ОСНОВНОЕ МЕНЮ
НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА
РУССКИЙ ЯЗЫК
ЛИТЕРАТУРА
АНГЛИЙСКИЙ ЯЗЫК
НЕМЕЦКИЙ ЯЗЫК
ИСТОРИЯ
БИОЛОГИЯ
ГЕОГРАФИЯ
МАТЕМАТИКА
ИНФОРМАТИКА
Чем занимается физика
Пожалуй, многим из вас уже известно это загадочное слово – «физика». Но знаете ли вы, что оно означает?
С древних времен люди начали интересоваться тем, из чего же состоят тела, почему они движутся так или иначе, да и вообще тем, как устроен мир. Из этих и многих подобных вопросов возникал интерес человека к окружающему миру, к определенному применению приобретенных знаний о мире для улучшения условий собственной жизни.
Немного истории
Зарождение физики
Приобретать знания об окружающем мире человека побудила борьба за существование. Сначала это было лишь случайное и неосознанное применение каких-то орудий природного происхождения для защиты и охоты. Со временем человек начал обрабатывать такие орудия и изготавливать более усовершенствованные. Получение и применение огня было настоящим прорывом в новое существование человека на Земле.
Найти одно научное доказательство для меня более важно, чем завоевать все персидское царство.
Движение всегда и везде
Задумывались ли вы когда-нибудь над тем, что такое движение? А, вообще, стоит ли над этим задумываться: может, этот вопрос не очень интересен и не достоин нашего внимания? Однако давайте поразмыслим немного над этим.
Пожалуй, еще первобытным людям приходилось смотреть на небо, на все, что их окружает, и чувствовать (конечно, еще не понимать!), что происходят определенные изменения. Они интуитивно использовали накопленный опыт наблюдений за движением животных, птиц для собственных нужд, например для охоты.
Что необходимо делать для исследования движения
Наблюдать и экспериментировать!
Ранее мы уже говорили, что в далеком прошлом движение практически не исследовали. Античные философы только наблюдали его и высказывали определенные мысли относительно особенностей этого явления.
Когда спустя много сотен лет за дело взялся выдающийся итальянский ученый Галилео Галилей, физика из «умозрительной» постепенно превратилась в действительно экспериментальную науку.
Измерение времени
История создания приборов для измерения различных физических величин очень интересна. С давних времен и до наших дней сохранились определенные выражения, которые демонстрируют старые представления и способы измерения определенных физических величин. Например, мы до сих пор иногда говорим, что время течет (или «с течением времени»). Дело в том, что когда-то время измеряли водяными часами – вспомните, например, приведенное выше описание опыта Галилея, в котором он использовал такие часы.
Измерение длины
Пожалуй, первыми в истории измерениями были измерения длины. Именно на их примере можно видеть, что провести измерение – это значит сравнить значение измеряемой величины с соответствующей эталонной мерой этой величины. (Напомним, что эталон – это образцовая мера, предназначенная для воспроизведения, хранения и передачи единицы измерения с максимальной точностью.)
Скорость движения, или Кто самый быстрый
Если какое-нибудь тело движется относительно другого (или других), то со временем его положение в пространстве меняется. Опыт наблюдения за движением тел показывает, что эти изменения различны: у кого-то они больше, у кого-то – меньше.
Для того чтобы описывать движение тел, чтобы определить, где будет находиться определенное тело в определенный момент времени, физики применяют физическую величину скорость.
Взаимодействие тел, или… «Сила есть!..»
Слово «сила» мы слышим и применяем довольно часто: и когда говорим о силе воли, и когда ссылаемся на силу привычки, и когда жалуемся на то, что потратили на какое-то дело много сил… А кто-то еще говорит, что у него «не хватает сил», а о ком-то скажут: «сила есть…», ну и так далее.
В таких случаях очень трудно определить и сравнить эти силы. Однако слово «сила» является еще и одним из важнейших понятий физики, поэтому именно как физическое понятие оно имеет достаточно четко определенный смысл, о чем мы сейчас и поговорим.
Как оказаться в невесомости
Слово «невесомость» у многих из вас, наверное, вызывает какие-то космические картины: полет на межпланетной станции, плавание по отсекам космического корабля и т. д. Мы вас немного разочаруем, ведь в невесомости можно оказаться и на Земле, даже не обязательно лететь куда-то к далеким звездам или находиться на околоземной орбите.
Как у физиков «появилось» атмосферное давление
Имя Эванджелисты Торричелли (1608–1647) навсегда вошло в историю физики как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и создавшего первый барометр.
До середины XVII в. считалось бесспорным утверждение древнегреческого ученого Аристотеля о том, что вода поднимается за поршнем насоса потому, что «природа не терпит пустоты». Однако при сооружении фонтанов во Флоренции обнаружилось, что всасываемая насосами вода не желает подниматься выше 34 футов. Удивленные строители обратились за помощью к Галилею, который пошутил, что, вероятно, природа перестает бояться пустоты на высоте более 34 футов, но все же предложил разобраться в этом своим ученикам.
Измерение атмосферного давления
Одним из исторических опытов, доказавших существование атмосферного давления, был опыт Торричелли и Вивиани, о котором уже упоминалось. Этот опыт заключался в том, что заполненную ртутью и запаянную с одного конца трубку опускали в сосуд с ртутью. Часть ртути выливалась в сосуд, и так же, как в водяном насосе, над поверхностью ртути возникала пустота.
Кричал ли Архимед «Эврика!..»
О жизни знаменитого философа Архимеда из Сиракуз известно очень мало, а то, что известно, больше похоже на легенды. Однако, вероятно, эти многочисленные легенды дают соответствующие представления об этом выдающемся человеке.
Архимеда можно назвать инженером – ему приписывают около сорока изобретений, в том числе винт и полиспаст. Его можно назвать и математиком – им разработаны интересные геометрические методы, приемы вычисления поверхностей и объемов сложных фигур на основе простых.
Звук и его происхождение
Звуки окружали человека всегда. В далекие доисторические времена они помогали ему так же, как и живые существа. Благодаря им человек общался, ориентировался в пространстве, охотился и просто выражал свои эмоции. Шелест листьев в лесу, пение птиц, шум морского прибоя – эти естественные звуки человек сначала просто имитировал, а со временем появилась музыка.
Люди, пытаясь поставить звуки себе на службу, стали их изучать, создав науку о звуках – акустику.
Образование звуков
Голосовой аппарат человека и животных
Голосом называют совокупность различных по высоте, силе и тембру звуков, создаваемых человеком с помощью голосового аппарата. (Можно также говорить и о голосе животных, если они дышат легкими.)
Голосом сопровождаются также рефлекторные движения мышц гортани (чихание, кашель и т. д.). Человек выражает голосом ощущения, чувства, мысли (крик, смех, плач, разговорная и вокальная речь). В создании звука участвуют дыхательные пути и полости (легкие, бронхи, трахея); система резонаторов усиливает звук.
Восприятие звука человеком
Приемник звука – ухо
Существует специальный раздел науки о звуке, посвященный закономерностям процесса восприятия звуков и строения языка, – физиологическая акустика. Основы физиологической акустики были заложены немецким физиком и врачом Г. Гельмгольцем.
Специалисты, работающие в этой области, изучают физику и биофизику восприятия человеком простых и сложных звуковых сигналов, исследуют формирование ощущений громкости и высоты звука, изучают причины проблем со слухом.
Звук и слух в живой природе
Животные воспринимают звук не так, как человек. Каждый из видов имеет свой средний диапазон частот звуковых волн, на которые животное может реагировать.
Мы расскажем о тех животных, которых обычно выделяют из всего ряда тех, кто поет, и тех, кто слушает. Это, прежде всего, самые певучие создания – птицы; немые создания, по нашему восприятию, – рыбы. Невозможно не упомянуть и о домашней любимице – кошке.
Инфразвуковые волны
Особенности инфразвука
Инфразвуком (от латинского infra – ниже, под) называют продольные волны, аналогичные звуковым, но с частотами ниже воспринимающих человеком частот.
За верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают частоты 16–25 Гц. Нижняя граница инфразвукового диапазона является неопределенной. Практический интерес могут иметь колебания от десятых и даже сотых долей герц.
Физическое открытие ботаника Броуна
…Началась эта история в 1827 г. Почтенный хранитель ботанического отделения Британского музея мистер Роберт Броун поднял глаза от окуляра микроскопа и то ли с досадой, то ли с удовлетворением констатировал: «Опять те же самые!» В ярко освещенном поле зрения прибора взад и вперед сновали темные точки. Те, что были больше, двигались медленнее, не спеша меняли направление. Более мелкие – скакали хаотично, беспорядочно, бросаясь из стороны в сторону.
Вещество в различных состояниях
Мы знаем, что практически все вещества могут существовать в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. (Четвертым состоянием вещества считают плазму.)
Агрегатное состояние зависит от физических условий, в которых находится вещество. Существование вещества в нескольких агрегатных состояниях обусловлено различиями в тепловом движении его молекул (атомов) и в их взаимодействии при разных условиях.
Эти замечательные кристаллы
Мы встречаемся с кристаллическими телами повсюду. Кроме природных кристаллов, человек научился выращивать кристаллы с заданными свойствами, без чего невозможно представить себе современные технологии. Что же представляют собой кристаллы, каковы их особые свойства и чем они различаются между собой?
Иногда считают, что характерным свойством кристаллов является их внешняя правильная форма – естественная огранка. Но это не так, потому что формы различных кристаллов могут быть похожими между собой.
Биография термометра
Что такое термометр, мы знаем с детства. А известно ли вам, что термометрия – наука об измерениях температуры – составляет целый раздел физики и уходит своими корнями в глубину веков?
Изобретению термометра предшествовало создание термоскопа – прибора, который отмечал снижение или повышение температуры. Первые термоскопы (греч. «терме» – тепло, жар и «скопео» – смотрю) были построены еще до нашей эры в Древней Греции и в Древнем Египте. Работали они просто: при потеплении воздух внутри некоего шара расширялся и вытеснял воду из шара в трубку. По изменению уровня воды и судили об изменении температуры.
Холодно и жарко
Температурные условия в разных уголках Земли, в околоземном пространстве, на звездах существенно различаются.
Взгляните на средние значения температуры земной атмосферы на разных высотах от поверхности Земли:
Тепловые машины
Прообраз двигателя
Как известно, тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу.
Первым устройством для преобразования тепла в механическую работу могла быть паровая пушка «Архитронито» (в переводе – сильный гром). Описание этого прибора найдено в записях Леонардо да Винчи, который приписывает это изобретение Архимеду. Некоторые специалисты считают, что речь идет не об известном всем Архимеде и изобретение относится к более позднему периоду.
Можно ли построить вечный двигатель?.
Проблема Perpetuum mobile
Человеку всегда хотелось построить машину, работа которой превышала бы ту энергию, которая к ней подводится. Если бы это было сделано, проблема вечного движения была бы решена. Машина, которая осуществляла бы такое движение – Perpetuum mobile («перпетуум-мобиле»), – была несбыточной мечтой многих изобретателей. Даже сейчас находятся люди, которые вопреки законам природы пытаются создать такое устройство.
История развития представлений об электромагнитных явлениях
Когда-то известный изобретатель и электротехник Н. Тесла написал:
«Кто действительно хочет понять все величие нашего времени, тот должен ознакомиться с историей науки об электричестве. И тогда он узнает сказку, какой нет и среди сказок ”Тысячи и одной ночи”».
Первые исследования: от Гилберта и Мушенбрука до Франклина и Кулона
Статическое электричество вокруг нас
О теле, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано и ему придали электрический заряд. Как известно, трут тела друг о друга только для того, чтобы увеличить площадь их соприкосновения.
Электризация посредством трения до конца еще не изучена, но мы сейчас подчеркнем то, что при электризации происходит перераспределение заряженных частиц между телами, которые принимают участие в этом процессе.
Первая лампочка
Задайте своим знакомым простой вопрос: кто изобрел электрическую лампочку? Ответы мы можем получить самые разнообразные. Кто-то назовет американца Эдисона, кто-то – россиянина Александра Лодыгина, а кому-то придет на ум имя другого русского изобретателя – Павла Яблочкова.
Так кто же будет прав?
История лампочки представляет собой целую цепь открытий, сделанных разными людьми в разное время. И Эдисон, и Лодыгин, и Яблочков – все они внесли свой вклад в ее открытие.
Физика и изобретение радио
Предсказание и экспериментальное обнаружение электромагнитных волн
Революционные открытия, сделанные М. Фарадеем в области электромагнетизма, находили все большее применение. Однако многие из физических вопросов открытых явлений оставались еще нерешенными. Вот почему молодой английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879) начал новую «атаку на электричество». Кстати, заметьте такую интересную случайность: Максвелл родился в тот год, когда Фарадей открыл явление электромагнитной индукции.
«Люблю грозу в начале мая…»
Линейная молния
В природе электричество наиболее ярко проявляется в электрических разрядах, которые называют молниями. Существуют различные виды таких разрядов. Молнию относят к искровому разряду.
Люди издавна наблюдали молнии и наделяли их особыми свойствами. Главного бога древних греков Зевса называли еще богом молнии и грома («громовержец»). У римлян богом-громовержцем был Юпитер. Главную роль отводили своим богам-громовержцам и древние индусы (бог Индра), скандинавы (бог Тор), славяне (бог Перун).
«Живой» электромагнетизм, или Электромагнетизм в живой природе
Электрические рыбы
К так называемым электрическим рыбам относят электрического и обычного скатов, электрического сома, электрического угря, рыбу-нож, гимнарха, гматонемуса, звездочета. Их называют электрическими потому, что они способны генерировать электричество и давать электрический разряд.
Зачем рыбам нужен электрический разряд? Прежде всего – для нападения и защиты. Электрическому скату, парализующему свою добычу электрическим ударом, завладеть ею другим способом было бы весьма непросто – ведь рот у него… на брюхе.
Электро– и магнитотерапия
Среди методов лечения человека значительное место занимают специальные процедуры с использованием электромагнитных устройств.
В 20-е гг. ХХ в. началось применение электрокардиографии – диагностического метода оценки состояния сердца и сердечно-сосудистой системы. Это связано с именем английского физиолога Адриана, предложившего для регистрации электрической активности различных систем организма человека применять осциллограф.
Из истории оптики: начало
Оптика античности и начала средневековья
К каждому из нас представления об окружающем мире и событиях в нем приходят через зрение. Мы видим – и это подарок природы! Мы видим мир цветным, в отличие от многих других живых существ, и это тоже является прекрасным проявлением особенностей нашего организма. Но мы еще и мыслим, спрашиваем у природы: «Почему?» Человеку всегда было интересно, как он видит, что такое свет, как он распространяется в пространстве.
Люди и тени
Как ведет себя свет при распространении в пространстве? Ответ на этот вопрос будет разным в зависимости от того, через какие среды он проходит. Например, когда свет проходит через однородное прозрачное вещество (его свойства везде одинаковы), он распространяется прямолинейно. Результатом этого является образование тени за непрозрачным предметом.
Такое свойство света было использовано людьми при измерении времени с помощью солнечных часов.
«Свет мой, зеркальце, скажи!..»
Мы все привыкли пользоваться зеркалами, но как они «работают» и вообще, что можно считать зеркалом? Давайте об этом поговорим.
Наверное, вы умеете пускать «солнечный зайчик» с помощью зеркальца. Тогда вы наверняка знаете из собственного опыта, что для того чтобы направить «зайчик» в нужное место, следует изменить угол, под которым солнечный свет падает на зеркало. Вследствие этого изменится и направление, в котором отражается свет от зеркала.
Кто сломал свет?
Мы уже упоминали о том, что, когда в процессе распространения свет переходит из одного вещества в другое, происходит его отражение и преломление.
Явление преломления очень легко наблюдать, опустив в стакан с водой ложку или какую-то трубочку.
Конечно, этот и подобные ему эффекты люди наблюдали давно и поэтому старались их объяснить. Уже было отмечено, что в XVII в. поистине осуществилась первая революция в оптике.
Некоторые особенности зрения
Строение глаза
Темной ночью от далекой неяркой звезды наш глаз ловит не очень много квантов, этих малых порций света. По своей чувствительности глаза приближаются к идеальному физическому прибору, так как нельзя создать прибор, который зарегистрировал бы менее одного кванта. Этим уникальным свойством глаза пользовались ученые-астрономы давних времен и пионеры атомной и ядерной физики.
Оптические явления в природе
Мы видим окружающий мир таким прекрасным благодаря тому, что природа наградила нас зрением, способным воспринимать много оттенков цветов и будто бы задерживать изображение, возникающее на сетчатке глаза. Природные явления становятся перед нами во всей своей красе, и иногда… обманывают нас.
Поговорим о некоторых из явлений, связанных с распространением света и его восприятием человеческим глазом.
Альхазен (Ибн аль-Хайсам, Альгазен) (965—1039)
Альхазен родился в городе Басра (Ирак). Жил и работал в Каире (Египет).
Благодаря своим выдающимся способностям он занимал должность визиря, однако любовь к науке победила, и он оставил эту должность и полностью посвятил себя науке.
Альхазен был выдающимся физиком, математиком, астрономом, врачом и философом-комментатором Аристотеля. Его даже считают одним из основоположников экспериментальной науки, причем кропотливые эксперименты он сочетал со строгим математическим доказательством всех своих утверждений.
Галилео Галилей (15 февраля 1564 г. – 8 января 1642 г.)
Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 г. в г. Пиза. Его детство прошло в городах Великого Герцогства Тосканы. Отец Галилея был знатным, но обедневшим флорентийским патрицием, профессиональным музыкантом и композитором, автором исследований по истории и теории музыки, а также неплохим математиком. В детстве Галилей изучал латынь, греческий язык и логику.
Блез Паскаль (19 июня 1623 г. – 19 августа 1662 г.)
Блез Паскаль – выдающийся французский физик, математик, философ.
Паскаль родился 19 июня 1623 г. в Клермон-Ферране в семье высокообразованного юриста. Отец Блеза занимался математикой, он воспитывал своих детей под влиянием педагогических идей философа М. Монтеня.
Поиск
ОБЩЕСТВОЗНАНИЕ
ФИЗИКА
ХИМИЯ
ТЕХНОЛОГИЯ
Поделиться
ОБЖ
АСТРОНОМИЯ
ОСНОВЫ ХРИСТИАНСКОЙ ЭТИКИ
МУЗЫКА
МХК
ИЗО
ФИЗКУЛЬТУРА
ИНТЕРЕСЕНКИ ОТ ЗНАЕВА
ПСИХОЛОГ
ДОСУГ ШКОЛЬНИКА
