Эргэн тойрон дахь ертөнц, түүний үйл ажиллагаа, хөгжлийн хууль тогтоомжийг сонирхох нь зүй ёсны бөгөөд зөв юм. Тийм ч учраас орчлон ертөнцийн үүсэл, хөгжлийн мөн чанарыг тайлбарладаг байгалийн шинжлэх ухаан, тухайлбал физикт анхаарлаа хандуулах нь зүй ёсны хэрэг юм. Физикийн үндсэн хуулиудыг ойлгоход хялбар байдаг. Бага насандаа сургууль эдгээр зарчмуудыг хүүхдүүдэд танилцуулдаг.
Олон хүмүүсийн хувьд энэ шинжлэх ухаан "Физик (7-р анги)" сурах бичгээс эхэлдэг. Сургуулийн хүүхдүүдэд механик, термодинамикийн үндсэн ойлголт, хуулиудыг нээж, физикийн үндсэн хуулиудын цөмтэй танилцдаг. Гэхдээ мэдлэг нь сургуулийн вандан сандал дээр хязгаарлагдах ёстой юу? Хүн бүр физикийн ямар хуулиудыг мэддэг байх ёстой вэ? Үүнийг нийтлэлд дараа хэлэлцэх болно.
Шинжлэх ухааны физик
Тодруулсан шинжлэх ухааны олон нюансууд нь бага наснаасаа хүн бүрт танил байдаг. Энэ нь мөн чанартаа физик бол байгалийн шинжлэх ухааны нэг чиглэлтэй холбоотой юм. Энэ нь байгалийн хууль тогтоомж, тэдгээрийн үйл ажиллагааны тухай өгүүлдэгхүн бүрийн амьдралд нөлөөлж, олон талаараа материйн онцлог, түүний бүтэц, хөдөлгөөний хэв маягийн талаар өгдөг.
“Физик” гэсэн нэр томъёог МЭӨ 4-р зуунд Аристотель анх тэмдэглэсэн байдаг. Эхэндээ энэ нь "философи" гэсэн ойлголттой ижил утгатай байв. Эцсийн эцэст, хоёр шинжлэх ухаан нь орчлон ертөнцийн үйл ажиллагааны бүх механизмыг зөв тайлбарлах нийтлэг зорилготой байв. Гэвч аль хэдийн XVI зуунд шинжлэх ухааны хувьсгалын үр дүнд физик бие даасан болсон.
Ерөнхий хууль
Физикийн үндсэн хуулиудын зарим нь шинжлэх ухааны янз бүрийн салбаруудад үйлчилдэг. Тэдгээрээс гадна бүх байгальд нийтлэг гэж тооцогддог зүйлүүд байдаг. Энэ нь энерги хадгалагдах ба хувирах хуулийн тухай юм.
Энэ нь хаалттай систем бүрийн энерги нь түүнд ямар нэгэн үзэгдэл тохиолдоход мэдээж хадгалагдана гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь өөр хэлбэрт шилжиж, нэрлэсэн системийн янз бүрийн хэсэгт тоон агуулгаа үр дүнтэй өөрчлөх боломжтой юм. Үүний зэрэгцээ нээлттэй системд түүнтэй харилцан үйлчилж буй аливаа бие, талбайн энергийг нэмэгдүүлэх тохиолдолд энерги нь буурдаг.
Дээрх ерөнхий зарчмаас гадна физик нь дэлхий дээр болж буй үйл явцыг тайлбарлахад шаардлагатай үндсэн ойлголт, томъёо, хуулиудыг агуулдаг. Тэдгээрийг судлах нь гайхалтай сэтгэл хөдөлгөм байж болно. Иймд энэ өгүүллээр физикийн үндсэн хуулиудыг товч авч үзэх бөгөөд тэдгээрийг илүү гүнзгий ойлгохын тулд тэдгээрийг бүрэн анхаарч үзэх нь чухал юм.
Механик
Механик гэх мэт шинжлэх ухааны салбарыг бүрэн судалдаг сургуулийн 7-9-р ангид физикийн олон үндсэн хуулиудыг залуу эрдэмтэд нээж өгдөг. Үүний үндсэн зарчмуудыг доор тайлбарласан болно.
- Галилейгийн харьцангуйн хууль (мөн харьцангуйн механик хууль буюу сонгодог механикийн үндэс гэж нэрлэдэг). Зарчмын мөн чанар нь ижил төстэй нөхцөлд аливаа инерцийн лавлах систем дэх механик процессууд бүрэн ижил байдагт оршдог.
- Гүкийн хууль. Үүний мөн чанар нь уян харимхай биед (хавар, саваа, консол, дам нуруу) хажуу талаас илүү их нөлөө үзүүлэх тусам түүний хэв гажилт их болно.
Ньютоны хуулиуд (сонгодог механикийн үндсийг төлөөлдөг):
- Инерцийн зарчим нь аливаа биет өөр ямар нэгэн байдлаар нөлөөлөхгүй эсвэл бие биенийхээ үйлдлийг ямар нэгэн байдлаар нөхөхөд л тайван байх эсвэл жигд, шулуун шулуунаар хөдөлж чадна гэж хэлдэг. Хөдөлгөөний хурдыг өөрчлөхийн тулд биед ямар нэгэн хүчээр үйлчлэх шаардлагатай бөгөөд өөр өөр хэмжээтэй биед ижил хүчний нөлөөллийн үр дүн ч өөр байх нь ойлгомжтой.
- Динамикийн үндсэн загвар нь тухайн биед одоогийн байдлаар үйлчилж буй хүчний үр дүн их байх тусам түүний хүлээн авсан хурдатгал их байх болно гэж хэлдэг. Үүний дагуу биеийн жин их байх тусам энэ үзүүлэлт бага байна.
- Ньютоны гуравдахь хуульд ингэж заасан байдагдурын хоёр бие бие биетэйгээ үргэлж ижил загвараар харилцан үйлчилдэг: тэдгээрийн хүч нь ижил шинж чанартай, хэмжээ нь тэнцүү бөгөөд эдгээр биеийг холбосон шулуун шугамын дагуу эсрэг чиглэлтэй байх нь зайлшгүй юм.
- Харьцангуйн онолын зарчим нь инерциал тооллын системд ижил нөхцөлд тохиолдох бүх үзэгдэл туйлын ижил замаар дамждагийг хэлдэг.
Термодинамик
Сурагчдад үндсэн хуулиудыг ("Физик. 7-р анги") илчилсэн сургуулийн сурах бичиг нь термодинамикийн үндсийг танилцуулдаг. Бид түүний зарчмуудыг доор товчхон авч үзэх болно.
Шинжлэх ухааны энэ салбарын үндсэн суурь болох термодинамикийн хуулиуд нь ерөнхий шинж чанартай бөгөөд атомын түвшний тодорхой бодисын бүтцийн нарийн ширийн зүйлтэй холбоогүй. Дашрамд хэлэхэд эдгээр зарчмууд нь зөвхөн физик төдийгүй хими, биологи, сансрын инженерчлэл зэрэгт чухал ач холбогдолтой.
Жишээлбэл, нэрлэсэн үйлдвэрт логикийн хувьд тодорхойлох боломжгүй дүрэм байдаг бөгөөд гадаад нөхцөл нь өөрчлөгдөөгүй хаалттай системд цаг хугацааны явцад тэнцвэрт байдал тогтдог. Мөн үүн дотор үргэлжлэх үйл явц нь бие биенээ байнга нөхдөг.
Термодинамикийн өөр нэг дүрэм нь эмх замбараагүй хөдөлгөөнөөр тодорхойлогддог асар их тоосонцороос бүрдэх систем нь системийн хувьд магадлал багатай төлөвөөс илүү магадлалтай төлөв рүү бие даан шилжих хүслийг баталж байна.
Мөн Гэй-Люссакийн хууль (мөн хийн хууль гэж нэрлэдэг) нь тогтвортой даралтын нөхцөлд тодорхой масстай хийн хувьд эзлэхүүнийг нь хуваах үр дүн гэж заасан байдаг.үнэмлэхүй температур нь тогтмол утга болж хувирдаг.
Энэ салбарын бас нэг чухал дүрэм бол термодинамикийн анхны хууль бөгөөд үүнийг термодинамикийн системийн энергийг хадгалах, хувиргах зарчим гэж бас нэрлэдэг. Түүний хэлснээр, системд дамжуулагдсан дулааны хэмжээ нь зөвхөн дотоод энергийн хувирал, аливаа гадны хүчинтэй холбоотой ажлын гүйцэтгэлд зарцуулагдах болно. Чухамхүү энэ тогтмол байдал нь дулааны хөдөлгүүрийн ажиллах схемийг бүрдүүлэх үндэс болсон юм.
Өөр нэг хийн тогтмол байдал бол Чарльзын хууль юм. Тогтмол эзэлхүүнийг хадгалахын зэрэгцээ идеал хийн тодорхой массын даралт ихсэх тусам температур нь ихэсдэг гэж энд бичсэн байна.
Цахилгаан
Залуу эрдэмтдэд зориулсан 10-р сургуулийн физикийн сонирхолтой үндсэн хуулиудыг нээлээ. Энэ үед байгалийн гол зарчим, цахилгаан гүйдлийн үйл ажиллагааны хууль, түүнчлэн бусад нарийн ширийн зүйлийг судалж байна.
Жишээлбэл,
Амперийн хуульд зэрэгцээ холбогдсон дамжуулагчууд нь нэг чиглэлд гүйх нь зайлшгүй татах бөгөөд эсрэг талын гүйдлийн үед тус тус түлхэнэ гэж заасан байдаг. Заримдаа одоогийн гүйдэл дамжуулж буй дамжуулагчийн жижиг хэсэг дээр байгаа соронзон орон дээр ажиллах хүчийг тодорхойлдог физик хуульд ижил нэрийг ашигладаг. Үүнийг Амперын хүч гэж нэрлэдэг. Энэхүү нээлтийг эрдэмтэн XIX зууны эхний хагаст (1820 онд) хийсэн.
Хуульцэнэг хадгалах нь байгалийн үндсэн зарчмуудын нэг юм. Энэ нь аливаа цахилгаан тусгаарлагдсан системд үүссэн бүх цахилгаан цэнэгийн алгебрийн нийлбэр нь үргэлж хадгалагддаг (тогтмол болдог) гэж заасан байдаг. Гэсэн хэдий ч нэрлэсэн зарчим нь тодорхой үйл явцын үр дүнд ийм системд шинэ цэнэглэгдсэн хэсгүүд гарч ирэхийг үгүйсгэхгүй. Гэсэн хэдий ч шинээр үүссэн бүх бөөмсийн нийт цахилгаан цэнэг заавал тэгтэй тэнцүү байх ёстой.
Куломын хууль бол электростатикийн үндсэн хууль юм. Энэ нь тогтмол цэгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлийн хүчний зарчмыг илэрхийлж, тэдгээрийн хоорондох зайны тоон тооцоог тайлбарладаг. Кулоны хууль нь электродинамикийн үндсэн зарчмуудыг туршилтын аргаар нотлох боломжийг олгодог. Хөдөлгөөнгүй цэгийн цэнэгүүд хоорондоо хүчтэй харилцан үйлчлэх нь гарцаагүй бөгөөд тэдгээрийн хэмжээ их байх тусам тэдгээрийн хэмжээ нь их байх ба үүний дагуу авч үзэж буй цэнэгийн хоорондох зайны квадрат нь бага байх тусмаа цэнэгийн дамжуулалт бага байх болно. тайлбарласан харилцан үйлчлэлийн орчин.
Омын хууль бол цахилгааны үндсэн зарчмуудын нэг юм. Энэ нь хэлхээний тодорхой хэсэгт ажиллаж буй шууд цахилгаан гүйдлийн хүч их байх тусам түүний төгсгөлийн хүчдэл их байх болно.
"Баруун гарын дүрэм" нь соронзон орны нөлөөн дор тодорхой замаар хөдөлж буй дамжуулагч дахь гүйдлийн чиглэлийг тодорхойлох боломжийг олгодог зарчим юм. Үүнийг хийхийн тулд баруун гараа соронзон индукцийн шугамыг байрлуулах шаардлагатайдүрслэлийн хувьд нээлттэй алган дээр хүрч, эрхий хуруугаа дамжуулагчийн чиглэлд сунгав. Энэ тохиолдолд үлдсэн дөрвөн шулуун хуруу нь индукцийн гүйдлийн чиглэлийг тодорхойлно.
Мөн энэ зарчим нь одоогийн гүйдэл дамжуулдаг шулуун дамжуулагчийн соронзон индукцийн шугамын байршлыг яг таг олоход тусалдаг. Энэ нь дараах байдлаар тохиолддог: баруун гарын эрхий хурууг гүйдлийн чиглэлийг зааж өгөх байдлаар байрлуулж, бусад дөрвөн хуруугаараа дамжуулагчийг дүрслэн барина. Эдгээр хурууны байрлал нь соронзон индукцийн шугамын яг чиглэлийг харуулах болно.
Цахилгаан соронзон индукцийн зарчим нь трансформатор, генератор, цахилгаан моторын ажиллах үйл явцыг тайлбарлах загвар юм. Энэ хууль нь дараах байдалтай байна: хаалттай хэлхээнд үүсгэсэн цахилгаан хөдөлгөгч индукцийн хүч их байх тусам соронзон урсгалын өөрчлөлтийн хурд их байна.
Оптик
“Оптик” салбар нь сургуулийн сургалтын хөтөлбөрийн нэг хэсгийг (физикийн үндсэн хуулиуд: 7-9-р анги) тусгадаг. Тиймээс эдгээр зарчмуудыг ойлгоход анх харахад тийм ч хэцүү биш юм. Тэдний судалгаа нь нэмэлт мэдлэг төдийгүй хүрээлэн буй бодит байдлын талаар илүү сайн ойлголтыг авчирдаг. Оптик судлалын салбарт хамааруулж болох физикийн үндсэн хуулиуд нь дараах байдалтай байна:
- Гуйнсын зарчим. Энэ нь секундын аль ч хэсэгт долгионы фронтын яг байрлалыг үр дүнтэй тодорхойлох боломжийг олгодог арга юм. Үүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна. Секундын тодорхой хэсэгт долгионы фронтын замд байгаа бүх цэгүүд мөн чанартаа бөмбөрцөг долгионы эх үүсвэр болдог (хоёрдогч) бол долгионы фронтын байрлал нь секундын ижил хэмжээтэй ижил байна. бүх бөмбөрцөг долгионыг тойрон эргэлддэг гадаргуу (хоёрдогч). Энэ зарчмыг гэрлийн хугарал, тусгалтай холбоотой одоо байгаа хуулиудыг тайлбарлахад ашигладаг.
- Гюйгенс-Френель зарчим нь долгионы тархалттай холбоотой асуудлыг шийдвэрлэх үр дүнтэй аргыг тусгасан болно. Энэ нь гэрлийн дифракцтай холбоотой энгийн асуудлуудыг тайлбарлахад тусална.
- Долгионы ойлтын хууль. Үүнийг толинд тусгахад адилхан ашигладаг. Үүний мөн чанар нь унасан цацраг болон туссан туяа, мөн цацраг тусах цэгээс баригдсан перпендикуляр хоёулаа нэг хавтгайд байрладагт оршино. Цацрагийн унах өнцөг нь хугарлын өнцөгтэй ямагт үнэмлэхүй тэнцүү байдгийг санах нь чухал.
- Гэрлийн хугарлын зарчим. Энэ нь нэг төрлийн нэг төрлийн орчноос нөгөөд шилжих мөчид цахилгаан соронзон долгионы (гэрлийн) траекторийн өөрчлөлт бөгөөд хугарлын олон үзүүлэлтээр эхнийхээс эрс ялгаатай байдаг. Тэдгээрийн гэрлийн тархалтын хурд өөр.
- Гэрлийн шулуун тархалтын хууль. Үндсэндээ энэ нь геометрийн оптикийн салбартай холбоотой хууль бөгөөд дараах байдалтай байна: аливаа нэгэн төрлийн орчинд (мөн чанараас үл хамааран) гэрэл хамгийн богино зайд хатуу шулуун шугамаар тархдаг. Энэ хуулиар боловсролыг энгийн ойлгомжтой байдлаар тайлбарласан.сүүдэр.
Атом ба цөмийн физик
Квантын физикийн үндсэн хуулиуд, мөн атомын болон цөмийн физикийн үндсийг ахлах сургууль, их дээд сургуульд судалдаг.
Тиймээс Борын постулатууд нь онолын үндэс болсон үндсэн таамаглалуудын цуваа юм. Үүний мөн чанар нь аливаа атомын систем зөвхөн хөдөлгөөнгүй төлөвт тогтвортой байж чаддагт оршино. Атомын аливаа цацраг эсвэл энерги шингээх нь зайлшгүй зарчмаар явагддаг бөгөөд үүний мөн чанар нь дараах байдалтай байна: тээвэрлэлттэй холбоотой цацраг нь монохромат болдог.
Эдгээр постулатууд нь физикийн үндсэн хуулиудыг судалдаг сургуулийн стандарт сургалтын хөтөлбөрт (11-р анги) хамаарна. Тэдний мэдлэг нь төгсөгчдийн хувьд заавал байх ёстой.
Хүний мэдэх ёстой физикийн үндсэн хуулиуд
Зарим физик зарчмууд хэдийгээр энэ шинжлэх ухааны аль нэгэн салбарт хамаарах боловч ерөнхий шинж чанартай бөгөөд хүн бүр мэддэг байх ёстой. Бид хүний мэдэх ёстой физикийн үндсэн хуулиудыг жагсаав:
- Архимедийн хууль (гидро- болон аэростатикийн салбарыг хэлнэ). Энэ нь хийн бодис эсвэл шингэнд дүрэгдсэн аливаа бие нь босоо дээш чиглэсэн байх ёстой хөвөх хүчний нэгэн төрөлд өртдөг гэсэн үг юм. Энэ хүч нь бие махбодид шилжсэн шингэн эсвэл хийн жинтэй үргэлж тоон утгаараа тэнцүү байна.
- Энэ хуулийн өөр нэг томъёолол нь дараах байдалтай байна: хий эсвэл шингэнд дүрсэн бие нь жингээ хасахтай тэнцүү байх нь гарцаагүй. Энэ нь түүнийг дүрсэн шингэн эсвэл хийн масс байв. Энэ хууль нь усанд сэлэх биеийн онолын үндсэн суурь болсон.
- Бүх нийтийн таталцлын хууль (Ньютон нээсэн). Үүний мөн чанар нь туйлын бүх бие бие биендээ зайлшгүй хүчээр татагддаг бөгөөд энэ нь их байх тусам эдгээр биетүүдийн массын бүтээгдэхүүн их байх тусам тэдгээрийн хоорондох зайн квадрат нь бага байх болно..
Эдгээр нь хүрээлэн буй ертөнцийн үйл ажиллагааны механизм, түүнд тохиолддог үйл явцын онцлогийг ойлгохыг хүссэн хүн бүрийн мэдэх ёстой физикийн 3 үндсэн хууль юм. Тэдний үйл ажиллагааны зарчмыг ойлгох нь маш энгийн.
Ийм мэдлэгийн үнэ цэнэ
Физикийн үндсэн хуулиуд нь нас, ажил мэргэжлээс үл хамааран хүний мэдлэгийн тээшинд байх ёстой. Эдгээр нь өнөөгийн бүх бодит байдлын оршин тогтнох механизмыг тусгадаг бөгөөд мөн чанартаа бол тасралтгүй өөрчлөгдөж буй ертөнцөд цорын ганц тогтмол зүйл юм.
Физикийн үндсэн хуулиуд, ойлголтууд нь бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг судлах шинэ боломжийг нээж өгдөг. Тэдний мэдлэг нь Орчлон ертөнцийн оршин тогтнох механизм, бүх сансрын биетүүдийн хөдөлгөөнийг ойлгоход тусалдаг. Энэ нь биднийг өдөр тутмын үйл явдал, үйл явцыг ажиглагч болгоод зогсохгүй, тэдгээрийг мэдэж байх боломжийг бидэнд олгодог. Хүн физикийн үндсэн хуулиудыг, өөрөөр хэлбэл түүний эргэн тойронд болж буй бүх үйл явцыг тодорхой ойлгосноор тэдгээрийг хамгийн үр дүнтэйгээр удирдаж, нээлт хийж, амьдралаа илүү тав тухтай болгох боломжийг олж авдаг.
Үр дүн
Зарим нь албадан гүнзгийрдэгУлсын нэгдсэн шалгалтанд физикийн үндсэн хуулиудыг судлах, бусад нь - мэргэжлээр, зарим нь - шинжлэх ухааны сониуч зангаараа. Энэ шинжлэх ухааныг судлах зорилгоос үл хамааран олж авсан мэдлэгийн ашиг тусыг үнэлж баршгүй. Эргэн тойрон дахь ертөнцийн оршин тогтнох үндсэн механизм, зүй тогтлыг ойлгохоос илүү сэтгэл ханамжтай зүйл байхгүй.
Бүү хайхрамжгүй - хөгж!
