Физика миру дала не только глубокие знания и теории о окружающем нас мире,

Пример

Земля:

· 3,5 млрд. лет (3,5×109 лет) – возраст;

· 3-3,5 млн. лет (3,5×106 лет) – жизнь;

· 40 тыс. лет (4×104 лет) – Homo Sapiens;

·

Она дала миру технологию познания.

Эксперимент и язык математики- основные элементы

 

 

 Мир 300 лет назад

 

Современная цивилизация. Сравним

 

Начало технического прогресса Галило Галлилей 17 век

 Эксперимент. Пример

Наблюдение за падением книги

 

Связь физики с другими науками

 

Не зря физику вынуждены изучать студенты всевозможных специальностей; во множестве явлений она играет основную роль».

                   Химия (неорганическая) – испытывает на себе влияние физики более, чем любая другая наука. Все химические процессы – это образование или разрушение связи между валентными электронами. Собственно, теоретическая химия – это физика.

 

Например, электротехника началась с чисто физических исследований Эрстеда, Ампера, Фарадея, Максвелла.

        

С разделов физики: электромагнетизма, физики твердого тела, физики вакуума и газов и т.д.

       И даже королева наук – математика является инструментом для физических исследований.

       Лазеры – физика вынужденного излучения атомов и молекул.      Голография – техническое использование явления интерференции и дифракции электромагнитных волн.

Или такой пример, студенты электротехнических специальностей прекрасно понимают, что нужно хорошо знать раздел электромагнитные колебания и волны. Необходимо знать также и механические колебания. Есть такое понятие – надежность радиоэлектронной аппаратуры.    

       Вибрация – один из самых опасных факторов, ухудшающих параметры высокочастотных устройств, где незначительные изменения геометрии приводят к существенным изменениям параметров электрической цепи.

Для иллюстрации перечислим часть из большого числа глобальных проблем геологии, теснейшим образом связанных с физикой:

       - происхождение Земли и других планет;

       - строение и состав различных геосфер;

       - возраст Земли и датирование этапов её развития;

       - термическая история Земли;

       - разработка теории разрушения горных пород;

       - прогноз геодинамических процессов (землетрясения, горные удары, внезапные выбросы газов и др.).

 

В результате связи физики и геологии обособились граничные области знаний:

геофизика,

петрофизика,

физика земной коры,

физика атмосферы,

физика пласта,

физика океанов и д

 

Итак, физика в полном объеме важна и нужна для любого специалиста, но мы не сможем изучить все проявленияфизических законов в различных областях. Вы с ними встретитесь, изучая специальные предметы. Наша задача – изучить основные законы физики.

 

 

Проблемы современной физики

Когда собственно зародилась физика сказать трудно. Видимо эти знания существовали в древнем Египте, Греции и т. д.

Однако за тысячелетия еще далеко не все стало известно, и огромное количество вопросов требуют своего освещения, причем этих вопросов становится не меньше, а больше.

К основным направлениям следует отнести:

Исследование материи на элементарном уровне

1.1) кварки;

1.2) суперструны;

1.3) физика вакуума;

1.4) проблема великого объединения или супергравитация.

Астрофизика

2.1) состояние материи внутри черных дыр;

2.2) природа квазаров, радиогалактик, сверхновых, пульсаров;

2.3) нейтринное излучение Солнца;

2.4) эволюция Вселенной в целом.

 

Физика ядра:

3.1) расчет энергии связи, ядерных сил;

3.2) острова стабильности (тяжелые элементы с порядковыми номерами 114÷126 могут быть стабильны);

3.3) УТС (управляемый термоядерный синтез).

Квантовая электроника

4.1) повышение мощности лазеров;

4.2) плавная перестройка по частоте;

4.3) рентгеновский лазер;

4.4) лазер на свободных электронах.

Физика твердого тела

5.1) высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП);

5.2) сверхвысокие давления;

5.3) сверхнизкие температуры;

Физика плазмы

6.1) УТС удержание плазмы;

6.2) устойчивость плазмы;

6.3) неустойчивость плазмы;

6.4) ускорение заряженных частиц.

Таким образом, работы хватит еще многим и многим поколениям физиков, как теоретиков, так и экспериментаторов.

7. Физика антивещества

Структура физики

В соответствии с многообразием исследуемых объектов и форм движения физика разделяется на ряд разделов. Очевидно, что это деление неоднозначно и его можно проводить, используя разные критерии.

По объектам:

1.1) элементарные частицы;

1.2) ядро;

1.3) атомы и молекулы;

1.4) газы и жидкости;

1.5) твердое тело;

1.6) плазма и т.д.

По формам движения материи:

2.1) механика материальной точки и твердого тела;

2.2) механика сплошных сред и акустика;

2.3) термодинамика;

2.4) статистическая физика;

2.5) электродинамика;

2.6) теория тяготения;

2.7) квантовая механика;

2.8) квантовая теория поля и т. д.

 

Механика

 

Движение материи имеет различные формы: механическую, электромагнитную, тепловую и т. д. Законы механического движения изучаются в первом разделе – в механике. Изучение остальных разделов невозможно без знания механики, т.к. перемещения имеют место почти при всех физических процессах.

В природе существуют качественно различные связи в системах:

Ядро " протоны, нейтроны,…

Атом " ядро, электроны.

Молекулы " атомы. Механику обычно делят на три части: кинематику, статику и динамику.

В кинематике рассматривается движение тел вне связи с причинами, которые вызывают это движение.

В статике изучаются законы равновесия системы тел.

В динамике – законы движения тел и причины, которые вызывают или изменяют это движение.

Мир, окружающий нас – материален. Он состоит из вечно существующей, находящейся в постоянном движении материи.

Материя – это все, что существует во вселенной от элементарных частиц, до электромагнитных волн.

Частицы материи перемещаются относительно друг друга со скоростями, которые принято подразделять на медленные (нерелятивистские) и быстрые (релятивистские, т.е. порядка с =300000 км/с). В этом смысле скорость искусственного спутника Земли медленная (8 км/с). При скоростях, близких к с заметное влияние оказывают релятивистские эффекты.

 

Солнечная система " планеты.

Принято различать 4 вида взаимодействия:

2. Сильное взаимодействие» 1;

3. Электромагнитное взаимодействие (связи в атомах и молекулах)» 10-3;

4. Слабое взаимодействие (распад элементарных частиц)» 10-14;

5. Гравитационное» 10-40;

 

 

Земля:

· 3,5 млрд. лет (3,5×109 лет) – возраст;

· 3-3,5 млн. лет (3,5×106 лет) – жизнь;

· 40 тыс. лет (4×104 лет) – Homo Sapiens;

·

1687 г. – Ньютон: «Математические начала натуральной философии». Законы ньютоновской механики.

1831 г. – Фарадей открыл явление электромагнитной индукции (электромагнитные поля).

1873 г. – Максвелл: «Трактат об электричестве и магнетизме».

1895 г. – Попов изобрел радио.

1900 г. – Макс Планк открыл квант.

1905 г. – Эйнштейн: «Специальная теория относительности».

1928 г. – Дирак открыл спин.

1931 г. – Был открыт позитрон.

1939-1945 гг. – в США была создана первая атомная бомба.

1960 г. – Был создан лазер.