Предмет физики. методы физического исследования. Связь физики с философией и другии науками

Изменение механической энергии системы равно алгебраичес­кой сумме работ всех непотенциальных сил, действующих на систему, и изменения потенциальной энергии системы за рас­сматриваемый промежуток времени, обусловленного нестаци­онарностью внешних потенциальных сил.

Если система замкнута, то изменение ее механической энергии обусловлено только действием в ней непотенциальных сил:

Механическая система называется консервативной, если все действующие на нее

внешние и внутренние непотенциальные силы не совершают работы ( А^нпс = 0), а все внешние потенциальные силы стационарны. Потенциальная энергия консервативной системы может изменяться только при изменении конфигурации системы. Следовате­льно, частная производная по времени от потенциальной энергии консервативной системы, характеризующая быстроту изменения этой энергии с течением времени при условии постоянства конфигурации системы, тождественно равна нулю: .

Поэтому видно, что механическая энергия консервативной системы не изменяет­ся с течением времени.

Этот закон называется законом сохранения механической энергии. В частности, он справедлив для замкнутых консервативных систем: механическая энергия замкнутой системы не изменяется, если все внутренние силы потенциальны либо не совершают работы. Например, силы трения покоя и гироскопические силы работы не совершают. Поэтому действие таких сил на систему не вызывает изменения ее механической энергии.

17.Закон изменения импульса. Закон сохранения импульса. Закон изменения момента импульса. Закон сохранения момента импульса.

18.Абсолютно неупругий удар. Абсолютно упругий удар(расчет скоростей при центральном ударе).

19. Принцип относительности Галилея. Специальная теория относительности. Постулаты Энштейна.

20. Преобразования Лоренца

21.Следствия из преобразований Лоренца (относительность одновременности, замедление хода движущихся часов, сокращение длины).

22.Преобразования скоростей (СТО).

23.Релятивистский импульс. Релятивистское выражение для энергии.

24.Интервал (СТО).

25.Интервалы преобразования Лоренца

26. Термодинамическая система (микро- и макро- характеристики). Равновесное состояние. Термодинамический процесс. Равновесный процесс. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

27. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории

28.Число степеней свободы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы

29. Термодинамическая система. Внутренняя энергия термодинамической системы. Работа. Количество теплоты. Теплоемкость. Классическая теория теплоемкости и её ограниченность

30. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Уравнение Майера

31. Адиабатный процесс. Уравнение адиабаты.

32. Политропный процесс. Уравнение политропы. Теплоемкость в политропном процессе

33. Распределение Максвелла (распределение молекул по скоростям). Средняя, наиболее вероятная и средняя квадратичная скорости молекул идеального газа.

34. Идеальный газ во внешнем и потенциальном поле. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

35. Эффективное сечение. Длина свободного пробега. Явления переноса. Внутреннее трение.

36. Второе начало термодинамики. Тепловые машины и их КПД. Тепловой насос. Холодильная установка.

37. Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно. Теорема Карно. КПД цикла Карно. Изменение энтропии в цикле Карно.

38. Неравенство Клаузиуса. Энтропия. Изменение энтропии в изолированных системах.

39.Расчет изменения энтропии.Энтропия и вероятность. Статистическое толкование второго начала термодинамики.

Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, и законы её движения.

Главная цель любой науки, в том числе и физики, рассматривается обычно как приведение в систему представлений о сложных явлениях, регистрируемых нашими органами чувств, т.е. упорядочение того, что мы называем «окружающим нас миром».

Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас и обнаруживаемое нами посредством ощущений, представляет собой материю. Материя – это объективная реальность, данная нам в ощущениях.

Неотъемлемым свойством материи и формой её существования является движение – это в широком смысле слова всевозможные изменения материи – от простого перемещения до сложнейших процессов мышления.

Дать строгое определение предмета физики довольно сложно, потому что границы между физикой и рядом смежных дисциплин условные.

Физика и остальные науки

Во всем мире наблюдаются глубочайшие качественные перемены в главных отраслях техники. Революция в энергетике связана с переходом от тепловых электростанций, работающих на органическом топливе, к атомным электростанциям. Создание промышленности искусственных материалов с необыкновенными, но совсем необходимыми для практики качествами произвело революцию в материаловедении. Комплексная механизация и автоматизация ведут нас к революции в индустрии и сельском хозяйстве. Транспорт, стройку, связь стают принципиально новыми, существенно более производительными и совершенными отраслями современной техники.

Физика и астрономия

В современном естествознании, физика является одной из фаворитных наук.

Она оказывает большущее влияние на разные отрасли науки, техники, производства. Рассмотрим на нескольких примерах, как физика влияет на остальные области современной науки и техники.

На протяжении тысячелетий астрономы получали лишь ту информацию о небесных явлениях, которую им приносил свет. Можно сказать, что они изучали эти явления через узенькую щель в широком диапазоне электромагнитных излучений. Три десятилетия тому назад благодаря развитию радиофизики появилась радиоастрономия, необычайно расширившая наши представления о Вселенной. Она помогла узнать о существовании многих космических объектов, о которых ранее не было понятно. Дополнительным источником астрономических знаний стал участок электромагнитной шкалы, лежащий в спектре дециметровых и сантиметровых радиоволн.большой сгусток научной информации приносят из космоса остальные виды электромагнитного излучения, которые не достигают поверхности Земли, поглощаясь в её атмосфере. С выходом человека в космическое пространство родились новейшие разделы астрономии: ультрафиолетовая и инфракрасная астрономия, рентгеновская и палитра-астрономия. Необычайно расширилась возможность исследования первичных космических частиц, падающих на границу земной атмосферы: астрономы могут изучить все виды частиц и излучений, приходящих из космического пространства. Размер научной информации, полученной астрономами за последние десятилетия, намного превысил размер информации, добытой за всю прошлую историю астрономии. Используемые при этом способы исследования и регистрирующая аппаратура заимствуются из арсенала современной физики; старая астрономия преобразуется в молодую, бурно развивающуюся астрофизику.Сейчас создаются базы нейтринной астрономии, которая будет доставлять ученым сведения о действиях, происходящих в недрах космических тел, к примеру в глубинах нашего Солнца. Создание нейтринной астрономии стало вероятным лишь благодаря успехам физики атомных ядер и элементарных частиц.

Физика и техника

Физика стоит также у истоков революционных преобразований во всех областях техники. На базе её достижений перестраиваются энергетика, связь, транспорт, стройку, промышленное и сельскохозяйственное создание.

Энергетика

Революция в энергетике вызвана возникновением атомной энергетики.

Запасы энергии, хранящиеся в атомном топливе, намного превосходят запасы энергии в еще не израсходованном обычном топливе. Уголь, нефть и природный газ в наши дни превратились в неповторимое сырье для большой химии. Сжигать их в огромных количествах — означает наносить непоправимый вред данной принципиальной области современного производства. Поэтому очень принципиально употреблять для энергетических целей атомное топливо (уран, торий). Терма - электростанции оказывают неустранимое опасное действие на окружающую среду, выбрасывая углекислый газ. В то же время атомные электростанции при должном уровне контроля могут быть безопасны. Термоядерные электростанции в будущем навсегда избавят человечество от заботы об источниках энергии. Как мы уже знаем, научные базы атомной и термоядерной энергетики целиком опираются на заслуги физики атомных ядер. Создание материалов с заданными качествами привело к изменениям в строительстве. Техника грядущего будет создаваться в значимой степени не из готовых природных материалов, которые уже в наши дни не могут сделать её довольно надежной и долговечной, а из синтетических материалов с наперед заданными качествами. В разработке таковых материалов наряду с большой химией все возрастающую роль будут играться физические способы действия на вещество (электронные, ионные и лазерные пучки; сверхсильные магнитные поля; сверхвысокие давления и температуры; ультразвук и т. П.). В них заложена возможность получения материалов с предельными чертами и сотворения принципиально новейших способов обработки вещества, коренным образом изменяющих современную технологию.

Автоматизация производства.

Предстоит большая работа по созданию комплексно-автоматизированных производств, включающих в себя гибкие автоматические полосы, промышленные боты, управляемые микрокомпьютерами, а также разнообразную электронную контрольно-измерительную аппаратуру. Научные базы данной техники органически соединены с радиоэлектроникой, физикой твердого тела, физикой атомного ядра и рядом остальных разделов современной физики.

Физика и информатика

Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную базу информатики. Все поколения электронных вычислительных машин (на вакуумных лампах, полупроводниках и интегральных схемах), созданные до наших дней, родилась в современных лабораториях. Современная физика открывает новейшие перспективы для дальнейшей миниатюризации, роста быстродействия и надежности вычислительных машин. Применение лазеров и развивающейся на их базе голографии таит в себе большие резервы для совершенствования вычислительной техники.

Значение физики

Такая тесная связь физики с другими науками разъясняется значимостью физики, ее значением, так как физика знакомит нас с более общими законами природы, управляющими течением действий в окружающем нас мире и во Вселенной в целом. Значение физики заключается в отыскании общих законов природы и в объяснении конкретных действий на их базе. По мере продвижения к данной цели перед учеными равномерно вырисовывалась величественная и сложная картина единства природы. Мир представляет собой не совокупность разрозненных, независящих друг от друга событий, а разнообразные и бессчетные проявления одного целого.

Философия физики — раздел философии, изучающий понятие, границы и методологию физики как части науки. В рамках своей задачи философия физики анализирует, например, проблему несовпадения онтологической и физической проекций: например, понимание физикой времени как течения наиболее стабильного процесса и онтологическое понимание времени как течения времени вообще или смены фаз: прошлое, настоящее, будущее. К философии физики относится также проблема причинности, проявляющейся только в физическом мире, а в связи с последней — и проблема корреляции. Наиболее значимыми исследованиями в области философии физики последнего времени следует назвать работу А. Грюнбаума «Философские проблемы пространства и времени» и Д. В. Джохадзе «Диалектика Аристотеля», а также многочисленные исследования Б. Смита, включая совместные с Ж. Петито «Физический и феноменологический мир», «Новые основания качественной физики» и т. п. В то же время проблемой философии физики является практическое отсутствие в данном разделе философии общепринятого аппарата категорий.

Дата добавления: 2015-04-24