Лекция № 1 Физика – фундаментальная наука о природе

явлений (тепловой и электро- двигатели, велосипедное колесо, кипение холодной жидкости,

левитация карандашного грифеля)
Научный метод (Айсберг, Желоб Галилея)
Инерциальные системы отсчёта. Свободное тело. Принцип относительности.
Фильм «Чем занимается физика»

грифеля
Неуравновешенные шарики
Кипение воды (молока)
Труба, желоб Галилея
Воздушная дорога

закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её

движения.

которое устанавливается на основе обобщения опытных фактов и выражают объективные

закономерности, существующие в природе.

Фундаментальность означает, что законы или принципы не могут быть доказаны

логическим путём. Их доказательством является опыт.

потому, что законы их действия фундаментально просты»

Ри́чард Фе́йнман (Richard Feynman)
(1918 - 1988)
выдающийся американский учёный. Один из создателей квантовой электродинамики. В 1943—1945 годах входил в число разработчиков атомной бомбы в Лос-Аламосе. Лауреат Нобелевской премии по физике 1965 г.

общих элементарных законов, из которых путём чистой дедукции можно получить

картину мира. К этим законам ведёт не логический путь, а только основанная на проникновении в суть опыта интуиция»

объясняю, так как это известно всем»
Сэр Исаа́к Нью́то́н (Sir Isaac

Newton) (1643  —1727) английский физик, математик и астроном, основатель классической механики. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики.

единицы: метр (м); килограмм (кг); секунда (с).
Секунда – это промежуток

времени, в течение которого совершается 9 192 631 770 колебаний электромагнитного излучения, соответствующее переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 в отсутствие внешних полей (атомные часы).
Метр – это длина пути, проходимая светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
Килограмм – масса платино-иридиевого тела в Международном бюро мер и весов в Севре (близ Парижа).

зачинатель науки в России; экспериментально доказал закон сохранения массы, открыл

атмосферу на Венере, создал основы русского научного языка.

«Из наблюдений установлять теорию, через теорию исправлять наблюдения, - есть лучший всех способ к изысканию правды»
«Мысленные рассуждения произведены бывают из надёжных и много раз повторённых опытов»

вакуумом молоко?

наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за

ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий.
Наблюдение
Размышление
Гипотезы, модели, теории
Эксперимент

вертикальные.
Айсберг абсолютно неустойчив, если его характерные поперечные размеры на 20%

меньше размеров вертикальных

переворота T = 30 минут.
Каковы размеры «айсберга» непосредственно перед опрокидыванием?
Через

какое время опрокинется реальный айсберг с размерами 500х500х400 м3 в океане при температуре 5 °С? Каковы размеры перевернувшегося айсберга?

– 2x) = 0,8(c0 - x)  x = 3

см 
Размеры перевернувшегося модельного «айсберга» 4х4х5 см3

будет иметь размеры 200х200х250 м3. Толщина растаявшего льда X =

150 м.
Переворот произойдёт через время:
τ = τ0(X/x) (t0/t) ≈ 1год и 2 месяца.

всех инерциальных системах отсчёта
Все физические явления протекают одинаково в различных

ИСО.
ИСО – система, связанная со свободно движущимся телом.

явления свойства.
На вопрос, что существенно, а что нет может

ответить только опыт.
Примеры моделей: материальная точка, абсолютно твёрдое тело, идеальная жидкость, идеальный газ.

движение кораблю, и притом с какой угодно скоростью; тогда (если

только движение его будет равномерным, а не колеблющимся туда и сюда) вы не заметите ни малейшей разницы»
Закон инерции: «…если бы все сопротивления были уничтожены, то его (тела) движение было бы вечно равномерным, если бы плоскость простиралась в бесконечность» («неистребимо запечатлённое движение»).

Законы свободного падения: скорость нарастает пропорционально времени, а путь — пропорционально квадрату времени.
Научный метод – наблюдение, размышление и опыт

ГАЛИЛЕЙ, ГАЛИЛЕО (Galilei, Galileo)
(1564–1642)
итальянский физик, механик и астроном. Основоположник экспериментально-
математического метода исследования природы

В 1992 папа Иоанн Павел II объявил решение суда инквизиции ошибочным и реабилитировал Галилея.

поле тяжести Земли приобретают одинаковые ускорения (падение в вакууме)
Гипотеза: скорость

нарастает линейно → закон нечётных чисел: S1: S2:S3 …= 1:3:5…
Эксперимент: жёлоб Галилея

H = 4,9 м за секунду; R = 6380 км;

r = 384000 км ≈ 60,2R  h = H/60,22 ≈ 1,352 мм
Что на самом деле? Рассчитаем «падение Луны»: T = 27,3 суток; скорость Луны v = 2πr/T ≈ 1,02 км/с; за секунду Луна падает на hr = (vt)2/2r ≈ 1,355 мм  h ≈ hr

весах, сидит муха. В какой момент весы начнут чувствовать, что

муха улетела?
Какие движения должен совершать человек, чтобы вращать обруч?
С какой скоростью должен бежать по воде человек, чтобы не тонуть?
Почему жидкий азот (-195 0С) можно лить на руку, не боясь «ожога»?
Какого цвета будет казаться красная жидкость, если сосуд с ней поместить в сосуд с синей жидкостью?

Петр Леонидович Капица
(1894–1984)
Выдающийся российский физик, академик. Открыл сверхтекучесть жидкого гелия. Основатель Физтеха, системы Физтеха. Лауреат Нобелевской премии по физике 1978 года

Впрочем, насчёт Вселенной я не уверен».

основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921

года.

«Самое непостижимое в этом мире — это то, что он постижим».