1.4. Роль физики в становлении инженера

Современное производство, основанное на последних достижениях науки и техники, предъявляет высокие требования к профессиональным качествам инженера. Инженер, прежде всего, должен хорошо знать физические законы и принципы работы приборов и машин, технологии производства.

Кажущиеся трудности физики как науки объясняются пестротой, мозаичностью ее разделов. Но каждый из них занимается своим кругом вопросов, своими задачами, и в их наборе нужно видеть не сложность физики, а систему ее взглядов, которые уточняются и углубляются от раздела к разделу. Не нужно забывать, что, рассматривая тот или иной круг вопросов, каждый раздел физики пользуется определенной точкой зрения, объясняет явления природы на определенном уровне, пользуется определенными моделями, схематизируя явления.

Так, механика занимается рассмотрением движения тел в целом, не учитывая деталей внутреннего строения тел.

Молекулярно-кинетическая теория и физика тепловых явлений делают шаг вглубь тел. Они работают на уровне атомов и молекул. Здесь изучают поведение и взаимодействие атомов и молекул, пренебрегая их конкретной структурой.

В физике электрических и магнитных явлений рассмотрение атомов и молекул в целом, как неделимых, ничего не дает. На передний план выступают электрон и другие заряженные частицы, наделенные, кроме массы, новым свойством – электрическими зарядами.

В оптике приходится уточнять поведение электронов внутри атома и их взаимодействие с электромагнитными полями.

Атомная и ядерная физика приводят нас к новой механике атомных частиц, к новым законам, которые имеет смысл рассматривать только на этом уровне.

Каждый раздел физики использует свой специфический подход к изучаемым фактам. Но всегда нужно помнить, что по мере развития физики ее основным предметом изучения становятся связи между отдельными объектами и явлениями, рассматривавшимися ранее с разных, не связанных между собой сторон. А физические законы – устойчивые, повторяющиеся во множестве опытов, связи между физическими величинами, присущие самой природе явлений.

2. Физические величины и их измерение

1.1. Понятие физической величины

Физическая величина (ФВ) – это свойство, в качественном отношении общее многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Физическими величинами являются, например, масса, длина, температура, напряженность электрического поля, период колебаний и др.

Значением ФВ называется оценка ФВ в виде некоторого числа принятых для нее единиц измерения. Например, 10 м – значение длины некоторого тела, 5 кг – значение массы и т.д. В общем случае значение Х некоторой ФВ можно выразить в виде формулы

В общем случае значение Х некоторой ФВ можно выразить в виде формулы

X = {X}[X],

где {X} – числовое значение ФВ, [X] – единица измерения ФВ.

В физике установлено большое количество связей между многими величинами. Иногда значение одной ФВ может быть выражено через значения других ФВ. Анализ накопленных в физике связей между величинами приводит к заключению, что величины данного раздела физики всегда могут быть выражены всего лишь через несколько независимых величин.

Оказалось, что все величины, необходимые для описания любого явления механики, могут быть выражены только через три независимые величины: длина, время и масса.