Введение в физику. Наука о движении кинематика и ее законы. Динамика, законы Ньютона, как основа механистической картины мира. Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 4
4.1 Введение в физику
Физика от греческого физис – природа. Так назвал свое главное сочинение Аристотель, где описал все известные в 111 веке до н.э. сведения по геометрии, астрономии, земледелию, медицине, ботанике и т.д. Это основа всех этих и других наук (химия, биология, география). Теперь каждая из этих наук имеет свою физику; физхимия, биофизика, физгеография, астрофизика, агрофизика и другие. Физика основа всех прикладных наук. Физика изучает все происходящие во Вселенной процессы и изменения. Она изучает свойства основных, фундаментальных составляющие нашего мира – МАТЕРИИ, ПРОСТРАНСТВА, ВРЕМЕНИ И ЭНЕРГИИ .
МАТЕРИЯ- МИКРОМИР - элементарные частицы, кванты, атомы, молекулы, плазма; МАКРОМИР - физические тела твердые, жидкие, газообразные; МЕГОМИР – планеты, спутники, звезды, звездные системы, скопления звезд, галактики, скопления галактик, Вселенная размером около 15 млрд. световых лет. Физические поля – ГРАВИТАЦОННЫЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, МАГНИТНЫЕ.
Международная система единиц – СИ включает семь основных единиц: Длинна – метр, Масса – кг, Время –сек, термодинамическая температура Кельвина – градус Кельвина-К, сила электрического тока - Ампер –А, Сила света – кандела-кд, количество вещества – моль.
Все измерения в физике делаются, в какой либо системе координат. Наиболее распространены прямоугольная и сферическая системы координат. В прямоугольной системе координат положение любой точки М(хуz), где х,у,z проекции положения этой точки на оси координат Х,У и Z (см. рис. 9). Координаты М(Rah) в сферической системе (например светил на небосводе) определяются расстоянием до нее от центра, или радиусом – R, направлением на эту точку по горизонтали или по сторонам света - угол –а, который называется азимутом, и высотой точки над горизонтом, угол –h (см. рис.9)
Y
Рис. 9 Прямоугольная и сферическая системы координат
ПРАВИЛО РАЗМЕРНОСТЕЙ: В правой и левой части физических уравнений размерности должны быть одинаковыми. Не могут километры ровняться килограммам в физических формулах
Скалярные величины не имеют направления, например масса, заряд, температура, твердость и другие. Векторные величины имеют направление воздействия, это сила, скорость, ускорение и др. Пример Распределение плотности вещества в неком объеме это скалярная величина, а распределение скоростей движения молекул или частиц этого же вещества – вектор имеющий определенное направление.
Сложение векторов путем совмещения конца предыдущего вектора с началом следующего и результат от начала первого до конца второго. Вычитание тоже, но вычитаемый вектор направляется в противоположную сторону. На правом рисунке показаны векторы сил парусной лодки движущейся против ветра.
Рис.10 Сложение векторов и сложение сил двигающих лодку.