1. Введение. Физика-наука о природе. Естественнонаучный метод познания, его возможности и границы применимости. Моделирование физических явлений и процессов. Роль эксперимента и теории в процессе познания природы. Физические законы. Основные элементы физической картины мира.

Еще  в  глубокой  древности  люди  начали  собирать  информацию  об окружающем мире. Кроме  обычного любопытства,  это было  вызвано практическими  нуждами. Ведь,  например,  если  знаешь,  как  поднять и  переместить тяжелые  камни, то  сможешь  возвести  прочные  стены и построить дом, жить в  котором удобнее,  чем  в пещере или  зем­лянке. А  если  научишься  выплавлять металлы  из руд  и  изготавли­вать  плуги,  косы, топоры,  оружие  и т.  п.,  сможешь лучше вспахать поле  и  получить  более  высокий  урожай,  а  в  случае  опасности  суме ешь  защитить  свою  землю.

 Эти  знания стали  основой  для  создания  новых  технологий и приборов, которые помогают в работе врачам и строителям, путешественникам и земледельцам, облегчают нашу повседневную жизнь,  открыва­ют быстрый  доступ  к  запасам  информации,  на­копленным человечеством и т.  п.

Чтобы  понять,  как  далеко  шагнуло  вперед человечество,  достаточно  сравнить  условия  мор­ских путешествий в глубокой древности и в наши дни

. Древнегреческий  герой Одиссей долгие годы не мог вернуться на родину. При каждой новой попытке буря забрасывала его корабль в неизвестное место. Капитан современной яхты до­ставил бы античного героя домой всего за несколько дней.

Все, что нас окружает,  ученые называют материей. Ту материю, которую можно воспринять  с  помощью  наших  органов  чувств (например,  пощупать),  называют  веществом.

Вещество — это и металлы, и пластики, и дере­во, и воздух. Определенная  часть  пространства,  занятая  веществом,  называется физическим телом.

Так, физическими  телами являются любые окружающие  нас  предметы:  ручка,  тетрадь, стол,  дверь

В XIX столетии ученые установили, что кроме вещества существует еще один вид материи,  который невозможно  «пощупать». Этот особый вид мате­рии называется полем. С помощью поля —  невидимых электромагнитных волн  —  мы  имеем  возможность  связываться  со  своими  собеседниками  по мобильному  телефону,  капитан  корабля —  запросить  спутник  о  координа­тах своего судна. С помощью подобных волн работают радио и телевидение. 

Еще  одним  примером  электромагнитного  поля  является  свет. 

Материя вокруг нас постоянно изменяется. Некоторые тела перемеща­ются относительно друг друга, часть из них сталкиваются и, возможно, разру­шаются,  из одних тел образуются другие... Изменения в окружающем нас мире, то есть в природе, ученые называют специальным термином — явления.

Восход  и  закат Солнца,  сход  снежной  лавины,  извержение  вулкана,  бег лошади,  прыжок пантеры —  все это примеры природных явлений

Физические  явления	Примеры
Механические	Полет ракеты,  падение камня,  вращение Зем­ли вокруг Солнца
Оптические	Вспышка молнии,  свечение электрической лампочки,  свет от пламени  костра
Тепловые	Таяние снега,  нагревание пищи,  сгорание топлива в цилиндре двигателя
Звуковые	Звук колокола,  птичье пение,  грохот  грома
Электромагнитные	Разряд молнии,  электризация  волос,  электрическая дуга

Окружающий нас мир состоит из материи. Существует два вида мате­рии:  вещество,  из которого  состоят все физические  тела,  и поле.

В  мире,  который  нас  окружает,  постоянно  происходят  изменения.  Эти изменения называются явлениями.  Тепловые,  световые, механические,  зву­ковые,  электромагнитные явления — все это примеры физических явлений.

Предмет изучения физики —  структура и свойства материи, физические яв­ления и их взаимосвязь.

2. Системы отсчета. Характеристики механического движения: перемещение, скорость, ускорение.

Механическое движение относительно. Движение одного и того же тела относительно разных тел оказывается различным. Для описания движения тела нужно указать, по отношению к какому телу рассматривается движение. Это тело называюттелом отсчета.

Система координат, связанная с телом отсчета, и часы для отсчета времени образуют систему отсчета, позволяющую определять положение движущегося тела в любой момент времени.

В Международной системе единиц (СИ) за единицу длины принят метр, а за единицу времени – секунда.

всякое тело имеет определенные размеры. Различные части тела находятся в разных местах пространства. Однако, во многих задачах механики нет необходимости указывать положения отдельных частей тела. Если размеры тела малы по сравнению с расстояниями до других тел, то данное тело можно считать его материальной точкой. Так можно поступать, например, при изучении движения планет вокруг Солнца.

Перемещением называется вектор ∆r = r – r₀ ,проведенный из начального положения движущейся точки в положение ее в данный момент времени (приращение радиуса-вектора точки за рассматриваемый промежуток времени).

Скорость – скалярная физическая величина, характеризующая быстроту изменения координаты точки в пространстве. Средняя скорость - отношение пройденного за это время конечного пути S ко времени.

Ускорение – вектор направленный вдоль вектора приращения скорости dv, модуль ускорения характеризует величину изменения скорости в единицу времени

Пройденный путь l и вектор перемещения   при криволинейном движении тела.

 a и b – начальная и конечная точки пути

3. Виды движения ( равномерное, равноускоренное) и их графическое описание. Движение по окружности с постоянной по модулю скоростью.

4. Взаимодействие тел.

В  повседневной  жизни  мы  постоянно  встречаемся  с  различными  ви­дами  воздействий  одних  тел  на  другие.  Чтобы  открыть  дверь,  нужно  «по­действовать»  на  нее  рукой,  от  воздействия  ноги  мяч  летит  в  ворота,  даже присаживаясь на стул,  вы действуете на него.  В  то  же  время,  открывая  дверь,  мы  ощущаем  ее  воздействие  на  нашу руку.  Действие  мяча  на  ногу  особенно  ощутимо,  если  вы  играете  в  футбол босиком, а действие стула не позволяет нам упасть на пол. То есть действие всегда  является  взаимодействием:  если  одно тело  действует  на  другое,  то  и  другое  тело действует  на  первое. Можно  наглядно  убедиться  в  том,  что  дейс­твие  не  бывает  односторонним.  Проведите  не­сложный  эксперимент:  стоя  на  коньках,  слегка толкните  своего  товарища.  В  результате  начнет двигаться не только ваш товарищ, но и вы сами.

Взаимодействием  в физике  называется действие  тел или частиц друг на друга. Мы  коротко  охарактеризовали два вида  взаимодействия  из  четы­рех, известных  науке:  гравитационное и  электромагнитное.

Притяжение  тел  к  Земле,  планет  к Солнцу  и  наоборот  —  это  примеры проявления гравитационного взаимодействия.

Такое  взаимное  притяжение  ма­териальных  объектов  называют  гравитаци­онным  взаимодействием.  Опираясь  на  опыты и математические расчеты,  Ньютон установил, что  интенсивность  гравитационного  взаимо­действия  увеличивается  с  увеличением  масс взаимодействующих  тел.  Именно  поэтому легко  убедиться  в  том,  что  нас  с  вами  притя­гивает Земля,  но мы  совершенно не чувствуем притяжения нашего соседа по парте.

Почему любой предмет, будь то карандаш, выпущенный  из  руки,  лист  дерева  или  капля дождя,  падает,  двигается вниз? Поче­му стрела, выпущенная из лука, не летит прямо, а в конце концов падает на землю? Почему Луна движется  вокруг Земли? Причина  всех  этих  яв­лений заключается в том, что Земля притягивает к  себе другие тела,  а эти  тела также притягива­ют  к  себе Землю.

Примером  электрического  взаимодействия  является  взаимодействие  на­электризованного воздушного шарика с листочками бумаги.

если  потереть  воздушный шарик кусочком шелка, он начнет притягивать к себе  различные легкие  предметы:  ворсинки, зернышки  риса,  листочки  бумаги  . Про такой шарик говорят, что он наэлектризован, или заряжен.

Заряженные тела  взаимодействуют  меж­ду  собой,  но  характер  их  взаимодействия  мо­жет  быть  разным:  они  либо  притягиваются, либо отталкиваются друг  от друга 

Примером маг­нитного взаимодействия служит взаимодействие стрелки компаса с Землей, которая  также  является  магнитом,  в  результате  чего  один  конец  стрелки всегда указывает на север,  а второй —  на юг.

Электрическое  и  магнитное  взаимодействия —  это  проявления  единого электромагнитного взаимодействия.

Физики  установили,  что  законы,  описыва­ющие  электрические и магнитные взаимодейс­твия, едины. Поэтому в науке принято говорить о едином  электромагнитном взаимодействии.

5. .Принцип суперпозиции сил. Законы динамики Ньютона.

Принцип суперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит: результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть просто сумма результатов воздействия каждой из сил. Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что электростатический потенциал, создаваемый в данной точке системой зарядов, есть сумма потенциалов отдельных зарядов. Принцип суперпозиции может принимать и иные формулировки, которые, подчеркнём, полностью эквивалентны приведённой выше: Взаимодействие между двумя частицами не изменяется при внесении третьей частицы, также взаимодействующей с первыми двумя; Энергия взаимодействия всех частиц в многочастичной системе есть просто сумма энергий парных взаимодействий между всеми возможными парами частиц. В системе нет многочастичных взаимодействий. Уравнения, описывающие поведение многочастичной системы, являются линейными по количеству частиц. Именно линейность фундаментальной теории в рассматриваемой области физики есть причина возникновения в ней принципа суперпозиции.

НЬЮТОНА ЗАКОНЫ механики, три закона, лежащие в основе классической механики.. Первый закон: всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние.

Второй закон: произведение массы тела на его ускорение равно действующей силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы.

Третий закон: действию всегда соответствует равное и противоположно направленное противодействие; или: действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны. 

6 Силы в природе: упругость, трение, сила тяжести. Закон всемирного тяготения. Невесомость.

1. Сила характеризуется величиной и направлением.  Сила характеризует действие на данное тело других тел.  2. Результат действия силы на тело зависит не только от ее величины и направления, но и от точки приложения силы.  3. Равнодействующая – одна сила, результат действия которой будет таким же, каким бы был результат действия всех реальных сил.  Если силы сонаправлены, равнодействующая равна их сумме и направлена в ту же сторону. Если же силы направлены в противоположные стороны, то равнодействующая равна их разности и направлена в сторону большей силы.  Сила упругости - это сила, которая возникает внутри тела в результате деформации и препятствует изменению формы.  В зависимости от того, как изменяется форма тела, выделяют несколько видов деформации, в частности, растяжение и сжатие, изгиб, сдвиг и срез, кручение.  Чем больше изменяют форму тела, тем больше возникающая в нем сила упругости.  Динамометр – прибор для измерения силы: измеряемую силу сравнивают с силой упругости, возникающей в пружине динамометра.  Сила трения покоя - это сила, которая мешает сдвинуть тело с места.  Причина возникновения трения в том, что любые поверхности имеют неровности, которые зацепляются друг за друга.  Если же поверхности отшлифованы, то причиной трения являются силы молекулярного взаимодействия.  Когда тело движется по горизонтальной поверхности, сила трения направлена против движения и прямо пропорциональна силе тяжести:  F = μmg  Сила трения скольжения - это сила сопротивления при скольжении одного тела по поверхности другого.  Сила трения качения - это сила сопротивления при качении одного тела по поверхности другого; она значительно меньше силы трения скольжения.  Если трение полезно, его усиливают; если вредно - уменьшают.  Сила тяжести - это сила, с которой тело притягивается к Земле вследствие Всемирного тяготения.  Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу, причем, чем больше их массы и чем ближе они расположены, тем притяжение сильнее.  Чтобы вычислить силу тяжести, следует массу тела умножить на коэффициент, обозначаемый буквой g, приближенно равный 9,8Н/кг. Таким образом, сила тяжести рассчитывается по формуле  F = mg  Вес тела - это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес из-за притяжения к Земле.  Если тело не имеет ни опоры, ни подвеса, то тело не имеет и веса – оно находится в состоянии невесомости. 

ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ.  Все тела взаимодействуют друг с другом с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.