1 Предмет физики и её связь с другими науками. Зачем нужна физика инженеру

Физика - наука о наиболее простых и вместе с тем наиболее общих формах движения материи и их взаимных превращениях. Изучаемые физикой формы движения материи ( механическая, тепловая и др.) присутствуют во всех высших и более сложных формах движения материи (химических, биологических и др.). Поэтому они, будучи наиболее простыми, являются в то же время наиболее общими движения материи. Разделы Электродинамики и молекулярной физики и термодинамики являются наиболее сложными для усвоения разделами курса общей физики в технических вузах. Прежде всего это связано с необходимостью достаточно строгого описания физических явлений с использованием простых примеров, позволяющих получить о них наглядное представление.

Физика тесно связана с естественными науками. Как сказала академик С.И. Вавилов (1891 – 1955; советский физик и общественный деятель), эта теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естественные науки. В результате образовался ряд смежных дисциплин, таких, как астрофизика, геофизика, физическая химия, биофизика и др.).

Бурный темп развития физики, растущие связи её с техникой указывают на двоякую роль курса физики в техническом вузе: с одной стороны, это фундаментальная базы для теоретической подготовкой инженера, без которой его успешная деятельность невозможна, с другой – это формирование мировоззрения.

Физика тесно связана и с техникой, причем эта связь носит двусторонний характер. Физика выросла из потребностей техники (развитие механики у древних греков, например, было вызвано запросами строительной и военной техники того времени), и техника, в свою очередь, определяет направление физических исследований (например, в свое время задачи создания наиболее экономических тепловых двигателей вызвала бурное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический уровень производства.

Физика – основная интеллектообразующая дисциплина. Она организует мозги в правильном направлении. Она трудна, она многим дискомфортна, она создает проблемы (физкабинеты, демонстрации, лабораторные работы).

Физика как одно из важнейших направлений естествознания основана на опытных исследованиях. Первый шаг для установления закономерностей явления, как известно, наблюдение. Научное наблюдение представляет собой непростую задачу. Для выявления закономерностей какого-либо физического явления надо уметь выделять наиболее важные его элементы и по возможности учитывать условия, при которых протекает рассматриваемое явление, т. е. перейти от простого наблюдения к эксперименту.

Современная физика как фундаментальная наука формирует основы научной картины мира и определяет пути научно-технического прогресса. Эта наука может помочь предвидеть, объяснить и предотвратить многие опасности современного мира. Одна из задач, которую может решить курс современной физики – это разработка методов и средств управления рисками, осознанных человечеством опасностей в целях снижения их до приемлемого уровня. Современная электродинамика, оптика и атомная физика являются основой для разнообразных нанотехнологий и решения многих задач, связанных с обеспечением техносферной безопасности.

Физика – это одна из наук, цель которых – познание природы. Когда физик сталкивается с каким-либо явлением природы, он старается выделить те особенности явления, которые кажутся ему самыми важными. Так Древние греки, заметив, что движущееся тело, в конце концов, останавливается, заключили, что для поддержания движения необходима сила. Галилей же и Ньютон, наблюдая то же самое явление, пришли к выводу, что замедление движения здесь вовсе не самое главное. Оно вызывается трением, а в отсутствие трения движение не прекращается. Если бы мы решили проверить это на опыте, то увидели бы, что полностью устранить трение или другие тормозящие силы невозможно. Но их можно уменьшить, и чем меньше они, тем дольше будет двигаться тело. Таким образом, логично предположить, что в предельном случае, когда трения нет, движение будет оставаться неизменным, о чем и говорит первый закон Ньютона.

Таков общий метод физики. Мы выделяем в данном физическом явлении то, что считаем самым существенным. Затем, обобщая то, что выделили, строим теорию, из которой следуют те или иные выводы.

Выводы же проверяем путем эксперимента. Но теоретические выводы обычно относятся к идеализированной или упрощенной ситуации. Чтобы их проверить, нужно создать такую упрощенную ситуацию в сложном окружающем мире, что не всегда возможно сделать. На лекциях вам преподносят теорию. При этом рассматриваются те стороны реального мира, которые существующая теория считает самыми важными.