Лекция 2 Особенности физического описания реальности

Лекция № 2 Особенности физического описания реальности

n «Истинная наука философична, и физика, в частности, это не только первый шаг к технике, но и путь к глубочайшим пластам человеческой мысли» М. Борн.

Структура материи МАТЕРИЯ ВЕЩЕСТВО ЧАСТИЦЫ ТЕЛА ПОЛЕ ГРАВИТАЦИОННОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЯДЕРНЫХ СИЛ

Различие вещества и поля n n вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непрерывно. частицы вещества обладают массой покоя, а поле — нет. вещество мало проницаемо, а поле — полностью проницаемое. скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц вещества меньше её на много порядков.

n n n Мегамиром называют Вселенную, галактики и звезды Макромир – планеты и тела до клеток. Микромир считается фундаментальным. Он включает все остальное.

Физика – наука модельная. n физическая модель -упрощенный объект, в котором отражены только те свойства, качества, связи, которые наиболее сильно влияют на изучаемый процесс.

Твердое тело n n понятие классической механики, обозначающее совокупность материальных точек, расстояния между которыми сохраняются в процессе любых движений, совершаемых этим телом. сохраняет неизменным распределение массы внутри.

Материальная точка (понятие) – воображаемый объект, обладающий массой реального объекта, помещенной в центр масс. При этом размерами и всеми другими физическими свойствами объекта в условиях данной задачи пренебрегают. è Абсолютно твердое тело (модель) – тело, деформацией которого в условиях данной задачи можно пренебречь. è Абсолютно упругое тело (модель) – деформация которого подчиняется закону Гука, причем после снятия нагрузки размеры и форма полностью восстанавливаются. è Абсолютно неупругое тело (модель) – тело, полностью сохраняющее деформированное состояние после прекращения действия внешних сил.

Любое движение твердого тела можно представить как сумму поступательного и вращательного движений. Механическое движение Поступательное Вращательное

è Во многих случаях, например, при поступательном движении, вместо реального тела можно рассматривать материальную точку.

Для определения положения материальной точки в пространстве и описания ее движения, необходима система отсчёта. è Система отсчета: n n n тело отсчета; система координат, связанная с ним; способ измерения времени (часы).

Частица (элементарная) n n в точном значении этого термина, - это первичные, далее неразложимые частицы, из которых, состоит вся материя. Мельчайшая часть физической материи Характеристики: масса(покоя), заряд, спин, время жизни Более 400 частиц

Вакуум n (от лат. vacuum — пустота) — среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного.

n Физический вакуум - это то, где ничего не работает, всё нулевое. Пока физический вакуум не возбужден в нем нет физических действий. Вакуум даёт (рождает) элементарные частицы.

n n Тысячи линий обозначают пути частиц, родившихся в одном столкновении. Результат столкновения ионов золота с энергией 100 Гэ. В, зарегистрированный детектором на коллайдере тяжелых релятивистских ионов.

Сплошная среда – среда, которую можно рассматривать как непрерывную, пренебрегая её дискретным атомно-молекулярным строением. Естественные среды n n Безвоздушное пространство — позволяет распространяться электромагнитному, световому, рентгеновскому и другим видам излученений. Воздушное пространство — в основном используется для передачи радиоволн. Водная поверхность — в ней по большей части распространяются звуковые волны. Твёрдая поверхность — проводит звуковые и сейсмические волны.

поле n n n Физическое поле или просто поле – это особая форма материи, связывающая частицы вещества в единые системы и передающая с конечной скоростью действие одних частиц на другие. электрическое поле магнитное поле гравитационное поле ядерных сил

Вихрь модели сплошной среды : è Несжимаемая жидкость – плотность которой всюду одинакова и не меняется со временем. è Идеальная жидкость – воображаемая жидкость, в которой отсутствуют силы трения.

В жидкости, кроме поступательного, можно наблюдать и вращательное (вихревое) движения частиц. Оно возникает только в вязкой среде. Вихревая трубка – поверхность, состоящая из вихревых линий, проведенных через все точки замкнутого контура. Если размеры контура малы, то такую вихревую трубку называют вихрем.

Волна Виды волн è è Волна – процесс распространения колебаний в сплошной среде. Основное свойство волн – перенос энергии без переноса вещества. Продольная волна – частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны. Поперечная волна – частицы среды колеблются в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны.

Продольная волна Поверхностная волна

Величины, характеризующие волну: длина волны; n скорость распространения волны; n период колебаний; n частота колебаний. n

Виды волн: n n Механические волны распространяются в веществе: газе, жидкости или твердом теле. Электромагнитные волны не нуждаются в каком-либо веществе для своего распространения. К ним, в частности, относятся радиоволны и свет.

РЕЗОНАНС n Резонансом колебаний называется резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний в колебательном контуре в случае, когда частота внешнего воздействия близка к частоте собственных колебаний системы.

Ударные волны. При обтекании сверхзвуковым потоком воздуха тел, возникают скачки уплотнения, представляющие собой стационарные ударные волны, движущиеся перед телом.

Физические характеристики идеальных объектов Ш Масса m – мера инертности и мера гравитационного взаимодействия тел [кг].

Электрический заряд q n служит количественной мерой электростатического взаимодействия. Единица измерения заряда: 1 Кл = 1 А·с • Существуют два вида заряда: n положительный и отрицательный. • Одноименные– отталкиваются, • разноименные – притягиваются

Свойства электрического заряда ь ь ь Дискретность. В свободном виде в природе существует минимальная порция заряда e = 1, 6· 10 -19 Кл. Величина заряда выражается как Инвариантность. Величина заряда не зависит от системы отсчета. Аддитивность. Заряд системы тел равен сумме зарядов тел системы. Неуничтожимость. Выражается законом сохранения заряда.

Точечный заряд è Точечный заряд – заряженное тело, размерами которого по сравнению с расстояниями до других заряженных тел можно пренебречь.

Описание электростатического поля Электрическое силовое взаимодействие передаётся посредством электрического поля. è Электростатическое поле создаётся неподвижными электрическими зарядами. Для его описания используют -напряжённость, -потенциал электрического поля.

Напряжённость электростатического поля è Напряженность - это силовая векторная характеристика поля, численно равная силе, действующей на заряд +1 Кл, помещенный в данную точку поля. , [E] = Н/Кл = В/м q 0 – пробный заряд.

Направление вектора Силовые линии Пример силовых линий уединённых точечных зарядов

Принцип суперпозиций электрических полей Напряжённость результирующего поля в данной точке, создаваемая системой зарядов, равна векторной сумме напряжённостей полей, создаваемых в данной точке каждым зарядом.

магнитное поле n n n образуется только вокруг движущегося электрического заряда или проводника с током. магнитное поле оказывает силовое воздействие только на движущийся заряд или проводник с током. магнитное поле – нецентральное, вихревое.

Индукция магнитного поля Магнитная индукция – силовая характеристика магнитного поля, численно равная максимальной силе, действующей на проводник единичной длины с током в 1 А.

Географические и магнитные полюса земли (в соответствии с определением плюсов постоянного магнита)

Принцип суперпозиции магнитных полей принцип суперпозиции: è Магнитная индукция результирующего поля, создаваемого несколькими токами или движущимися зарядами, равна векторной сумме магнитных индукций полей, создаваемых каждым током или движущимся зарядом в отдельности.

Принцип суперпозиции гравитационных полей G=G 1+G 2+…

Схема дальнего космического полета

Единицы физических величин Основные n n n n n длина (метр), масса (килограмм), время (секунда), электрический ток (ампер), температура (кельвин), сила света (кандела), количество вещества (моль). Дополнительные плоский угол - радиан (рад), телесный угол - стерадиан (ср).

" Природа наделила человека стремлением к обнаружению истины. " Марк Туллий Цицерон