательна к применению в научной, а также в учебной литературе Система Интернациональная (СИ), которая строится на семи основных единицах – метр (м), килограмм (кг), секунда (с), Ампер (А), Кельвин (К), моль, Кандела (Кд) – и двух дополнительных – радиан (рад) и стерадиан (ср).

Теория ошибок

При изучении физических закономерностей особое место отводится экспериментальным методам исследований, то есть когда какую-либо физическую величину сравнивают с некоторым эталоном. Существует специальный математический аппарат для оценки степени достоверности проведенных замеров - это так называемая теория ошибок.

Физической величиной называется характеристика свойства тела или процесса, которая может быть определена количественно в результате измерений.

Измерение физической величины заключается в сравнении ее с однородной физической величиной, условно принятой за единицу. Измерения бывают прямые и косвенные.

Прямыми измерениями называются величины, полученные в результате таких экспериментов, когда измеряемая величина сравнивается с некоторым эталоном непосредственно или с помощью приборов, отградуированных в требуемых единицах. Например, размеры тела можно непосредственно измерить линейкой, штангенциркулем, микрометром; массу тела можно найти путем прямого измерения – взвешивания на весах; продолжительность какого-либо процесса можно непосредственно измерить секундомером, а силу электрического тока в цепи – амперметром.

Прямые измерения не всегда возможны. Так, они невозможны при измерении расстояний до удаленных тел, например планет, звезд и других небесных объектов. Они невозможны и при измерении очень малых длин, например таких, с которыми имеет дело физика атома, атомного ядра или элементарных частиц. Во всех этих случаях используют косвенные измерения. Косвенными измерениями называются такие величины, которые получаются или определяются из результатов прямых измерений других величин, связанных с искомой функциональной зависимостью. Например, среднюю плотность тела можно вычислить, пользуясь результатами прямых измерений массы и объема этого тела, электрическое сопротивление проводника можно найти из законов Ома, если известны результаты прямых измерений силы тока в проводнике и напряжения на его концах.

Невозможно в результате экспериментов получить истинное значение, поэтому говорят о значениях, которым можно доверять с определенной степенью точности.

Ошибкой или погрешностью измерения называется отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Различают три вида ошибок: промахи, случайные и систематические ошибки.

Промахом или грубой ошибкой называются результаты измерений, полученные при поломке прибора или резкие отклонения от средних значений, связанные либо с ошибкой экспериментатора в отсчете или записи показаний приборов, либо с внезапными изменениями внешних условий. Обычно результаты, содержащие грубые ошибки, сильно отличаются от других данных и хорошо заметны на их фоне. Результаты измерений, соответствующих грубым ошибкам, нужно отбрасывать и взамен проводить новые измерения.

Случайной ошибкой называется ошибка, природа и величина которой неизвестна. Присутствие и наличие случайной ошибки обнаруживается при повторении эксперимента, когда меняются последние значащие цифры. Имеется два способа уменьшения случайных ошибок - это тщательность проведения опыта и проведение большого числа измерений.

Систематические ошибки - это ошибки, которые при многократном измерении одной и той же величины остаются постоянными, либо изменяются по определенному закону. Они вызывают сдвиг значений в каком-то направлении от истинного значения. Систематические погрешности возникают из-за того, что условия эксперимента отличаются от предполагаемых Теорией, а поправку на это несоответствие не делают. Другим обычным источником этих ошибок являются инструментальные погрешности. Инструментальной погрешностью называется количественное значение предельно допустимой погрешности прибора. Обычно это значение указывается в паспорте прибора, в случае, если этот показатель отсутствует, под точностью прибора понимают половину цены деления шкалы прибора. Исключение систематических ошибок достигается путем применения более точных средств измерения, либо изменением метода измерения.

Цена деления прибора – это наименьшее значение, которое может измерить данное измерительное устройство.

вторник, 27 мая 2014 г.

Кое-что про ФИЗИКУ

Мы уверены, что большинство наших учеников, вряд ли воспринимает физику как направление своей будущей деятельности. Но, несмотря на это в этой статье нам хочется показать, что – если вы научитесь применять методы физики, они будут чрезвычайно полезны в любой отрасли, а вы обязательно будете успешны. В настоящее время только небольшая часть выпускников физфака выбирают научную деятельность, а в основном оказываются в банках, на производстве, на предприятиях торговли, в сфере информационных технологий и даже становятся экономистами. И, как правило, именно успешными. У них есть определенные преимущества, и мы хотим приоткрыть вам, откуда они возникают.

Одним из авторитетнейших физиков нашей страны является Капица С.П., вот только некоторые его высказывания о подходе к получению образования:

«Вы не должны учиться тому что есть. Вам нужно учить то, что будет. А как это сделать? Нужно понимать принципы, понимать основы и тогда вы сможете работать с любым оборудованием или над созданием любого оборудования. ".

За свою жизнь Капица работал в таких областях физики, как сверхзвуковая аэродинамика, земной магнетизм, прикладная электродинамика, физика элементарных частиц. Создатель феноменологической математической модели гиперболического роста численности населения Земли. Вряд ли он изучал очень глубоко все эти разделы ранее. Но он знал основы, и имел представления о каждой из этих областей.

Если Вы намериваетесь в дальнейшем получать образование в техническом вузе, то самый нужный предмет это именно физика. Большая часть общепрофессиональных дисциплин, которые вы потом будете изучать, являются разделами физики: ТОЭ, теплотехника, электротехника, сопромат, и т.д. и т.п. Намного проще будет понимать их, если хорошо знать физику.

А если ваше призвание в актуальнейшей сегодня области информационных технологий? Сисадмины? Чистые программисты? Что им нужно… Конечно, если работать на вторых ролях, на старом давно известном оборудовании, то возможно и не потребуется… А вот если руководить группой. Разрабатывать программы для работы в различных отраслях промышленности, то знание физики очень поможет найти общий язык с заказчиком. Вам легко будет понять специфику работы оборудования, технологию и т.д. Какие предметы нужны программистам? Понятно, что все связанное с программированием, плюс математика. А дальше? Конечно физика!

И даже если Вы считаете себя истинным гуманитарием… Нужна ли физика? Да! безопасность жизни и деятельности, в конце концов. Человек, знающий физику, не станет ставить кактус рядом с компьютером, надеясь, что он поглотит все излучение. Он не будет покупать пластинки, предназначенные для ношения в кармане, в качестве той же защиты от ЭМВ. Знание физики позволяет понять, что не стоит находиться на открытой местности во время грозы, и, что напротив, находиться в автомобиле в это время совершенно безопасно. И т.д. и т.п.

Предметом изучения физики является ВЕСЬ окружающий мир. Все явления окружающего мира физики разделили на отдельные области – классическая механика, оптика и акустика, электромагнетизм, термодинамика, ядерная физика, физика элементарных частиц и др. Эти области так велики, что сами по себе являются отдельными науками. Что их объединяет? Наличие общих закономерностей и подходов к изучению.

Физика имеет два абсолютно различных дополняющих друг друга направления – теоретическая физика и экспериментальная.

В этих направлениях отражены два древних подхода – философия и алхимия. Ни в одной другой науке невозможно так провести эту грань. Нет экспериментальной математики, истории, философии. Не бывает теоретической географии, биологии, информатики, экономики.

Первоначально физика была экспериментальной наукой, и ее первые законы были открыты опытным путем. Однако последнее столетие развитие теории зачастую опережает экспериментальные наблюдения. Примером этого служит появление теории относительности, экспериментальные подтверждения которой появились десятилетия спустя с появлением сложных приборов и методов обработки сигнала.

В качестве главного инструмента современная физика использует достижения другой фундаментальной науки – математики. Математическими формулами описываются физические законы.

Существует и обратная связь – для описания более сложных физических законов и процессов требуются новые математические средства. Как пример, можно упомянуть, что изучая законы движения, Исаак Ньютон создал дифференциальное и интегральное исчисление, а Эйнштейн привлекал математика М. Гроссмана к разработке математического аппарата общей теории относительности.

Зачем же изучать физику? Чтобы заметить и объяснить что-то необычное? Чтобы изобрести что-то полезное, облегчающее жизнь? Безусловно, это все нужно и очень здорово, но главный ответ, возможно, совсем не такой. Физикой заниматься ИНТЕРЕСНО! У человека (может, кому-то покажется странным), по-видимому, есть природная потребность познавать окружающий мир, и история человечества – это история познания окружающего мира и самого себя. При таком подходе полезные изобретения становятся приятным дополнительным результатом этого познания.

Изучайте физику, занимайтесь исследованиями, и вы узнаете что-то новое. Это единственный способ, это невозможно увидеть по телевизору или найти в Интернете (и то и другое, кстати, появились в результате физических исследований).

Попробуйте сделать такой мысленный эксперимент:

Пусть есть комната. В ней расположены три обычные лампочки накаливания. В коридоре расположены три выключателя от них. Дверь в комнату закрыта. Как определить, какой выключатель, соединен с какой лампочкой, при условии, что открыть дверь и зайти в комнату можно только один раз?

узнаем, как зарождалась физика

Еще в древности люди начали исследовать окружающий мир. Прежде всего это было вызвано повседневными потребностями: надежно защититься от непогоды и хищников, собрать урожай, противостоять врагу и т. д. Людям нужно было научиться поднимать и перемещать тяжелые камни, чтобы строить дома с крепкими стенами; выплавлять металл из руды, чтобы изготовлять плуги, топоры, наконечники стрел.

Еще в древние времена возникла астрономия — наука, изучающая расположение и движение небесных тел, позже — философия (в переводе

выясняем, что ученые называют материей

Наблюдая мир вокруг, вы видите разнообразные физические тела (рис. 1.4). Любое физическое тело состоит из вещества — металла, пластика, дерева, воздуха и т. д. Вещество — это один из видов материи.

Щ Физическое тело — это объект из вещества, имеющий внешнюю границу.

Физические тела могут быть твердыми (карандаш, камень), жидкими (капли дождя, растительное масло в бутылке), газообразными (воздух в воздушном шарике). Многие тела имеют твердые, жидкие и газообразные составляющие (живые существа, автомобили, тучи). Попробуйте привести еще несколько подобных примеров.

В Х1Х в. ученые установили, что кроме вещества существует еще один вид материи — поле. С помощью электромагнитного поля — невидимых электромагнитных волн — мы, например, имеем возможность общаться по мобильному телефону, капитан корабля может определить координаты своего судна через спутник. На подобных волнах работают радио и телевидение. Свет тоже является примером электромагнитного поля.

Вещество и поле различаются своими свойствами, однако могут превращаться друг в друга. Свет Солнца и звезд, рождение элементарных частиц в современных ускорителях — результаты таких превращений.

Рассматриваем физические явления

Чтобы лучше понять сложные природные явления, ученые рассматривают их как совокупность физических явлений — явлений, которые можно описать с помощью физических законов.

Так, грозу можно рассматривать как совокупность молнии (электромагнитное явление), грома (звуковое явление), движения туч, падения капель дождя (механические явления) и др. (рис. 1.6).

Рассмотрите примеры некоторых физических явлений, приведенные в таблице. Казалось бы, что может быть общего между полетом ракеты, падением камня, бегом коня, вращением Земли? Ответ прост. Все эти явления — механические, и описываются они одними законами — законами механического движения.

Приведем еще один пример. Снимая свитер или расчесывая волосы пластмассовой расческой, вы, наверное, обращали внимание на возникновение крохотных искорок. Эти искорки и мощный разряд молнии относятся к электромагнитным явлениям (рис. 1.7), а значит, подчиняются одним и тем же законам. Поэтому для исследования электромагнитных

Полет ракеты, падение камня, бег коня, вращение Земли вокруг Солнца

Звон колоколов, пение птиц, топот копыт, раскаты грома, беседа

Замерзание воды, таяние снега, нагревание еды, сгорание топлива в цилиндре двигателя

Разряд молнии, электризация волос, притяжение магнитов

Свечение электрической лампочки, солнечные и лунные затмения, радуга

явлений не обязательно ждать грозы. Достаточно изучить, как ведут себя безопасные искорки, чтобы понять, чего ждать от молнии и как избежать возможной опасности.

Изучая физические явления, ученые, в частности, устанавливают их взаимосвязь. Так, разряд молнии (электромагнитное явление) обязательно сопровождается значительным повышением температуры в канале молнии (тепловым явлением). Исследование этих явлений в их взаимосвязи позволило не только лучше понять природное явление — грозу, но и найти путь для практического применения электрического разряда. Примером может быть электросварка — способ соединения металлических деталей с помощью электрического разряда (см. рис. 1.7) (каждый, кто проходил мимо строительной площадки, наверняка видел рабочих в защитных масках и ослепительные вспышки). Электросварка — это пример практического использования результатов научных исследований.

выясняем, что изучает физика

Физика — это наука, изучающая наиболее общие закономерности явлений природы, свойства, строение материи и законы ее движения.

Физика является основной из естественных наук. Почему так? Чем она отличается от других естественных наук — биологии, химии, астрономии, географии и т. д.

Во-первых, физика изучает наиболее общие закономерности, которые определяют структуру и поведение самых разных объектов — от гигантских звезд до очень маленьких атомов.

Во-вторых, законы физики являются основой для всех естественных наук. Например, в астрономии законы физики объясняют причины свечения и строение звезд, образование планет, движение космических объектов. В географии законы физики применяют для объяснения климата, течений рек, образования рельефа. В химии именно физика объясняет направление и скорость протекания химических реакций.

убеждаемся, что физика является основой техники

Сравним морские путешествия в старину и сегодня (рис. 1.8). В отличие от парусников прошлого, судно ХХ1 в. имеет двигатель и не

зависит от прихотей ветра. У современного капитана есть подробная карта; судно имеет GPS-навигатор, благодаря которому всегда известны курс и месторасположение судна; сонар, предупреждающий о подводных скалах и рифах; радар, который обнаружит айсберги, скалы и другие суда в условиях плохой видимости*. В случае аварии всегда можно вызвать помощь по радио. Очевидно, что с современным оборудованием морские путешествия стали более быстрыми и безопасными.

На протяжении всей истории люди создавали технические устройства на основе физических знаний.

Изучение тепловых явлений привело к созданию тепловых двигателей, которые устанавливают на автомобилях и мотоциклах, судах и самолетах, тепловых электростанциях и ракетоносителях.

Благодаря открытиям в области электричества мы имеем возможность освещать помещения и улицы, пользоваться телевизором, телефоном, компьютером, утюгом, стиральной машиной и др.

Примерно половина электроэнергии в нашей стране вырабатывается на атомных электростанциях, созданных благодаря открытиям в области ядерной физики.

Врачи и строители, путешественники и земледельцы, энергетики и машиностроители пользуются устройствами и технологиями, создание которых стало возможным благодаря знанию законов, в свое время открытых физиками.

В природе постоянно происходят изменения, которые называют природными явлениями. Сложные природные явления рассматривают как совокупность физических явлений — таких, которые можно описать с помощью физических законов. Физические явления бывают тепловые, световые, механические, звуковые, электромагнитные и др.

Физика является основной из естественных наук. Она изучает наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, законы движения материи.

1. Назовите вещества, из которых состоят такие тела: учебник, карандаш, футбольный мяч, стакан, автомобиль.

2. Проанализируйте приведенное ниже предложение и заполните таблицу*.

Исследователь положил кусок олова в стальной сосуд и расплавил олово в пламени газовой горелки.

3. Определите, о каком физическом явлении идет речь в каждом предложении.

Вращается винт электромясорубки. Проволока нагрелась в пламени горелки. Окружающий мир мы видим разноцветным.

5. Приведите примеры применения физических знаний в быту.

6. Закономерности каких физических явлений следует знать, чтобы создать автомобиль?

7. Представьте, что вы попали на необитаемый остров. Как вы можете узнать, из каких веществ состоят окружающие тела и в каком агрегатном состоянии они находятся? Попробуйте записать план ваших исследований и проиллюстрировать его.

Разумеется, таблицы, приведенные в учебнике, следует переносить в тетрадь. Количество столбцов в таблице должно быть таким, как в учебнике, а вот количество строк, как правило, нужно увеличить.

Физика - наука о природе, о законах и явлениях. А другие науки направлены в совсем другую сторону, но могут быть связанны между собой.

Как написать хороший ответ? Как написать хороший ответ?

Написать правильный и достоверный ответ;
Отвечать подробно и ясно, чтобы ответ принес наибольшую пользу;
Писать грамотно, поскольку ответы без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок лучше воспринимаются.

Мореплаватель — имя существительное, употребляется в мужском роде. К нему может быть несколько синонимов.
1. Моряк. Старый моряк смотрел вдаль, думая о предстоящем опасном путешествии;
2. Аргонавт. На аргонавте были старые потертые штаны, а его рубашка пропиталась запахом моря и соли;
3. Мореход. Опытный мореход знал, что на этом месте погибло уже много кораблей, ведь под водой скрывались острые скалы;
4. Морской волк. Старый морской волк был рад, ведь ему предстояло отчалить в долгое плавание.

Читайте также: