Айналадағы әлемге, оның жұмыс істеуі мен даму заңдылықтарына қызығушылық таныту табиғи және дұрыс. Сондықтан да жаратылыстану ғылымдарына, мысалы, Әлемнің қалыптасуы мен дамуының мәнін түсіндіретін физикаға назар аудару орынды. Негізгі физикалық заңдарды түсіну оңай. Бұл принциптерді мектеп өте кішкентай кезінен бастап балаларға енгізеді.
Көпшілік үшін бұл ғылым «Физика (7-сынып)» оқулығынан басталады. Мектеп оқушыларына механика мен термодинамиканың негізгі ұғымдары мен заңдары ашылады, негізгі физикалық заңдардың өзегімен танысады. Бірақ білім тек мектеп орындықтарымен шектелуі керек пе? Әрбір адам қандай физикалық заңдылықтарды білуі керек? Бұл мақалада кейінірек талқыланады.
Ғылыми физика
Сипатталған ғылымның көптеген нюанстары барлығына ерте балалық шақтан таныс. Ал бұл өз мәні бойынша физиканың жаратылыстану саласының бірі екендігіне байланысты. Табиғат заңдылықтары, олардың әрекеті туралы айтыладыәркімнің өміріне әсер етеді және көптеген жолдармен оны материяның ерекшеліктері, оның құрылымы мен қозғалыс үлгілері туралы қамтамасыз етеді.
«Физика» терминін алғаш рет біздің эрамызға дейінгі IV ғасырда Аристотель жазып алған. Бастапқыда ол «философия» ұғымымен синоним болды. Өйткені, екі ғылымның да ортақ мақсаты болды - Әлемнің жұмыс істеуінің барлық механизмдерін дұрыс түсіндіру. Бірақ он алтыншы ғасырда ғылыми революция нәтижесінде физика тәуелсіз болды.
Жалпы заң
Физиканың кейбір негізгі заңдары ғылымның әртүрлі салаларына қатысты. Олардан басқа барлық табиғатқа ортақ деп саналатындары бар. Бұл энергияның сақталу және түрлену заңы туралы.
Бұл әрбір тұйық жүйеде қандай да бір құбылыс болған кезде оның энергиясы міндетті түрде сақталатынын білдіреді. Соған қарамастан ол аталған жүйенің әртүрлі бөліктерінде басқа формаға ауысып, өзінің сандық мазмұнын тиімді өзгертуге қабілетті. Сонымен бірге ашық жүйеде онымен әрекеттесетін кез келген денелер мен өрістердің энергиясы жоғарылаған жағдайда энергия азаяды.
Жоғарыда келтірілген жалпы принциптен басқа физикада дүниеде болып жатқан процестерді түсіндіру үшін қажетті негізгі ұғымдар, формулалар, заңдар бар. Оларды зерттеу өте қызықты болуы мүмкін. Сондықтан бұл мақалада физиканың негізгі заңдарына қысқаша тоқталып, оларды тереңірек түсіну үшін оларға толық назар аудару қажет.
Механика
Жас ғалымдарға физиканың көптеген негізгі заңдары механика сияқты ғылым саласы толық зерттелетін мектептің 7-9 сыныптарында ашылады. Оның негізгі принциптері төменде сипатталған.
- Галилейдің салыстырмалылық заңы (салыстырмалылықтың механикалық заңы немесе классикалық механиканың негізі деп те аталады). Принциптің мәні мынада: ұқсас жағдайларда кез келген инерциялық санақ жүйелеріндегі механикалық процестер толығымен бірдей болады.
- Гук заңы. Оның мәні серпімді денеге (серіппе, өзек, пульт, арқалық) бүйірден соғұрлым көп әсер етсе, оның деформациясы соғұрлым жоғары болады.
Ньютон заңдары (классикалық механиканың негізін білдіреді):
- Инерция принципі кез келген дене тыныштықта бола алады немесе біркелкі және түзу сызықты қозғала алады, егер оған басқа денелер қандай да бір түрде әсер етпесе немесе олар бір-бірінің әрекетін қандай да бір түрде өтесе. Қозғалыс жылдамдығын өзгерту үшін денеге қандай да бір күшпен әсер ету керек және, әрине, бір күштің әртүрлі өлшемдегі денелерге әсер етуінің нәтижесі де әртүрлі болады.
- Динамиканың негізгі үлгісі қазіргі уақытта берілген денеге әсер ететін күштердің нәтижесі неғұрлым көп болса, соғұрлым ол қабылдайтын үдеу соғұрлым көп болатындығын айтады. Және, тиісінше, дене салмағы неғұрлым көп болса, бұл көрсеткіш соғұрлым төмен болады.
- Ньютонның үшінші заңы осылай дейдікез келген екі дене бір-бірімен әрқашан бірдей заңдылықпен әрекеттеседі: олардың күштері табиғаты бірдей, шамасы бойынша эквивалентті және міндетті түрде осы денелерді қосатын түзу сызық бойымен қарама-қарсы бағытта болады.
- Салыстырмалылық принципі инерциялық санақ жүйелерінде бірдей жағдайда болатын барлық құбылыстардың абсолютті бірдей жолмен өтетінін айтады.
Термодинамика
Оқушыларға негізгі заңдылықтарды ашатын мектеп оқулығы («Физика. 7-сынып»), оларды термодинамика негіздерімен таныстырады. Төменде оның принциптерін қысқаша қарастырамыз.
Бұл ғылым саласында негізгі болып табылатын термодинамика заңдары жалпы сипатқа ие және атом деңгейіндегі белгілі бір заттың құрылымының бөлшектерімен байланысты емес. Айтпақшы, бұл принциптер тек физика үшін ғана емес, сонымен қатар химия, биология, аэроғарыштық техника және т.б. үшін де маңызды.
Мысалы, аталған салада логикалық анықтауға болмайтын ереже бар, сыртқы жағдайлары өзгермейтін жабық жүйеде уақыт өте келе тепе-теңдік күй орнатылады. Ал ондағы жалғасатын процестер бір-бірінің орнын толтырады.
Термодинамиканың тағы бір ережесі хаостық қозғалыспен сипатталатын бөлшектердің орасан зор санынан тұратын жүйенің жүйенің ықтималдығы аз күйден ықтималдырақ күйге тәуелсіз ауысу тілегін растайды.
Ал Гей-Люссак заңы (газ заңы деп те аталады) тұрақты қысым жағдайында белгілі бір массадағы газ үшін оның көлемін келесіге бөлу нәтижесі екенін айтады.абсолютті температура міндетті түрде тұрақты мәнге айналады.
Бұл саланың тағы бір маңызды ережесі – термодинамиканың бірінші заңы, оны термодинамикалық жүйе үшін энергияның сақталу және түрлену принципі деп те атайды. Оның пікірінше, жүйеге жіберілген кез келген жылу мөлшері тек оның ішкі энергиясының метаморфозына және кез келген әрекет ететін сыртқы күштерге қатысты оның жұмысын орындауға жұмсалады. Дәл осы заңдылық жылу қозғалтқыштарының жұмыс схемасын құруға негіз болды.
Тағы бір газ заңдылығы Чарльз заңы. Онда идеал газдың тұрақты көлемін сақтай отырып, белгілі бір массасының қысымы неғұрлым жоғары болса, оның температурасы соғұрлым жоғары болады делінген.
Электр
Жас ғалымдарға арналған 10-сыныпқа арналған физиканың қызықты негізгі заңдарын ашады. Қазіргі уақытта табиғаттың негізгі принциптері мен электр тогының әрекет ету заңдылықтары, сонымен қатар басқа да нюанстар зерттелуде.
Ампер заңы, мысалы, параллель жалғанған өткізгіштер, олар арқылы ток бір бағытта өтетін болса, сөзсіз тартады, ал ток бағыты қарама-қарсы болған жағдайда, тиісінше кері тебеді. Кейде дәл осы атау ток өткізетін өткізгіштің кішкене бөлігінде бар магнит өрісінде әрекет ететін күшті анықтайтын физикалық заң үшін қолданылады. Оны Ампер күші деп атайды. Бұл жаңалықты ХІХ ғасырдың бірінші жартысында (дәлірек айтқанда, 1820 жылы) ғалым ашқан.
Заңзарядты сақтау табиғаттың негізгі принциптерінің бірі болып табылады. Ол кез келген электрлік оқшауланған жүйеде пайда болатын барлық электр зарядтарының алгебралық қосындысы әрқашан сақталады (тұрақты болады) деп көрсетеді. Осыған қарамастан, аталған принцип белгілі бір процестердің нәтижесінде мұндай жүйелерде жаңа зарядталған бөлшектердің пайда болуын жоққа шығармайды. Дегенмен, барлық жаңадан пайда болған бөлшектердің жалпы электр заряды міндетті түрде нөлге тең болуы керек.
Кулон заңы электростатикадағы негізгі заңдардың бірі болып табылады. Ол қозғалмайтын нүктелік зарядтардың өзара әрекеттесу күші принципін білдіреді және олардың арасындағы қашықтықтың сандық есебін түсіндіреді. Кулон заңы электродинамиканың негізгі принциптерін тәжірибелік жолмен негіздеуге мүмкіндік береді. Қозғалмайтын нүктелік зарядтар бір-бірімен сөзсіз күшпен әрекеттесетінін айтады, ол неғұрлым жоғары болса, соғұрлым олардың шамаларының көбейтіндісі соғұрлым үлкен болады және сәйкесінше, азырақ болса, қарастырылып отырған зарядтар арасындағы қашықтықтың квадраты мен өткізгіштігі соғұрлым аз болады. сипатталған әрекеттесу орын алатын орта.
Ом заңы электр тогының негізгі принциптерінің бірі болып табылады. Тізбектің белгілі бір бөлігінде әрекет ететін тұрақты электр тогының күші неғұрлым көп болса, оның ұштарындағы кернеу де соғұрлым жоғары болады делінген.
«Оң қол ережесі» - магнит өрісінің әсерінен белгілі бір жолмен қозғалатын токтың өткізгіштегі бағытын анықтауға мүмкіндік беретін принцип. Ол үшін оң қолды магниттік индукция сызықтары болатындай етіп орналастыру керекбейнелі түрде ашық алақанға тиіп, бас бармағын кондуктордың бағытына қарай созды. Бұл жағдайда қалған төрт түзетілген саусақ индукциялық токтың бағытын анықтайды.
Сонымен қатар бұл принцип ток өткізетін түзу өткізгіштің магниттік индукция сызықтарының дәл орнын анықтауға көмектеседі. Бұл келесідей болады: оң қолдың бас бармағын токтың бағытын көрсететін етіп қойыңыз, ал қалған төрт саусақпен өткізгішті бейнелі түрде ұстаңыз. Бұл саусақтардың орналасуы магниттік индукция сызықтарының нақты бағытын көрсетеді.
Электромагниттік индукция принципі трансформаторлардың, генераторлардың, электр қозғалтқыштарының жұмыс істеу процесін түсіндіретін заңдылық. Бұл заң келесідей: тұйық контурда индукцияның тудырылатын электр қозғаушы күші неғұрлым үлкен болса, магнит ағынының өзгеру жылдамдығы соғұрлым жоғары болады.
Оптика
«Оптика» филиалы да мектеп бағдарламасының бір бөлігін көрсетеді (физиканың негізгі заңдары: 7-9 сыныптар). Сондықтан бұл принциптерді түсіну бір қарағанда оңай көрінетіндей қиын емес. Оларды зерттеу тек қосымша білім ғана емес, қоршаған шындықты жақсырақ түсінуге әкеледі. Оптиканың зерттеу саласына жатқызуға болатын физиканың негізгі заңдары мыналар:
- Гайнс принципі. Бұл секундтың кез келген бөлігінде толқын фронтының нақты орнын тиімді анықтауға мүмкіндік беретін әдіс. Оның мәні келесідей:Секундтың белгілі бір бөлігінде толқындық фронттың жолында болатын барлық нүктелер өз мәні бойынша сфералық толқындардың (екінші реттік) көздеріне айналады, ал толқындық фронттың секундтың бір бөлігінде орналасуы бірдей барлық сфералық толқындарды айналып өтетін бет (екінші реттік). Бұл принцип жарықтың сынуына және оның шағылуына қатысты қолданыстағы заңдарды түсіндіру үшін қолданылады.
- Гюйгенс-Френель принципі толқынның таралуына қатысты мәселелерді шешудің тиімді әдісін көрсетеді. Бұл жарықтың дифракциясымен байланысты қарапайым есептерді түсіндіруге көмектеседі.
- Толқынның шағылысу заңы. Ол айнадағы көрініс үшін бірдей қолданылады. Оның мәні құлап жатқан сәуленің де, шағылысқанның да, сондай-ақ сәуленің түсу нүктесінен салынған перпендикулярдың бір жазықтықта орналасуында жатыр. Сондай-ақ, сәуленің түсетін бұрышы әрқашан сыну бұрышына абсолютті тең екенін есте ұстаған жөн.
- Жарықтың сыну принципі. Бұл электромагниттік толқынның (жарықтың) біртекті ортадан екіншісіне қозғалу сәтіндегі траекториясының өзгеруі, ол біріншіден бірқатар сыну көрсеткіштері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді. Олардағы жарықтың таралу жылдамдығы әртүрлі.
- Жарықтың түзу сызықты таралу заңы. Оның негізінде ол геометриялық оптика саласына қатысты заң болып табылады және келесідей: кез келген біртекті ортада (табиғатына қарамастан) жарық ең қысқа қашықтыққа қатаң түзу сызықты таралады. Бұл заң білім беруді қарапайым және түсінікті етіп түсіндіреді.көлеңкелер.
Атомдық және ядролық физика
Кванттық физиканың негізгі заңдары, сондай-ақ атом және ядролық физика негіздері орта мектептер мен университеттерде оқытылады.
Осылайша, Бор постулаттары теорияның негізіне айналған негізгі гипотезалар тізбегі болып табылады. Оның мәні кез келген атомдық жүйе тек стационарлық күйде ғана тұрақты болып қала алады. Кез келген сәулелену немесе атомның энергияны жұтуы міндетті түрде принципті пайдалана отырып жүреді, оның мәні келесідей: тасымалдауға байланысты сәулелену монохроматикалық болады.
Бұл постулаттар физиканың негізгі заңдарын зерттейтін типтік мектеп бағдарламасына сілтеме жасайды (11-сынып). Олардың білімі түлек үшін міндетті болып табылады.
Адам білуі керек физиканың негізгі заңдары
Кейбір физикалық қағидалар, олар осы ғылымның бір саласына жататынына қарамастан, жалпы сипатқа ие және барлығына белгілі болуы керек. Адам білуі керек физиканың негізгі заңдарын тізімдейміз:
- Архимед заңы (гидро-, сонымен қатар аэростатика салаларына жатады). Ол газ тәріздес затқа немесе сұйықтыққа батырылған кез келген дене міндетті түрде тігінен жоғары бағытталған қалқымалы күштің түріне ұшырайтынын білдіреді. Бұл күш әрқашан дене ығыстыратын сұйықтықтың немесе газдың салмағына сандық түрде тең болады.
- Бұл заңның тағы бір тұжырымы келесідей: газға немесе сұйықтыққа батырылған дене салмағын жоғалтадыол батырылған сұйықтықтың немесе газдың массасы болды. Бұл заң жүзу денелері теориясының негізгі постулаты болды.
- Бүкіләлемдік тартылыс заңы (Ньютон ашқан). Оның мәні мынада: абсолютті барлық денелер бір-біріне күшпен тартылады, бұл денелердің массаларының көбейтіндісі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым үлкен болады және сәйкесінше олардың арасындағы қашықтықтың квадраты соғұрлым аз болады..
Айналадағы дүниенің қызмет ету механизмін және ондағы болып жатқан процестердің ерекшеліктерін түсінгісі келетін әрбір адам білуі керек физиканың 3 негізгі заңы. Олардың әрекет ету принципін түсіну өте қарапайым.
Мұндай білімнің құндылығы
Физиканың негізгі заңдары адамның жасы мен кәсібіне қарамастан білім қорында болуы керек. Олар барлық бүгінгі шындықтың өмір сүру механизмін көрсетеді және мәні бойынша үздіксіз өзгеретін әлемдегі жалғыз тұрақты болып табылады.
Физиканың негізгі заңдары, тұжырымдамалары бізді қоршаған әлемді зерттеудің жаңа мүмкіндіктерін ашады. Олардың білімі Әлемнің өмір сүру механизмін және барлық ғарыштық денелердің қозғалысын түсінуге көмектеседі. Бұл бізді күнделікті оқиғалар мен процестерге қарап қана қоймайды, сонымен қатар олардан хабардар болуға мүмкіндік береді. Адам физиканың негізгі заңдарын, яғни айналасында болып жатқан барлық процестерді анық түсінгенде, ол оларды ең тиімді жолмен басқаруға, жаңалықтар ашуға және сол арқылы өмірін жайлы етуге мүмкіндік алады.
Нәтижелер
Кейбіреулер тереңдетуге мәжбүрБірыңғай мемлекеттік емтиханға физиканың негізгі заңдарын оқу, басқалары - кәсіп бойынша, ал кейбіреулері - ғылыми қызығушылықпен. Бұл ғылымды зерттеудің мақсаттарына қарамастан, алынған білімнің пайдасын асыра бағалау мүмкін емес. Қоршаған дүниенің өмір сүруінің негізгі тетіктері мен заңдылықтарын түсінуден асқан қанағаттанарлық ештеңе жоқ.
Елсіз қалмаңыз - дами беріңіз!
