Tot ce trebuie să știi despre fizică. Cum să te pregătești pentru examenul de fizică

Oamenii de știință de pe planeta Pământ folosesc o mulțime de instrumente pentru a încerca să descrie modul în care funcționează natura și universul în ansamblu. Că ajung la legi și teorii. Care este diferența? O lege științifică poate fi adesea redusă la o afirmație matematică, cum ar fi E = mc²; această afirmație se bazează pe date empirice și adevărul ei, de regulă, se limitează la un anumit set de condiții. În cazul lui E = mc² - viteza luminii în vid.

O teorie științifică caută adesea să sintetizeze un set de fapte sau observații ale unor fenomene specifice. Și în general (dar nu întotdeauna) există o declarație clară și verificabilă despre modul în care funcționează natura. Nu este deloc necesar să reducem teoria științifică la o ecuație, dar reprezintă ceva fundamental despre funcționarea naturii.

Atât legile, cât și teoriile depind de elementele de bază ale metodei științifice, cum ar fi formularea de ipoteze, efectuarea de experimente, găsirea (sau negăsirea) de dovezi empirice și tragerea de concluzii. La urma urmei, oamenii de știință trebuie să fie capabili să reproducă rezultatele dacă experimentul urmează să devină baza unei legi sau teorii general acceptate.

În acest articol, ne vom uita la zece legi și teorii științifice pe care le poți peria chiar dacă nu folosești un microscop electronic cu scanare atât de des, de exemplu. Să începem cu o explozie și să terminăm cu incertitudinea.

Dacă merită să cunoașteți cel puțin o teorie științifică, atunci lăsați-o să explice cum universul a atins starea actuală (sau nu a ajuns la ea). Pe baza studiilor lui Edwin Hubble, Georges Lemaitre și Albert Einstein, teoria Big Bang-ului postulează că universul a început acum 14 miliarde de ani cu o expansiune masivă. La un moment dat, universul a fost închis într-un singur punct și a cuprins toată materia universului actual. Această mișcare continuă până în zilele noastre, iar universul însuși se extinde constant.

Teoria Big Bang a câștigat un sprijin larg în cercurile științifice după ce Arno Penzias și Robert Wilson au descoperit fundalul cosmic cu microunde în 1965. Folosind radiotelescoape, doi astronomi au detectat zgomot cosmic, sau static, care nu se disipă în timp. În colaborare cu cercetătorul de la Princeton, Robert Dicke, perechea de oameni de știință a confirmat ipoteza lui Dicke că Big Bang-ul original a lăsat în urmă radiații de nivel scăzut care pot fi găsite în tot universul.

Legea expansiunii cosmice a lui Hubble

Să-l ținem pe Edwin Hubble pentru o secundă. În timp ce Marea Depresiune făcea furori în anii 1920, Hubble efectua cercetări astronomice inovatoare. Nu numai că a demonstrat că mai există și alte galaxii în afară de Calea Lactee, dar a descoperit și că aceste galaxii se îndepărtează de ale noastre, o mișcare pe care a numit-o retragere.

Pentru a cuantifica viteza acestei mișcări galactice, Hubble a propus legea expansiunii cosmice, alias legea lui Hubble. Ecuația arată astfel: viteză = H0 x distanță. Viteza este viteza de recesiune a galaxiilor; H0 este constanta Hubble sau un parametru care indică rata de expansiune a universului; distanta este distanta dintre o galaxie fata de cea cu care se face comparatia.

Constanta Hubble a fost calculată la valori diferite de ceva timp, dar în prezent este blocată la 70 km/s per megaparsec. Pentru noi nu este atât de important. Important este că legea este o modalitate convenabilă de a măsura viteza unei galaxii în raport cu a noastră. Și mai important, legea a stabilit că Universul este format din multe galaxii, a căror mișcare poate fi urmărită până la Big Bang.

Legile lui Kepler ale mișcării planetare

Timp de secole, oamenii de știință s-au luptat între ei și liderii religioși pe orbitele planetelor, mai ales dacă acestea se învârt în jurul soarelui. În secolul al XVI-lea, Copernic a prezentat conceptul său controversat al unui sistem solar heliocentric, în care planetele se învârt în jurul Soarelui, mai degrabă decât în jurul Pământului. Cu toate acestea, abia după Johannes Kepler, care s-a bazat pe munca lui Tycho Brahe și a altor astronomi, a apărut o bază științifică clară pentru mișcarea planetară.

Cele trei legi ale mișcării planetare ale lui Kepler, dezvoltate la începutul secolului al XVII-lea, descriu mișcarea planetelor în jurul Soarelui. Prima lege, numită uneori legea orbitelor, spune că planetele se învârt în jurul Soarelui pe o orbită eliptică. A doua lege, legea zonelor, spune că linia care leagă planeta de soare formează zone egale la intervale regulate. Cu alte cuvinte, dacă măsurați aria creată de o linie trasată de la Pământ de la Soare și urmăriți mișcarea Pământului timp de 30 de zile, aria va fi aceeași indiferent de poziția Pământului față de origine.

A treia lege, legea perioadelor, vă permite să stabiliți o relație clară între perioada orbitală a planetei și distanța până la Soare. Datorită acestei legi, știm că o planetă care este relativ aproape de Soare, precum Venus, are o perioadă orbitală mult mai scurtă decât planetele îndepărtate precum Neptun.

Legea universală a gravitației

Acest lucru poate fi egal pentru cursul de astăzi, dar în urmă cu mai bine de 300 de ani, Sir Isaac Newton a propus o idee revoluționară: oricare două obiecte, indiferent de masa lor, exercită o atracție gravitațională unul asupra celuilalt. Această lege este reprezentată de o ecuație pe care o întâlnesc mulți școlari în clasele superioare de fizică și matematică.

F = G × [(m1m2)/r²]

F este forța gravitațională dintre două obiecte, măsurată în newtoni. M1 și M2 sunt masele celor două obiecte, în timp ce r este distanța dintre ele. G este constanta gravitațională, calculată în prezent ca 6,67384(80) 10 −11 sau N m² kg −2 .

Avantajul legii universale a gravitației este că vă permite să calculați atracția gravitațională dintre oricare două obiecte. Această abilitate este extrem de utilă atunci când oamenii de știință, de exemplu, lansează un satelit pe orbită sau determină cursul lunii.

legile lui Newton

În timp ce vorbim despre unul dintre cei mai mari oameni de știință care au trăit vreodată pe Pământ, haideți să vorbim despre celelalte legi celebre ale lui Newton. Cele trei legi ale mișcării ale sale formează o parte esențială a fizicii moderne. Și ca multe alte legi ale fizicii, ele sunt elegante în simplitatea lor.

Prima dintre cele trei legi spune că un obiect în mișcare rămâne în mișcare dacă nu este acționat de o forță externă. Pentru o minge care se rostogolește pe podea, forța externă ar putea fi frecarea dintre minge și podea, sau un băiat care lovește mingea în cealaltă direcție.

A doua lege stabilește o relație între masa unui obiect (m) și accelerația acestuia (a) sub forma ecuației F = m x a. F este o forță măsurată în newtoni. Este, de asemenea, un vector, adică are o componentă direcțională. Din cauza accelerației, mingea care se rostogolește pe podea are un vector special în direcția mișcării sale, iar acest lucru este luat în considerare la calcularea forței.

A treia lege este destul de semnificativă și ar trebui să vă fie familiară: pentru fiecare acțiune există o reacție egală și opusă. Adică, pentru fiecare forță aplicată unui obiect de pe suprafață, obiectul este respins cu aceeași forță.

Legile termodinamicii

Fizicianul și scriitorul britanic C.P. Snow a spus odată că un om de știință care nu cunoștea a doua lege a termodinamicii era ca un om de știință care nu citise niciodată Shakespeare. Declarația de acum faimoasă a lui Snow a subliniat importanța termodinamicii și nevoia chiar și ca oamenii departe de știință să o cunoască.

Termodinamica este știința modului în care funcționează energia într-un sistem, fie că este un motor sau nucleul Pământului. Poate fi redus la câteva legi de bază, pe care Snow le-a subliniat după cum urmează:

Nu poți câștiga.
Nu vei evita pierderile.
Nu poți ieși din joc.

Să ne uităm puțin la asta. Ceea ce Snow a vrut să spună că nu poți câștiga este că, deoarece materia și energia sunt conservate, nu poți câștiga una fără să o pierzi pe cealaltă (adică E=mc²). De asemenea, înseamnă că trebuie să furnizați căldură pentru a porni motorul, dar în absența unui sistem perfect închis, o parte de căldură va scăpa inevitabil în lumea deschisă, ceea ce duce la a doua lege.

A doua lege - pierderile sunt inevitabile - înseamnă că, din cauza entropiei în creștere, nu puteți reveni la starea energetică anterioară. Energia concentrată într-un singur loc va tinde întotdeauna către locuri cu concentrație mai mică.

În cele din urmă, a treia lege - nu poți ieși din joc - se referă la cea mai scăzută temperatură posibilă teoretic - minus 273,15 grade Celsius. Când sistemul ajunge la zero absolut, mișcarea moleculelor se oprește, ceea ce înseamnă că entropia va atinge cea mai mică valoare și nici măcar nu va exista energie cinetică. Dar în lumea reală este imposibil să ajungi la zero absolut - doar foarte aproape de acesta.

Puterea lui Arhimede

După ce vechiul grec Arhimede și-a descoperit principiul de flotabilitate, el ar fi strigat „Eureka!” (Găsit!) și a fugit gol prin Syracuse. Asa spune legenda. Descoperirea a fost atât de importantă. Legenda mai spune că Arhimede a descoperit principiul când a observat că apa din cadă se ridică atunci când un corp este scufundat în ea.

Conform principiului de flotabilitate al lui Arhimede, forța care acționează asupra unui obiect scufundat sau parțial scufundat este egală cu masa de fluid pe care o deplasează obiectul. Acest principiu este de o importanță capitală în calculele densității, precum și în proiectarea submarinelor și a altor nave oceanice.

Evoluție și selecție naturală

Acum că am stabilit câteva dintre conceptele de bază despre cum a început universul și cum legile fizice ne afectează viața de zi cu zi, să ne îndreptăm atenția către forma umană și să aflăm cum am ajuns în acest punct. Potrivit majorității oamenilor de știință, toată viața de pe Pământ are un strămoș comun. Dar pentru a forma o diferență atât de mare între toate organismele vii, unele dintre ele au trebuit să se transforme într-o specie separată.

În sens general, această diferențiere s-a produs în procesul de evoluție. Populațiile de organisme și trăsăturile lor au trecut prin mecanisme precum mutațiile. Cei cu mai multe trăsături de supraviețuire, cum ar fi broaștele maro care se camuflează în mlaștini, au fost selectați în mod natural pentru supraviețuire. De aici provine termenul de selecție naturală.

Puteți înmulți aceste două teorii cu multe, de multe ori și, de fapt, Darwin a făcut asta în secolul al XIX-lea. Evoluția și selecția naturală explică diversitatea enormă a vieții de pe Pământ.

Teoria generală a relativității

Albert Einstein a fost și rămâne cea mai importantă descoperire care ne-a schimbat pentru totdeauna viziunea asupra universului. Principala descoperire a lui Einstein a fost afirmația că spațiul și timpul nu sunt absolute, iar gravitația nu este doar o forță aplicată unui obiect sau unei mase. Mai degrabă, gravitația are de-a face cu faptul că masa deformează spațiul și timpul însuși (spațiu-timp).

Pentru a înțelege acest lucru, imaginați-vă că traversați Pământul în linie dreaptă, în direcția estică, din emisfera nordică, de exemplu. După un timp, dacă cineva dorește să vă determine cu exactitate locația, veți fi mult la sud și la est de poziția inițială. Acest lucru se datorează faptului că pământul este curbat. Pentru a conduce direct spre est, trebuie să țineți cont de forma Pământului și să conduceți la un unghi ușor spre nord. Comparați o minge rotundă și o foaie de hârtie.

Spațiul este aproape același. De exemplu, va fi evident pentru pasagerii unei rachete care zboară în jurul Pământului că zboară în linie dreaptă în spațiu. Dar, în realitate, spațiul-timp din jurul lor se curbează sub forța gravitației Pământului, determinându-i atât să avanseze, cât și să rămână pe orbita Pământului.

Teoria lui Einstein a avut un impact uriaș asupra viitorului astrofizicii și cosmologiei. Ea a explicat o mică și neașteptată anomalie pe orbita lui Mercur, a arătat cum se îndoaie lumina stelelor și a pus bazele teoretice pentru găurile negre.

Principiul incertitudinii Heisenberg

Expansiunea relativității a lui Einstein ne-a învățat mai multe despre modul în care funcționează universul și a ajutat la stabilirea bazelor fizicii cuantice, ceea ce duce la o jenă complet neașteptată a științei teoretice. În 1927, realizarea că toate legile universului sunt flexibile într-un anumit context a condus la descoperirea uluitoare a savantului german Werner Heisenberg.

Postulând principiul său de incertitudine, Heisenberg și-a dat seama că era imposibil să cunoască două proprietăți ale unei particule simultan cu un nivel ridicat de precizie. Poți cunoaște poziția unui electron cu un grad ridicat de precizie, dar nu și impulsul său și invers.

Mai târziu, Niels Bohr a făcut o descoperire care a ajutat la explicarea principiului Heisenberg. Bohr a descoperit că electronul are calitățile atât ale unei particule, cât și ale unei unde. Conceptul a devenit cunoscut sub numele de dualitate val-particulă și a stat la baza fizicii cuantice. Prin urmare, atunci când măsurăm poziția unui electron, îl definim ca o particulă într-un anumit punct din spațiu cu o lungime de undă nedefinită. Când măsurăm impulsul, considerăm electronul ca o undă, ceea ce înseamnă că putem cunoaște amplitudinea lungimii sale, dar nu și poziția.

Este firesc și corect să fii interesat de lumea înconjurătoare și de legile funcționării și dezvoltării acesteia. De aceea, este rezonabil să acordăm atenție științelor naturale, de exemplu, fizicii, ceea ce explică însăși esența formării și dezvoltării Universului. Legile fizice de bază sunt ușor de înțeles. La o vârstă foarte fragedă, școala îi introduce pe copii în aceste principii.

Pentru mulți, această știință începe cu manualul „Fizică (clasa a 7-a)”. Conceptele de bază ale și și termodinamicii sunt dezvăluite școlarilor, ei se familiarizează cu nucleul principalelor legi fizice. Dar ar trebui să se limiteze cunoștințele la banca școlii? Ce legi fizice ar trebui să știe fiecare persoană? Acest lucru va fi discutat mai târziu în articol.

fizica stiintei

Multe dintre nuanțele științei descrise sunt familiare tuturor încă din copilărie. Și acest lucru se datorează faptului că, în esență, fizica este una dintre domeniile științelor naturale. Vorbește despre legile naturii, a căror acțiune afectează viața tuturor și, în multe feluri, chiar îi oferă despre trăsăturile materiei, structura ei și modelele de mișcare.

Termenul „fizică” a fost înregistrat pentru prima dată de Aristotel în secolul al IV-lea î.Hr. Inițial, a fost sinonim cu conceptul de „filozofie”. La urma urmei, ambele științe aveau un scop comun - să explice corect toate mecanismele de funcționare a Universului. Dar deja în secolul al XVI-lea, ca urmare a revoluției științifice, fizica a devenit independentă.

drept general

Unele legi de bază ale fizicii sunt aplicate în diferite ramuri ale științei. Pe lângă acestea, există și cele care sunt considerate a fi comune întregii naturi. Este vorba despre

Implică faptul că energia fiecărui sistem închis, atunci când apar fenomene în el, este în mod necesar conservată. Cu toate acestea, este capabil să se transforme într-o altă formă și să își schimbe efectiv conținutul cantitativ în diferite părți ale sistemului numit. În același timp, într-un sistem deschis, energia scade, cu condiția ca energia oricăror corpuri și câmpuri care interacționează cu aceasta să crească.

Pe lângă principiul general de mai sus, fizica conține conceptele de bază, formulele, legile care sunt necesare pentru interpretarea proceselor care au loc în lumea înconjurătoare. Explorarea lor poate fi incredibil de interesantă. Prin urmare, în acest articol legile de bază ale fizicii vor fi luate în considerare pe scurt și, pentru a le înțelege mai profund, este important să le acordăm toată atenția.

Mecanica

Multe legi de bază ale fizicii sunt dezvăluite tinerilor oameni de știință din clasele 7-9 ale școlii, unde o astfel de ramură a științei precum mecanica este studiată mai pe deplin. Principiile sale de bază sunt descrise mai jos.

Legea relativității a lui Galileo (numită și legea relativității mecanice sau baza mecanicii clasice). Esența principiului constă în faptul că, în condiții similare, procesele mecanice din orice cadre de referință inerțiale sunt complet identice.
legea lui Hooke. Esența sa este că, cu cât impactul lateral asupra unui corp elastic (arc, tijă, cantilever, grindă) este mai mare, cu atât este mai mare deformarea acestuia.

Legile lui Newton (reprezintă baza mecanicii clasice):

Principiul inerției spune că orice corp este capabil să fie în repaus sau să se miște uniform și rectiliniu numai dacă niciun alt corp nu îl influențează în vreun fel sau dacă își compensează cumva acțiunea celuilalt. Pentru a schimba viteza de mișcare, este necesar să acționați asupra corpului cu o anumită forță și, desigur, rezultatul acțiunii aceleiași forțe asupra corpurilor de dimensiuni diferite va fi, de asemenea, diferit.
Principalul tipar al dinamicii afirmă că, cu cât rezultanta forțelor care acționează în prezent asupra unui anumit corp este mai mare, cu atât accelerația primită de acesta este mai mare. Și, în consecință, cu cât greutatea corporală este mai mare, cu atât este mai mic acest indicator.
A treia lege a lui Newton spune că oricare două corpuri interacționează întotdeauna unul cu celălalt într-un model identic: forțele lor sunt de aceeași natură, sunt echivalente ca mărime și au în mod necesar direcția opusă de-a lungul liniei drepte care leagă aceste corpuri.
Principiul relativității afirmă că toate fenomenele care au loc în aceleași condiții în cadre de referință inerțiale decurg într-un mod absolut identic.

Termodinamica

Manualul școlar, care dezvăluie elevilor legile de bază („Fizica. Clasa a VII-a”), îi introduce în elementele de bază ale termodinamicii. Vom revizui pe scurt principiile sale mai jos.

Legile termodinamicii, care sunt de bază în această ramură a științei, sunt de natură generală și nu au legătură cu detaliile structurii unei anumite substanțe la nivel atomic. Apropo, aceste principii sunt importante nu numai pentru fizică, ci și pentru chimie, biologie, inginerie aerospațială etc.

De exemplu, în industria numită există o regulă care nu poate fi determinată logic că într-un sistem închis, ale cărui condiții externe sunt neschimbate, se stabilește o stare de echilibru în timp. Iar procesele care continuă în ea se compensează invariabil reciproc.

O altă regulă a termodinamicii confirmă dorința unui sistem, care constă dintr-un număr colosal de particule caracterizate de mișcare haotică, la o tranziție independentă de la stări mai puțin probabile pentru sistem la cele mai probabile.

Și legea Gay-Lussac (numită și ea afirmă că pentru un gaz cu o anumită masă în condiții de presiune stabilă, rezultatul împărțirii volumului său la temperatura absolută va deveni cu siguranță o valoare constantă.

O altă regulă importantă a acestei industrii este prima lege a termodinamicii, care este numită și principiul conservării și transformării energiei pentru un sistem termodinamic. Potrivit lui, orice cantitate de căldură care a fost comunicată sistemului va fi cheltuită exclusiv pentru metamorfoza energiei sale interne și pentru efectuarea muncii de către acesta în raport cu orice forțe externe care acționează. Această regularitate a devenit baza formării unei scheme de funcționare a motoarelor termice.

O altă regularitate a gazelor este legea lui Charles. Se afirmă că, cu cât presiunea unei anumite mase a unui gaz ideal este mai mare, menținând în același timp un volum constant, cu atât temperatura acestuia este mai mare.

Electricitate

Deschide pentru tinerii oameni de știință legile de bază interesante ale fizicii școala de clasa a 10-a. În acest moment, sunt studiate principalele principii ale naturii și legile de acțiune ale curentului electric, precum și alte nuanțe.

Legea lui Ampère, de exemplu, afirmă că conductoarele conectate în paralel, prin care curentul circulă în aceeași direcție, se atrag inevitabil, iar în cazul sensului opus al curentului, respectiv, se resping. Uneori, același nume este folosit pentru o lege fizică care determină forța care acționează într-un câmp magnetic existent pe o secțiune mică a unui conductor care în prezent conduce curent. Se numește așa - puterea lui Ampere. Această descoperire a fost făcută de un om de știință în prima jumătate a secolului al XIX-lea (și anume, în 1820).

Legea conservării sarcinii este unul dintre principiile de bază ale naturii. Se afirmă că suma algebrică a tuturor sarcinilor electrice care apar în orice sistem izolat electric este întotdeauna conservată (devine constantă). În ciuda acestui fapt, principiul numit nu exclude apariția unor noi particule încărcate în astfel de sisteme ca urmare a anumitor procese. Cu toate acestea, sarcina electrică totală a tuturor particulelor nou formate trebuie să fie în mod necesar egală cu zero.

Legea lui Coulomb este una dintre cele fundamentale în electrostatică. Exprimă principiul forței de interacțiune între sarcinile punctuale și explică calculul cantitativ al distanței dintre ele. Legea lui Coulomb face posibilă fundamentarea principiilor de bază ale electrodinamicii în mod experimental. Se spune că sarcinile cu punct fix vor interacționa cu siguranță între ele cu o forță care este cu atât mai mare, cu cât produsul mărimilor lor este mai mare și, în consecință, cu cât este mai mic, cu atât este mai mic pătratul distanței dintre sarcinile luate în considerare și mediu în în care are loc interacţiunea descrisă.

Legea lui Ohm este unul dintre principiile de bază ale electricității. Se spune că cu cât este mai mare puterea curentului electric continuu care acționează asupra unei anumite secțiuni a circuitului, cu atât este mai mare tensiunea la capetele acestuia.

Ei numesc principiul care vă permite să determinați direcția în conductor a unui curent care se mișcă sub influența unui câmp magnetic într-un anumit mod. Pentru a face acest lucru, este necesar să poziționați mâna dreaptă astfel încât liniile de inducție magnetică să atingă figurativ palma deschisă și să extindă degetul mare în direcția conductorului. În acest caz, celelalte patru degete îndreptate vor determina direcția de mișcare a curentului de inducție.

De asemenea, acest principiu ajută la aflarea locației exacte a liniilor de inducție magnetică a unui conductor drept care conduce curentul în acest moment. Funcționează astfel: plasați degetul mare al mâinii drepte în așa fel încât să îndrepte și să prindeți la figurat conductorul cu celelalte patru degete. Locația acestor degete va demonstra direcția exactă a liniilor de inducție magnetică.

Principiul inducției electromagnetice este un model care explică procesul de funcționare a transformatoarelor, generatoarelor, motoarelor electrice. Această lege este următoarea: într-un circuit închis, inducția generată este cu atât mai mare, cu atât este mai mare rata de modificare a fluxului magnetic.

Optica

De asemenea, ramura „Optică” reflectă o parte din programa școlară (legile de bază ale fizicii: clasele 7-9). Prin urmare, aceste principii nu sunt atât de greu de înțeles pe cât ar părea la prima vedere. Studiul lor aduce cu el nu doar cunoștințe suplimentare, ci și o mai bună înțelegere a realității înconjurătoare. Principalele legi ale fizicii care pot fi atribuite domeniului de studiu al opticii sunt următoarele:

Principiul Huynes. Este o metodă care vă permite să determinați eficient la orice fracțiune de secundă poziția exactă a frontului de undă. Esența sa este următoarea: toate punctele care se află în calea frontului de undă într-o anumită fracțiune de secundă, de fapt, devin surse de unde sferice (secundar) în sine, în timp ce plasarea frontului de undă în aceeași fracțiune de secundă este identică cu suprafața , care înconjoară toate undele sferice (secundar). Acest principiu este folosit pentru a explica legile existente legate de refracția luminii și reflectarea acesteia.
Principiul Huygens-Fresnel reflectă o metodă eficientă de rezolvare a problemelor legate de propagarea undelor. Ajută la explicarea problemelor elementare asociate cu difracția luminii.
valuri. Este folosit în egală măsură pentru reflectarea în oglindă. Esența sa constă în faptul că atât fasciculul în cădere, cât și cel care a fost reflectat, precum și perpendiculara construită din punctul de incidență al fasciculului, sunt situate într-un singur plan. De asemenea, este important să ne amintim că în acest caz unghiul la care cade fasciculul este întotdeauna absolut egal cu unghiul de refracție.
Principiul refracției luminii. Aceasta este o modificare a traiectoriei unei unde electromagnetice (lumină) în momentul mișcării de la un mediu omogen la altul, care diferă semnificativ de primul într-un număr de indici de refracție. Viteza de propagare a luminii în ele este diferită.
Legea propagării rectilinie a luminii. În esență, este o lege legată de domeniul opticii geometrice și este următoarea: în orice mediu omogen (indiferent de natura sa), lumina se propagă strict rectiliniu, pe cea mai scurtă distanță. Această lege explică simplu și clar formarea unei umbre.

Fizica atomică și nucleară

Legile de bază ale fizicii cuantice, precum și elementele fundamentale ale fizicii atomice și nucleare, sunt studiate în instituțiile de liceu și de învățământ superior.

Astfel, postulatele lui Bohr sunt o serie de ipoteze de bază care au devenit baza teoriei. Esența sa este că orice sistem atomic poate rămâne stabil doar în stări staționare. Orice emisie sau absorbție de energie de către un atom are loc în mod necesar folosind principiul, a cărui esență este următoarea: radiația asociată transportului devine monocromatic.

Aceste postulate se referă la programa școlară standard care studiază legile de bază ale fizicii (clasa a 11-a). Cunoștințele lor sunt obligatorii pentru absolvent.

Legile de bază ale fizicii pe care o persoană ar trebui să le cunoască

Unele principii fizice, deși aparțin uneia dintre ramurile acestei științe, sunt totuși de natură generală și ar trebui să fie cunoscute de toată lumea. Enumerăm legile de bază ale fizicii pe care o persoană ar trebui să le cunoască:

Legea lui Arhimede (se aplică zonelor hidro-, precum și aerostaticei). Aceasta implică faptul că orice corp care a fost scufundat într-o substanță gazoasă sau într-un lichid este supus unui fel de forță de plutire, care este în mod necesar îndreptată vertical în sus. Această forță este întotdeauna egală numeric cu greutatea lichidului sau gazului deplasat de corp.
O altă formulare a acestei legi este următoarea: un corp scufundat într-un gaz sau lichid va pierde cu siguranță la fel de multă greutate ca și masa lichidului sau a gazului în care a fost scufundat. Această lege a devenit postulatul de bază al teoriei corpurilor plutitoare.
Legea gravitației universale (descoperită de Newton). Esența sa constă în faptul că absolut toate corpurile sunt inevitabil atrase unele de altele cu o forță care este cu atât mai mare, cu atât mai mare este produsul maselor acestor corpuri și, în consecință, cu atât mai puțin, cu atât este mai mic pătratul distanței dintre ele. .

Acestea sunt cele 3 legi de bază ale fizicii pe care ar trebui să le cunoască toți cei care doresc să înțeleagă mecanismul de funcționare a lumii înconjurătoare și caracteristicile proceselor care au loc în ea. Este destul de ușor de înțeles cum funcționează.

Valoarea unor astfel de cunoștințe

Legile de bază ale fizicii trebuie să fie în bagajul de cunoștințe al unei persoane, indiferent de vârsta și tipul de activitate al acesteia. Ele reflectă mecanismul de existență al întregii realități de astăzi și, în esență, sunt singura constantă într-o lume în continuă schimbare.

Legile de bază, conceptele fizicii deschid noi oportunități pentru a studia lumea din jurul nostru. Cunoștințele lor ajută la înțelegerea mecanismului existenței Universului și a mișcării tuturor corpurilor cosmice. Ne transformă nu doar în privitori ai evenimentelor și proceselor zilnice, ci ne permite să fim conștienți de ele. Atunci când o persoană înțelege în mod clar legile de bază ale fizicii, adică toate procesele care au loc în jurul său, el are ocazia de a le controla în cel mai eficient mod, făcând descoperiri și, astfel, făcându-și viața mai confortabilă.

Rezultate

Unii sunt nevoiți să studieze în profunzime legile de bază ale fizicii pentru examen, alții - prin ocupație, iar unii - din curiozitate științifică. Indiferent de obiectivele studierii acestei științe, beneficiile cunoștințelor dobândite cu greu pot fi supraestimate. Nu există nimic mai satisfăcător decât înțelegerea mecanismelor și legile de bază ale existenței lumii înconjurătoare.

Nu fi indiferent - dezvolta-te!

Fizica ne vine în clasa a VII-a la o școală generală, deși de fapt o cunoaștem aproape din leagăn, pentru că asta este tot ce ne înconjoară. Acest subiect pare foarte greu de studiat, dar trebuie predat.

Acest articol este destinat persoanelor peste 18 ani.

Ai deja peste 18 ani?

Puteți preda fizica în moduri diferite - toate metodele sunt bune în felul lor (dar nu sunt date tuturor în același mod). Programa școlară nu oferă o înțelegere completă (și acceptare) a tuturor fenomenelor și proceselor. Motivul pentru aceasta este lipsa de cunoștințe practice, deoarece teoria învățată în esență nu oferă nimic (mai ales pentru persoanele cu imaginație spațială mică).

Așadar, înainte de a începe să studiezi acest subiect cel mai interesant, trebuie să afli imediat două lucruri - de ce studiezi fizica și la ce rezultate te aștepți.

Vrei să treci examenul și să intri într-o universitate tehnică? Grozav - puteți începe învățarea la distanță pe Internet. Acum multe universități sau doar profesori își desfășoară cursurile online, unde prezintă întregul curs de fizică școlar într-o formă destul de accesibilă. Dar există și mici dezavantaje: primul - pregătește-te pentru faptul că va fi departe de a fi gratuit (și cu cât este mai cool titlul științific al profesorului tău virtual, cu atât mai scump), al doilea - vei învăța doar teorie. Va trebui să folosești orice tehnologie acasă și pe cont propriu.

Dacă aveți doar probleme de învățare - un dezacord în părerile dvs. cu profesorul, lecțiile ratate, lenea sau limbajul de prezentare este pur și simplu de neînțeles, atunci situația este mult mai simplă. Trebuie doar să vă trageți împreună, să luați cărți în mâini și să predați, să predați, să predați. Acesta este singurul mod de a obține rezultate clare la subiecte (și la toate subiectele simultan) și de a crește semnificativ nivelul de cunoștințe. Amintiți-vă - este nerealist să învățați fizica într-un vis (deși chiar doriți). Da, iar antrenamentul euristic foarte eficient nu va da roade fără o bună cunoaștere a bazelor teoriei. Adică, rezultatele planificate pozitive sunt posibile numai dacă:

studiul calitativ al teoriei;
dezvoltarea predării relației dintre fizică și alte științe;
efectuarea de exerciții în practică;
cursuri cu oameni asemănători (dacă chiar ai chef să faci euristică).

DIV_ADBLOCK201">

A începe să înveți fizica de la zero este etapa cea mai dificilă, dar în același timp cea mai ușoară. Singura dificultate este că va trebui să memorați o mulțime de informații destul de contradictorii și complexe într-o limbă necunoscută până acum - va trebui să lucrați din greu la termeni. Dar, în principiu, totul este posibil și nu ai nevoie de nimic supranatural pentru asta.

Cum să înveți fizica de la zero?

Nu vă așteptați că începutul învățării va fi foarte dificil - aceasta este o știință destul de simplă, cu condiția să înțelegeți esența ei. Nu vă grăbiți să învățați mulți termeni diferiți - mai întâi ocupați-vă de fiecare fenomen și „încercați-l” în viața de zi cu zi. Numai în acest fel fizica poate să prindă viață pentru tine și să devină cât mai de înțeles posibil - pur și simplu nu vei realiza acest lucru prin înghesuială. Prin urmare, prima regulă este că învățăm fizica măsurat, fără smucituri ascuțite, fără a merge la extreme.

Unde sa încep? Începeți cu manualele, din păcate, sunt importante și necesare. Acolo vei găsi formulele și termenii necesari de care nu te poți lipsi în procesul de învățare. Nu le vei putea învăța rapid, există un motiv să le pictezi pe bucăți de hârtie și să le agăți în locuri proeminente (nimeni nu a anulat încă memoria vizuală). Și apoi literalmente în 5 minute le vei reîmprospăta în memoria ta în fiecare zi, până când în sfârșit le vei aminti.

Puteți obține rezultatul de cea mai înaltă calitate în aproximativ un an - acesta este un curs de fizică complet și ușor de înțeles. Desigur, va fi posibil să vedeți primele ture într-o lună - de această dată va fi suficient pentru a stăpâni conceptele de bază (dar nu cunoștințe profunde - vă rugăm să nu confundați).

Dar pentru toată ușurința subiectului, nu vă așteptați că veți putea învăța totul într-o zi sau într-o săptămână - acest lucru este imposibil. Prin urmare, există un motiv să vă așezați pentru manuale cu mult înainte de începerea examenului. Și nu merită să vă agățați de întrebarea cât de mult puteți învăța fizica pe de rost - acest lucru este foarte imprevizibil. Acest lucru se datorează faptului că diferite secțiuni ale acestui subiect sunt oferite în moduri complet diferite și nimeni nu știe cum va „mergi” cinematica sau optica pentru tine. Prin urmare, studiază în mod consecvent: paragraf cu paragraf, formulă cu formulă. Este mai bine să scrieți definiții de mai multe ori și să vă reîmprospătați memoria din când în când. Aceasta este baza pe care trebuie să o rețineți, este important să învățați cum să operați cu definiții (utilizați-le). Pentru a face acest lucru, încercați să transferați fizica în viață - folosiți termenii în viața de zi cu zi.

Dar, cel mai important, baza fiecărei metode și metode de antrenament este munca zilnică și grea, fără de care nu veți obține rezultate. Și aceasta este a doua regulă de studiu ușor al subiectului - cu cât înveți mai multe lucruri noi, cu atât îți va fi mai ușor. Uită de sfaturi ca știința într-un vis, chiar dacă funcționează, cu siguranță nu e cu fizica. În schimb, ocupați-vă cu sarcini - nu numai că este o modalitate de a înțelege următoarea lege, ci și un exercițiu grozav pentru minte.

De ce să studiezi fizica? Probabil 90% dintre școlari vor răspunde la asta pentru examen, dar nu este deloc așa. În viață, va fi la îndemână mult mai des decât geografia - probabilitatea de a vă pierde în pădure este oarecum mai mică decât schimbarea unui bec pe cont propriu. Prin urmare, întrebarea de ce este necesară fizica poate primi un răspuns fără echivoc - pentru sine. Desigur, nu toată lumea va avea nevoie de el în totalitate, dar cunoștințele de bază sunt pur și simplu necesare. Prin urmare, aruncați o privire mai atentă la elementele de bază - aceasta este o modalitate de a înțelege ușor și simplu (nu de a învăța) legile de bază.

c"> Este posibil să înveți fizica pe cont propriu?

Bineînțeles că puteți - învăța definiții, termeni, legi, formule, încercați să aplicați cunoștințele acumulate în practică. De asemenea, va fi important să clarificăm întrebarea - cum să predați? Pune deoparte cel puțin o oră pe zi pentru fizică. Lăsați jumătate din acest timp pentru a obține material nou - citiți manualul. Lăsați un sfert de oră pentru a înghesui sau repeta concepte noi. Cele 15 minute rămase sunt timp de antrenament. Adică, observați un fenomen fizic, faceți un experiment sau pur și simplu rezolvați o problemă interesantă.

Este posibil să înveți rapid fizica într-un asemenea ritm? Cel mai probabil nu - cunoștințele dvs. vor fi suficient de profunde, dar nu extinse. Dar acesta este singurul mod de a învăța fizica corect.

Cel mai simplu mod de a face acest lucru este dacă cunoștințele se pierd doar pentru clasa a VII-a (deși în clasa a IX-a aceasta este deja o problemă). Doar restabiliți micile lacune în cunoștințe și atât. Dar dacă nota 10 este pe nas, iar cunoștințele tale de fizică sunt zero, aceasta este, desigur, o situație dificilă, dar reparabilă. Este suficient să luați toate manualele pentru clasele a 7-a, a 8-a, a 9-a și, așa cum ar trebui, să studiați treptat fiecare secțiune. Există o modalitate mai simplă - de a lua publicația pentru solicitanți. Acolo, într-o singură carte, este adunat întregul curs de fizică școlară, dar nu vă așteptați la explicații detaliate și consistente - materialele auxiliare presupun un nivel elementar de cunoștințe.

Predarea fizicii este un drum foarte lung, care poate fi onorat doar cu ajutorul muncii de zi cu zi.

Începem o serie de articole despre probleme și concepte învechite din programa școlară și sugerăm să discutăm de ce școlarii au nevoie de fizică și de ce astăzi nu este predată așa cum ne-am dori.

De ce un student modern studiază fizica? Fie pentru ca părinții și profesorii să nu-l deranjeze, fie atunci, pentru a trece cu succes examenul la alegere, obțineți numărul necesar de puncte și intrați într-o universitate bună. Există o altă opțiune că un elev iubește fizica, dar această dragoste există, de obicei, cumva separat de programa școlară.

În oricare dintre aceste cazuri, predarea se desfășoară după aceeași schemă. Se adaptează la sistemul propriu de control - cunoștințele trebuie prezentate într-o asemenea formă încât să poată fi ușor verificate. Pentru aceasta, există un sistem de GIA și Examenul Unificat de Stat și, ca urmare, pregătirea pentru aceste examene devine scopul principal al pregătirii.

Cum este aranjat examenul de stat unificat în fizică în versiunea sa actuală? Sarcinile de examen sunt compilate conform unui codificator special, care include formule pe care, teoretic, fiecare student ar trebui să le cunoască. Este vorba despre o sută de formule pentru toate secțiunile programului școlar - de la cinematică la fizica nucleară.

Majoritatea sarcinilor - undeva în jur de 80% - vizează tocmai aplicarea acestor formule. Mai mult, alte metode de rezolvare nu pot fi folosite: am înlocuit o formulă care nu se află în listă - nu am primit un anumit număr de puncte, chiar dacă răspunsul a convergit. Și doar restul de 20% sunt sarcini de înțelegere.

Ca urmare, scopul principal al predării este de a se asigura că studenții cunosc acest set de formule și îl pot aplica. Și toată fizica se reduce la o simplă combinatorie: citiți condițiile problemei, înțelegeți ce formulă aveți nevoie, înlocuiți indicatorii necesari și obțineți doar rezultatul.

În școlile de elită și de specialitate de fizică și matematică, educația, desigur, este aranjată diferit. Acolo, ca și în pregătirea pentru tot felul de olimpiade, există un element de creativitate, iar combinatoria formulelor devine mult mai complicată. Dar aici ne interesează programul de bază în fizică și deficiențele acestuia.

Sarcinile standard și construcțiile teoretice abstracte pe care un școlar obișnuit ar trebui să le cunoască sunt foarte repede erodate din capul lui. Drept urmare, nimeni nu cunoaște fizica după absolvirea școlii - cu excepția minorității care, dintr-un motiv oarecare, sunt interesate de aceasta sau au nevoie de ea în specialitatea lor.

Se pare că știința, al cărei scop principal era cunoașterea naturii și a lumii fizice reale, la școală devine complet abstractă și îndepărtată de experiența umană de zi cu zi. Fizica, ca și alte discipline, este predată prin înghesuială, iar când în liceu cantitatea de cunoștințe care trebuie învățate crește dramatic, devine pur și simplu imposibil să memorezi totul.

În mod clar despre abordarea „formulă” a învățării.

Dar acest lucru nu ar fi necesar dacă scopul învățării nu ar fi aplicarea de formule, ci înțelegerea subiectului. Înțelegerea este în cele din urmă mult mai ușoară decât înghesuirea.

Formați o imagine a lumii

Să vedem, de exemplu, cum le citesc cărțile lui Yakov Perelman „Fizica distractivă”, „Matematică distractivă”, pe care multe generații de școlari și copii postșcolari le citesc. Aproape fiecare paragraf din „Fizica” lui Perlman învață să pună întrebări pe care fiecare copil și le poate pune, pornind de la logica elementară și experiența de zi cu zi.

Sarcinile pe care ni se propune să le rezolvăm aici nu sunt cantitative, ci calitative: nu trebuie să calculăm un indicator abstract cum ar fi eficiența, ci să reflectăm de ce o mașină cu mișcare perpetuă este imposibilă în realitate, este posibil să tragem dintr-un tun la luna; trebuie să efectuați un experiment și să evaluați care va fi efectul oricărei interacțiuni fizice.

Un exemplu din „Fizica distractivă” 1932: problema lebedei, racilor și știucii lui Krylov, rezolvată după regulile mecanicii. Rezultatul (OD) ar trebui să ducă căruciorul în apă.

Într-un cuvânt, nu este necesar să memorați formulele aici - principalul lucru este să înțelegeți ce legi fizice respectă obiectele realității înconjurătoare. Singura problemă este că cunoștințele de acest fel sunt mult mai greu de verificat obiectiv decât prezența în capul unui elev a unui set precis definit de formule și ecuații.

Prin urmare, fizica pentru un student obișnuit se transformă într-o înghesuială plictisitoare și, în cel mai bun caz, un fel de joc abstract al minții. Formarea unei imagini complete a lumii la o persoană nu este deloc sarcina pe care o îndeplinește de facto sistemul modern de învățământ. În acest sens, apropo, nu este prea diferit de cel sovietic, pe care mulți tind să îl supraestimeze (pentru că obișnuiam să dezvoltăm bombe atomice și să zburăm în spațiu, dar acum știm doar să vindem petrol).

Potrivit cunoștințelor de fizică, studenții de după absolvire acum, ca și atunci, sunt împărțiți în aproximativ două categorii: cei care o cunosc foarte bine și cei care nu o cunosc deloc. La a doua categorie, situația s-a înrăutățit mai ales când timpul de predare a fizicii în clasele 7-11 a fost redus de la 5 la 2 ore pe săptămână.

Majoritatea școlarilor chiar nu au nevoie de formule fizice și teorii (pe care le înțeleg foarte bine) și, cel mai important, nu sunt interesați de forma abstractă și uscată în care sunt prezentate acum. Drept urmare, educația de masă nu îndeplinește nicio funcție - este nevoie doar de timp și efort. Scolarii au nu mai putin de profesori.

Atenție: abordarea greșită a predării științei poate fi devastatoare

Dacă sarcina programului școlar ar fi de a forma o imagine a lumii, situația ar fi cu totul alta.

Desigur, ar trebui să existe și clase de specialitate în care să învețe cum să rezolve probleme complexe și să se familiarizeze profund cu teoria, care nu se mai intersectează cu experiența de zi cu zi. Dar ar fi mai interesant și mai util ca un școlar obișnuit, „de masă” să cunoască ce legi funcționează lumea fizică în care trăiește.

Chestia, desigur, nu se rezumă la faptul că școlarii citesc Perelman în loc de manuale. Trebuie să ne schimbăm abordarea asupra predării. Multe secțiuni (de exemplu, mecanica cuantică) ar putea fi eliminate din programa școlară, altele ar putea fi reduse sau revizuite, dacă nu pentru dificultățile organizatorice omniprezente, conservatorismul fundamental al materiei și al sistemului educațional în ansamblu.

Dar haideți să visăm puțin. După aceste schimbări, probabil, ar crește și adecvarea socială generală: oamenii ar fi mai puțin probabil să aibă încredere în tot felul de escroci de torsiune care speculează „protecția biocâmpului” și „normalizarea aurei” cu ajutorul unor dispozitive simple și bucăți de minerale necunoscute.

Toate aceste consecințe ale unui sistem de învățământ vicios le-am observat deja în anii 90, când cei mai de succes escroci au folosit chiar sume considerabile de la bugetul de stat - observăm acum, deși la scară mai mică.

Celebrul Grigory Grabovoi nu numai că a asigurat că poate învia oamenii, ci și a îndepărtat asteroizii de pe Pământ cu puterea gândirii și a „diagnosticat psihic” avioanele guvernamentale. El a fost patronat nu de nimeni, ci de generalul Georgy Rogozin, șef adjunct al Serviciului de Securitate sub președintele Federației Ruse.

În primul rând, trebuie să-ți evaluezi nivelul actual de cunoștințe și să înțelegi ce vrei să obții. Dacă „de la zero” înseamnă ignorarea completă a subiectului, atunci înainte de a te grăbi să rezolvi o grămadă de teste din tot felul de cărți FIPI, trebuie să încerci să înțelegi procesele în sine și legile fizicii, în opinia mea, înțelegerea ar trebui să fie punctul principal căruia trebuie să-i acordați atenție. Înțelegerea vă va ajuta foarte mult atunci când rezolvați partea în care există o alegere de răspuns (dacă există unul, nu știu). Și astfel, pentru a începe să înțelegeți ceva, trebuie să luați un manual, să deschideți secțiuni de fizică în ordine și să citiți de mai multe ori, nu trebuie să vă gândiți că după ce ați citit o dată, acest lucru va fi suficient pentru dvs., aveți nevoie de recitit, așa că ai răbdare. Dintre cărțile de teorie, aș recomanda manualele lui G.Ya. Myakishev, doar nivelul de profil, fiecare secțiune este dedicată unei cărți separate. Dar nu pentru lectura constantă, ci în caz că, pentru a deschide locuri de neînțeles și a citi mai în detaliu, detaliul prezentării rezolvă adesea problema înțelegerii. Și pentru studiul principal al teoriei: mathus.ru, totul este moderat scurt și pictat în mod sensibil acolo. Nu văd rostul să citesc ceva fundamental precum Landsberg, vei petrece mult timp, nu merită pentru examen. Videoclipurile de antrenament pot fi o opțiune grozavă, dar nu oricum. Recomand cu incredere videoclipurile lui Mikhail Penkin (profesor MIPT), sunt multe pe net si nu cred ca poti gasi altele mai bune. Videoclipurile lui ar putea fi capabile să înlocuiască toate manualele pentru tine, ar fi și mai bine dacă ai începe cu ele! Mai mult, în detrimentul înghesuirii formulelor etc. Nu memorați formule, încercați să rezolvați problemele unde se aplică aceste formule, în timp le veți aminti; Învață să obții singur formule, cunoscând legile de bază, poți obține aproape orice. Bineînțeles, spui că este greu, de la zero, dar merită totuși încercat. Cât despre rezolvarea problemelor cu calcule și un răspuns detaliat: începeți cu cele simple, de îndată ce puteți rezolva, complicați nivelul problemelor. Pentru a învăța cum să rezolvi problemele, în primul rând, merită să analizezi problemele deja rezolvate din secțiunile de interes, deoarece metodele, abordările și, în general, înțelegerea a ceea ce trebuie să faci nu vor apărea pe cont propriu, indiferent de cât timp stai pe problema. Recomand cartile „Tutor in Physics” de I.L.Kasatkin, o multime de probleme analizate, cititi, intelegeti, incercati sa rezolvati una asemanatoare. Dacă sunteți gata să plătiți bani, atunci nu vă sfătuiesc să mergeți la un tutore, dar vă sfătuiesc portalul http://foxford.ru/, aceasta nu este publicitate. Acolo poti urma cursuri de formare, sunt profesori unici. Cel mai important lucru - nu renunța și nu te gândi că totul este dificil, de îndată ce vei începe să înțelegi, vei înțelege că vrei să înțelegi mai departe. Vă voi avertiza despre grămezile de materiale de pe Internet, pot exista erori peste tot, iar o persoană care tocmai a început este practic incapabil să distingă materialele bune pentru pregătire de ceva care nu este clar, nu luați primul lucru pe credință , încercați să vă dați seama, puneți la îndoială totul, aceasta este cheia progresului. Și așa, dacă tragi o linie:

1) Încearcă să înțelegi

2) începe cu ceva simplu

3) nu vă agățați să rezolvați probleme simple, dacă înțelegeți - nu vă va zbura departe de cap

4) nu te înghesui

5) folosiți surse bune (cele pe care le-am citat au fost verificate personal de mine)

Să-ți fie mai bine să înțelegi și să răspunzi la examen cu încredere decât să memorezi și să rezolvi. NU se poate înțelege totul într-un an, poți să crezi, fizica nu este doar un algoritm de acțiuni. Dar cu siguranță trebuie să ai subiecte pe care le-ai aprofundat pentru a le rezolva pe toate, sau aproape pe toate, cu încredere. Așadar, atunci când „treci peste” toate secțiunile, ar trebui să acorzi o atenție deosebită celor care sunt mai bine date. Noroc!

Ar putea fi util să citiți: