«Физика вокруг нас».

План работы:

Физика. Понятие.

История.

Физика в природе.

Физика в медицине.

Физика и литература.

Физика и искусство.

Вывод.

Физика. Понятие.

Фи́зика (от др.-греч. φύσις «природа») - область естествознания , наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания.

Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности - Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры. Первоначально термины «физика» и «философия» были синонимичны, поскольку обе дисциплины пытаются объяснить законы функционирования Вселенной. Однако в результате научной революции XVI века физика выделилась в отдельное научное направление.

В русский язык слово «физика» было введено Михаилом Васильевичем Ломоносовым, когда он издал первый в России учебник физики в переводе с немецкого языка. Первый русский учебник под названием «Краткое начертание физики» был написан первым русским академиком Страховым.

В современном мире значение физики чрезвычайно велико. Всё то, чем отличается современное общество от общества прошлых веков, появилось в результате применения на практике физических открытий. Так, исследования в области электромагнетизма привели к появлению телефонов, открытия в термодинамике позволили создать автомобиль, развитие электроники привело к появлению компьютеров.

Физическое понимание процессов, происходящих в природе, постоянно развивается. Большинство новых открытий вскоре получают применение в технике и промышленности. Однако новые исследования постоянно поднимают новые загадки и обнаруживают явления, для объяснения которых требуются новые физические теории. Несмотря на огромный объём накопленных знаний, современная физика ещё очень далека от того, чтобы объяснить все явления природы.

История

Одна из главных особенностей человека - способность (в определённой мере) предсказывать будущие события. Для этого человек строит мысленные модели реальных явлений (теории); в случае плохой предсказательной силы модель уточняется или заменяется на новую. Если создать практически полезную модель явления природы не удавалось, её заменяли религиозные мифы («молния есть гнев богов»).

Средств для проверки теорий и выяснения вопроса, какая из них верна, в древности было крайне мало, даже если речь шла о земных каждодневных явлениях. Единственная физическая величина, которую умели тогда достаточно точно измерять - длина; позже к ней добавился угол. Эталоном времени служили сутки, которые в Древнем Египте делили не на 24 часа, а на 12 дневных и 12 ночных, так что было два разных часа, и в разные сезоны продолжительность часа была разной. Но даже когда установили привычные нам единицы времени, из-за отсутствия точных часов большинство физических экспериментов были просто невозможно провести. Поэтому естественно, что вместо научных школ возникали полурелигиозные учения.

Преобладала геоцентрическая система мира, хотя пифагорейцы развивали и пироцентрическую , в которой звёзды, Солнце, Луна и шесть планет обращаются вокруг Центрального Огня . Чтобы всего получилось священное число небесных сфер (десять), шестой планетой объявили Противоземлю . Впрочем, отдельные пифагорейцы (Аристарх Самосский и др.) создали гелиоцентрическую систему. У пифагорейцев возникло впервые и понятие эфира как всеобщего заполнителя пустоты.

Первую формулировку закона сохранения материи предложил Эмпедокл в V веке до н. э.:

Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, уничтожиться.

Позже аналогичный тезис высказывали Демокрит, Аристотель и другие.

Термин «Физика» возник как название одного из сочинений Аристотеля. Предметом этой науки, по мнению автора, было выяснение первопричин явлений:

Так как научное знание возникает при всех исследованиях, которые простираются на начала, причины или элементы путём их познания (ведь мы тогда уверены в познании всякой вещи, когда узнаём её первые причины, первые начала и разлагаем её впредь до элементов), то ясно, что и в науке о природе надо определить прежде всего то, что относится к началам.

Такой подход долго (фактически до Ньютона) отдавал приоритет метафизическим фантазиям перед опытным исследованием. В частности, Аристотель и его последователи утверждали, что движение тела поддерживается приложенной к нему силой, и при её отсутствии тело остановится (по Ньютону, тело сохраняет свою скорость, а действующая сила меняет её значение и/или направление).

Некоторые античные школы предложили учение об атомах как первооснове материи. Эпикур даже полагал, что свобода воли человека вызвана тем, что движение атомов подвержено случайным смещениям.

Кроме математики, эллины успешно развивали оптику. У Герона Александрийского встречается первый вариационный принцип «наименьшего времени» для отражения света. Тем не менее в оптике древних были и грубые ошибки. Например, угол преломления считался пропорциональным углу падения (эту ошибку разделял даже Кеплер). Гипотезы о природе света и цветности были многочисленны и довольны нелепы.

Физика в природе

Конечно, ядерные взрывы, источники энергии, "беспредел" компьютеров и лазеров, создание новых материалов показывают, что круг интересов учёных простирается далеко за рамки "осколков позапрошлого века". Однако шаржированный образ учёного, да и всей науки - живуч. Хотя мало что может быть столь далеко от истины, как картина, созданная впечатлительным и горячим поэтом. Даже когда Маяковский писал свой стих, в науке и вокруг неё разыгрывались драмы вполне шекспировского масштаба. Чтобы меня правильно поняли, отмечу, что вопрос "Быть иль не быть" в применении к человечеству а не отдельному человеку, пусть и весьма значительному, был впервые поставлен именно в благодаря физикам и на основе достижений физики.

Это совсем не случайно, что уже примерно три века прошли под знаком этой науки. Люди, занятые ею, открывали и открывают фундаментальные законы природы, определяющие строение и движение материальных объектов в огромном диапазоне расстояний, времёни и масс. Диапазоны эти грандиозны - от малых, атомных и субатомных, до космических и Вселенских.

Конечно, это не физики сказали "Да будет свет", но именно они выяснили его природу и свойства, установив отличие от тьмы, и научились ими управлять.

В процессе своей работы физики, в решающей мере крупнейшие из них, выработали определённый стиль мышления, главными элементами которого является готовность полагаться на хорошо проверенные фундаментальные законы и способность в сложном природном, да и общественном, явлении выделить основной элемент, по возможности наиболее простой, что позволяет понять само рассматриваемое сложное явление.

Эти особенности подхода позволяют физикам весьма успешно заниматься проблемами, нередко лежащими далеко за рамками их узкой специализации.

Уверенность в единстве законов природы, основанная на обширном опытном материале, уверенность в их справедливости в сочетании с ясным пониманием ограниченной области применимости уже открытых законов, толкает физику вперёд, за границу неизвестного сегодня.

Физика - наука сложная. Она требует огромных интеллектуальных усилий от людей, которые ею занимаются. Она абсолютно несовместима с любительством. Помню, как по окончании Университета и Кораблестроительного института в 1958 г., я стоял на распутье - куда идти дальше. И мой отец, очень далёкий от науки, спросил меня, смогу ли я вернуться к инженерии после десятка лет занятий физикой. Мой ответ был безоговорочное "да". "А в физику после десяти лет инженерии?", - спросил он. Моё "нет" и определило дальнейший выбор, о котором не жалел и не жалею ни секунды.

Сложность физики и важность полученных ею результатов, позволяющих создать картину мира и стимулирующей распространение её идей далеко за рамки самой этой науки, определяют общественный интерес к ней. Приведу некоторые из таких идей, в порядке поступления. Это научный (не умозрительный!) атомизм, открытие электромагнитного поля, механическая теория теплоты, установление относительности пространства и времени, понятие расширяющейся Вселенной, квантовые скачки и принципиально, не из-за погрешности, вероятностная природа физических процессов, в первую очередь, на микро-уровне, великое объединение всех взаимодействий, установление существования непосредственно не наблюдаемых субатомных частиц - кварков.

Тут то и появляются популярные книги, которые призваны не учить физике начинающих, а пояснить её интересующимся. Есть и другая цель популярных книг, особо известной среди которых для людей моего поколения является "Занимательная физика" Якова Перельмана, не родственника М. Е. Перельмана. Я имею в виду демонстрацию того, сколь многое в повседневной жизни, привычной для нас технике и технологии, можно качественно понять, основываясь лишь на уже хорошо известных фундаментальных законах физики, в первую очередь - законах сохранения энергии и импульса, и уверенности, что они универсально применимы.

Объектов применения законов физики великое множество. Почему не стоит лить воду в кипящее масло, почему мерцают звёзды на небе, почему закручивается вода, вытекая из ванной, почему щёлкает кнут и зачем возница раскручивает его над головой, чтоб усилить звук щелчка, почему когда-то норовили спрыгнуть с рельсов паровозы, но никогда не делают этого электровозы? А почему грозно ревёт приближающийся самолёт, а, удаляясь, он переходит на фальцет, и почему танцовщики или фигуристы начинают вращение, широко распахнув "объятия", но затем стремительно прижимают руки к телу? Таких "почему" встречает каждого в повседневной, не говоря уже о не повседневной, жизни великое множество. Их полезно учиться видеть, тренировать себя на поиск непонятного.

Книги М. Е. Перельмана содержат рекордное количество подобных вопросов "почему?" (более пятисот), дают им ответы, в большинстве случаев - однозначно правильные, иногда - зовущие к дискуссии, изредка - скорее всего неверные, провоцирующие несогласие. Есть и вопросы, на которые у науки на сегодняшний день простого и общепринятого ответа нет. Значит, у читателя есть простор для интенсивной интеллектуальной работы.

Попутно автор объясняет общеизвестное для профессионалов, но вызывающее столь сильное недоумение у посторонних. Именно, автор подчёркивает операционный характер многих определений в такой общепризнано точной науке, как физика. Профессионалам известно, что даже наиболее фундаментальные из понятий, которыми оперирует физика, такие как время и энергия, пространство и импульс уточняются по мере развития самой науки.

Даже вакуум, когда-то бывший аналогом абсолютной пустоты, отсутствия чего бы то ни было в самоочевидном "пустом" пространстве, со временем "оброс" отнюдь нетривиальными чертами, из примитивного став сложнейшим объектом изучения. Универсальность физического подхода диктует сходное отношение к определениям нетривиальных понятий и в других областях, весьма далёких от физики.

Читать упомянутые книги М. Е. Перельмана интересно и профессионалам - чтобы спорить, находить другие, допускающие простое, иногда наглядное, объяснение вопроса. Ну а неспециалист сможет расширить свой кругозор, не обязательно торопясь дать своё, отличное от авторского, объяснение. Стоит помнить, что написанное - словесный слепок, нередко сильно упрощенный, с иногда очень сложного физического построения, основанного на далёкой от простоты в обиходном смысле этого слова физической теории. Не надо следовать примеру того реального персонажа, директора одного московского НИИ который отрицал частную теорию относительности Эйнштейна (общую он не читывал!) потому, что в формулы входит скорость света! "А что будет, если свет выключить?", - писал в отдел науки ЦК КПСС маститый оружейник.

Изучая физику, начиная понимать её законы, приобщаешься к особой красоте, возникает реально дополнительное измерение в восприятии окружающего мира. Об этом писал когда - то великий физик Р. Фейнман, отмечая, что понимание природы свечения звёзд, механизма их рождения и смерти делает картину ночного звёздного неба ещё более прекрасной и романтичной.

Хочу, в заключение, отметить один, несколько неожиданный, аспект пользы знания физики, притом отнюдь не поверхностного. О нём как-то рассказал академик А. Б. Мигдал. Он загорал в горах, а рядом расположилась парочка. Молодой человек объяснял своей приятнейшей спутнице, почему дневное небо синее. Он рассказывал ей про рассеяние света, упомянул лорда - теоретика Рэлея. Девушка сидела с открытым ртом, восхищённо глядя на эрудита. А того несло, и он, проявив неосторожность и невнимание к старшим, сказал, что вероятность рассеяния излучения пропорционально кубу частоты.

Но Мигдал уже был начеку. Припоминая классика, здесь уместного лишь в весьма ослабленной форме, сказать: возможно, академик "в мыслях, под ночною тьмою, уста невесты целовал". "Молодой человек, вероятность рассеяния не может быть пропорциональна кубу частоты - это бы очевидным образом противоречило инвариантности теории относительно изменения знака времени. У Релея, как и должно быть, вероятность пропорционально не кубу, а четвёртой степени частоты!",- своим обычным тоном, не допускающим возражений, заявил Мигдал. Нет нужды говорить, что треугольник изменил свою форму, и толстопузая гипотенуза стала катетом, достигнув вершины.

Словом, читайте про физику, а кому не поздно - учите её. Это окупится.

Физика в медицине

Медицинская физика – это наука о системе, которая состоит из физических приборов и излучений, лечебно-диагностических аппаратов и технологий.

Цель медицинской физики – изучение этих систем профилактики и диагностики заболеваний, а также лечение больных с помощью методов и средств физики, математики и техники. Природа заболеваний и механизм выздоровления во многих случаях имеют биофизическое объяснение.

Медицинские физики непосредственно участвуют в лечебно-диагностическом процессе, совмещая физико-медицинские знания, разделяя с врачом ответственность за пациента.

Развитие медицины и физики всегда были тесно переплетены между собой. Еще в глубокой древности медицина использовала в лечебных целях физические факторы, такие как тепло, холод, звук, свет, различные механические воздействия (Гиппократ, Авиценна и др.).

Первым медицинским физиком был Леонардо да Винчи (пять столетий назад), который проводил исследования механики передвижения человеческого тела. Наиболее плодотворно медицина и физика стали взаимодействовать с конца XVIII – начала XIX вв., когда были открыты электричество и электромагнитные волны, т. е. с наступлением эры электричества.

Назовем несколько имен великих ученых, сделавших важнейшие открытия в разные эпохи.

Конец XIX – середина ХХ вв. связаны с открытием рентгеновских лучей, радиоактивности, теорий строения атома, электромагнитных излучений. Эти открытия связаны с именами В. К. Рентгена, А. Беккереля,

М. Складовской-Кюри, Д. Томсона, М. Планка, Н. Бора, А. Эйнштейна, Э. Резерфорда. Медицинская физика по-настоящему стала утверждаться как самостоятельная наука и профессия только во второй половине ХХ в. – с наступлением атомной эры. В медицине стали широко применяться радиодиагностические гамма-аппараты, электронные и протоновые ускорители, радиодиагностические гамма-камеры, рентгеновские компьютерные томографы и другие, гипертермия и магнитотерапия, лазерные, ультразвуковые и другие медико-физические технологии и приборы. Медицинская физика имеет много разделов и названий: медицинская радиационная физика, клиническая физика, онкологическая физика, терапевтическая и диагностическая физика.

Самым важным событием в области медицинского обследования можно считать создание компьютерных томографов, которые расширили исследования практически всех органов и систем человеческого организма. ОКТ были установлены в клиниках всего мира, и большое количество физиков, инженеров и врачей работало в области совершенствования техники и методов доведения ее практически до пределов возможного. Развитие радионуклидной диагностики представляет собой сочетание методов радиофармацевтики и физических методов регистрации ионизирующих излучений. Позитронная эмиссионная томография-визуализация была изобретена в 1951 г. и опубликована в работе Л. Ренна.

Физика и литература

В жизни, порой, не замечая этого, физика и литература тесно переплетаются. Ещё с древности люди для того, чтобы донести до потомков литературное слово, использовали изобретения, основываясь на знаниях физики. О жизни немецкого изобретателя Иоганна Гуттенберга известно мало. Однако, великий изобретатель, чтобы донести до нас литературные шедевры, изучал законы физики и механики. В организованной им типографии, он напечатал первые в Европе книги, что сыграло огромную роль в развитии человечества.

Первый русский печатник – Иван Фёдоров, современникам был известен, как учёный и изобретатель. Он, например, умел отливать пушки, изобрёл многоствольную мортиру. А первые замечательные образы литературного и полиграфического искусства - «Апостол» (1564 г.) и «Часовник» (1565 г.) навеки останутся в народной памяти. Имя Михаила Васильевича Ломоносова мы называем одним из первых в ряду самых замечательных представителей отечественной науки и культуры. Великий физик, он оставил ряд трудов, имеющих важное значение для промышленного развития России. Большое место в его научных трудах занимала оптика. Он сам изготовлял оптические приборы и оригинальные зеркальные телескопы. Исследуя небо с помощью своих приборов, вдохновлённый бесконечностью Вселенной, Ломоносов писал прекрасные стихи: Открылась бездна звезд полна. Звездам числа нет, бездне – дна…

Без такой науки, как физика не было бы такого литературного жанра, как научно – фантастический роман. Одним из создателей этого жанра стал французский писатель Жюль Верн (1828 – 1905 гг.) Вдохновлённый великими открытиями XIX века, знаменитый писатель окружил физику романтическим ореолом. Все его книги «С Земли на Луну» (1865 г.), «Дети капитана Гранта» (1867-68 гг.), «20 000 лье под водой» (1869-70 гг.), «Таинственный остров» (1875 г.) проникнуты романтикой этой науки.

В свою очередь, многих изобретателей и конструкторов вдохновляли невероятные приключения героев Жюля Верна. Так, например, швейцарский учёный – физик Огюст Пиккар, словно повторяя пути фантастических героев, поднимался на изобретённом им стратостате в стратосферу, делая первый шаг на пути к раскрытию тайны космических лучей. Следующим увлечением О. Пиккара была идея покорения морских глубин. Изобретатель сам погружался на морское дно, на построенном им батискафе (1948 год).

Ещё около 160 лет назад в журнале «Отечественные записки» были опубликованы «Письма об изучении природы» (1844 – 1845 гг.) А. И. Герцена – одно из самых значительных и оригинальных произведений в истории как философской, так и естественно-научной русской мысли. Революционера, философа, автора одного из шедевров русской классической литературы сочинения «Былое и думы» - Герцена, тем не менее, живо интересовали естественные науки, в том числе физика, что он неоднократно подчёркивал в своих сочинениях.

Теперь необходимо обратиться к литературному наследию Л. Н. Толстого. Во-первых, потому что великий писатель был педагогом – практиком, а во-вторых, что многие его произведения касаются естественных наук. Наиболее известна комедия «Плоды просвещения». Писатель крайне негативно относился «ко всяким суевериям», он считал, что они «препятствуют истинному учению и мешают ему проникать в душу людей». Толстой так понимал роль науки в жизни общества: во-первых, он являлся сторонником организации жизни общества на строгой научной основе; во-вторых, он делает мощный акцент на нравственно – этические нормы, и в силу этого естественные науки в трактовке Толстого оказываются науками второстепенными. Именно поэтому Толстой осмеивает в «Плодах просвещения» московское барство, в головах которого перемешаны наука и антинаука.

Надо сказать, что во времена Толстого с одной стороны тогдашняя физика переживала тяжёлый кризис в связи с опытной проверками основных положений теории электромагнитного поля, которые опровергли гипотезу Максвелла о существовании мирового эфира, то есть той физической среды, которая передаёт электромагнитное взаимодействие; а с другой стороны было повальное увлечение спиритизмом. В своей комедии Толстой описывает сцену спиритического сеанса, где отчётливо просматривается естественнонаучный аспект. Особенно показательна лекция профессора Кругосветлова, где делается попытка дать медиумическим явлениям естественнонаучное толкование.

Если же говорить о современном значении комедии Толстого, то, пожалуй, следует отметить следующее:

1. Когда по каким – либо причинам, то или иное явление природы не получает своевременного объяснения, то его псевдонаучное, а порой и антинаучная интерпретация является весьма распространённым делом.

2. Знаменателен сам факт рассмотрения писателем научной тематики в художественном произведении.

Позже, в заключительной главе трактата «Что такое искусство?» (1897 год) Лев Николаевич подчёркивает взаимосвязь науки и искусства, как двух форм познания окружающего мира с учётом, разумеется, специфики каждой из этих форм. Познание через разум в одном случае и через чувства в другом.

Видимо не случайно великий известный американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847 – 1931 гг.) один из своих первых фонографов послал Л. Н. Толстому, и благодаря этому для потомков сохранён голос великого русского писателя.

Русскому учёному Павлу Львовичу Шиллингу суждено было войти в историю благодаря его работам в области электричества. Однако одно из главных увлечений Шиллинга – востоковедение – сделало его имя широко известным. Учёный собрал огромную коллекцию тибетско-монгольских литературных памятников, ценность которой трудно преувеличить. За что в 1828 году П. Л. Шиллинг был избран членом – корреспондентом Петербургской академии наук по разряду литературы и древностей Востока.

Невозможно себе представить мировую литературу без поэзии. Физика в поэзии занимает отведённую ей достойную роль. Поэтические образы, навеянные физическими явлениями, придают зримость и предметность миру мыслей и чувств поэтов. Какие только писатели не обращались к физическим явлениям, возможно даже сами, не ведая того, описывали их. У любого физика фраза «Люблю грозу в начале мая…» вызовет ассоциации с электричеством.

Передачу звука многие поэты описывали по-разному, но всегда гениально. Так, например, А. С. Пушкин в своём стихотворении «Эхо» прекрасно описывает это явление: Ревёт ли зверь в лесу глухом, Трубит ли рог, гремит ли гром, Поёт ли дева за холмом - На всякий звук Свой отклик в воздухе пустом Родишь ты вдруг.

У Г. Р. Державина «Эхо» выглядит немного по-другому: Но, вдруг, отдавшись от холма Возвратным грохотанием грома, Гремит и удивляет мир: Так ввек бессмертно эхо лир.

Также обращались к теме звука почти все поэты, воспевая и неизменно восхищаясь передачей его на расстояние.

Кроме того, почти все физические явления вызывали у творческих людей вдохновение. Трудно найти такого поэта в мировой литературе, который бы хоть раз не написал произведения о земле и небе, о солнце и звёздах, о грозе и молнии, о кометах и затмениях: И, как и всякая комета, Смущая блеском новизны, Ты мчишься мёртвым комом света, Путём, лишённым прямизны! (К. К. Случевский) У неба учишься и следуешь за ним: Сама в движении, а полюс недвижим. (Ибн Хамдис)

Ещё наши родители помнят спор, который разгорелся на рубеже 60–ых – 70–ых между «физиками» и «лириками». Каждый старался найти приоритеты именно в своей науке. Не победителей, не проигравших в том споре не было, и не могло быть, так как невозможно сравнивать две формы познания окружающего мира.

Хотелось бы закончить отрывком из произведения Роберта Рождественского (знаменитого шестидесятника), посвященным физикам – атомщикам. Произведение называется «Людям, чьих фамилий я не знаю»: Сколько вы б напридумали разного! Очень нужного и удивительного! Вы – то знаете, что для разума Никаких границ не предвидено. Как бы людям легко дышалось! Как бы людям светло любилось! И какие бы мысли бились В полушарьях земного шара!.. Но пока что над миром веет Чуть смягчающее недоверье. Но пока дипломаты высокие Сочиняют послания мягкие,- До поры и до времени всё-таки Остаётесь вы безымянными. Безымянными. Нелюдимыми. Гениальными невидимками… Каждый школьник в грядущем мире Вашей жизнью хвастаться будет… Низкий – низкий поклон вам, люди. Вам, Великие.

Без фамилий.

Физика и искусство

Изобразительное искусство хранит богатейшие возможности для эстетического воспитания в процессе преподавании физики. Часто способные к живописи ученики тяготятся уроками, на которых точные науки преподаются им в виде свода законов и формул. Задача учителя - показать, что людям творческих профессий знания по физике просто необходимы профессионально, поскольку «…художнику, не обладающему определенным мировоззрением, в искусстве ныне делать нечего – его произведения, блуждающие вокруг частностей жизни, никого не заинтересуют и умрут, не успев родиться». Кроме того, очень часто интерес к предмету начинается именно с интереса к учителю, и учитель обязан знать хотя бы основы живописи и быть художественно образованным человеком, чтобы между ним и его учениками зародились живые связи.

Использовать эти сведения можно по-разному: иллюстрировать художественными произведениями физические явления и события из жизни физиков или, наоборот, рассматривать физические явления в технике живописи и технологии живописных материалов, подчеркивать использование науки в искусствах или описывать роль цвета на производстве. Но при этом необходимо помнить, что живопись на уроке физики не цель, а лишь помощница, что любой пример должен быть подчинен внутренней логике урока, ни в коем случае не следует сбиваться на художественно-искусствоведческий анализ.

Ученик встречается с искусством уже на первых уроках физики. Вот он открывает учебник, видит портрет М.В.Ломоносова и вспоминает знакомые по урокам литературы слова А.С.Пушкина, что Ломоносов «сам был нашим первым университетом». Здесь можно рассказать об экспериментах ученого с цветным стеклом, показать его мозаичное панно «Полтавская битва» и зарисовки полярных сияний, прочитать его поэтические строки о науке, о радости, которая приходит с приобретением новых знаний, очертить сферу интересов ученого как физика, химика, художника, литератора, привести слова академика И.Артоболевского: «Искусство для ученого – не отдых от напряженных занятий наукой, не только способ подняться к вершинам культуры, а совершенно необходимая составляющая его профессиональной деятельности».

Особенно выигрышным в этом отношении является раздел «Оптика»: линейная перспектива (геометрическая оптика), эффекты воздушной перспективы (дифракция и диффузное рассеяние света в воздухе), цвет (дисперсия, физиологическое восприятие, смешение, дополнительные цвета). Полезно заглянуть и в учебники живописи. Там раскрыто значение таких характеристик света, как сила света, освещенность, угол падения лучей. Рассказывая о развитии взглядов на природу света, учитель говорит о представлениях ученых древности, о том, что они объясняли свет как истечение с величайшей скоростью тончайших слоев атомов от тел: «Эти атомы сдавливают воздух и образуют отпечатки образов предметов, отражаемых во влажной части глаза. Вода является посредником видения, и потому влажный глаз видит лучше сухого. Но воздух есть причина, почему неясно видны удаленные предметы».

Различные ощущения света и цвета можно описать при изучении глаза, рассмотреть физическую основу оптических иллюзий, самой распространенной из которых является радуга.

Первым понял «устройство» радуги И.Ньютон, он показал, что «солнечный зайчик» состоит из различных цветов. Очень впечатляющим является повторение в классе опытов великого ученого, при этом хорошо процитировать его трактат «Оптика»: «Зрелище живых и ярких красок, получившихся при этом, доставляло мне приятное удовольствие».

Позднее физик и талантливый музыкант Томас Юнг покажет, что различия в цвете объясняются различными длинами волн. Юнг является одним из авторов современной теории цветов наряду с Г.Гельмгольцем и Дж.Максвеллом. Приоритет же в создании трехкомпонентной теории цветов (красный, синий, зеленый – основные) принадлежит М.В.Ломоносову, хотя гениальную догадку высказывал и знаменитый архитектор эпохи Возрождения Леон Батиста Альберти.

В подтверждение огромного влияния на впечатление силы цвета можно привести слова известного специалиста по технической эстетике Жака Вьено: «Цвет способен на все: он может родить свет, успокоение или возбуждение. Он может создать гармонию или вызвать потрясение: от него можно ждать чудес, но он может вызвать и катастрофу». Необходимо упомянуть, что свойствам цвета можно дать «физические» характеристики: теплые (красный, оранжевый) - холодные (голубой, синий); легкие (светлые тона) - тяжелые (темные). Цвет можно «уравновесить».

Хорошей иллюстрацией физиологического восприятия смешения цветов может послужить картина В.И.Сурикова «Боярыня Морозова»: снег на ней не просто белый, он небесный. При близком рассмотрении можно увидеть множество цветных мазков, которые издали, сливаясь воедино, и создают нужное впечатление. Этот эффект увлекал и художников-импрессионистов, создавших новый стиль – пуантилизм - живопись точками или мазками в форме запятых. «Оптическая смесь» – решающий фактор в технике исполнения, например, Ж.П.Сера, позволяла ему добиваться необыкновенной прозрачности и «вибрации» воздуха. Ученики знают результат механического смешения желтый + синий = зеленый, но неизменно удивляются эффекту, возникающему при наложении рядом на холст мазков дополнительных цветов, например зеленого и оранжевого, – каждый из цветов становится ярче, что объясняется сложнейшей работой сетчатки глаза.

Много иллюстраций можно подобрать на законы отражения и преломления света. Например, изображение опрокинутого пейзажа на спокойной поверхности воды, зеркала с заменой правого на левое и сохранением размеров, формы, цвета. Иногда художник вводит зеркало в картину с двойной целью. Так, И.Голицын в гравюре с изображением В.А.Фаворского, во-первых, показывает лицо старого мастера, вся фигура которого обращена к нам спиной, а во-вторых, подчеркивает, что зеркало здесь - еще и инструмент для работы. Дело в том, что офорт или гравюру на дереве или линолеуме режут в зеркальном отражении, чтобы оттиск получился нормально. В процессе работы мастер проверяет изображение на доске по отражению в зеркале.

Известный популяризатор науки физик М.Гарднер в своей книге «Живопись, музыка и поэзия» заметил: «Симметрия отражения – один из древнейших и самых простых способов создавать изображения, радующие глаз».

Вывод

Итак, мы убедились, что физика окружает нас везде и всюду.

Список используемой литературы:

Большая советская энциклопедия.

Интернет энциклопедия «Википедия»

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

В школе ДТС 17 (школа - подразделение Детского туберкулёзного санатория 17 СВАО г.Москвы) учатся дети, поступающие из больниц, приютов, интернатов не только Москвы, а также других городов России и стран СНГ. Как правило, это дети, получившие эпизодические. отрывочные знания в силу своей болезни. У многих утерян интерес к учёбе, они не верят в свои силы и возможности. Задача коллектива учителей: поднять мотивацию, вселить в детей уверенность в своих силах. Это возможно прежде всего через формирование интереса к своим предметам. В этих целях проводятся предметные внеклассные мероприятия - КВН, спектакли, соревнования, открытые уроки для всех детей санатория с использованием современных средств. Одной из форм формирования интереса к учёбе является летняя кружковая работа по предметам. Этой работой мы можем заниматься только летом, регламент работы санатория не позволяет это делать в учебное время. Наше учреждение в первую очередь - лечебное.

Возраст детей - ученики с первого по восьмой класс. Время лечения от трёх месяцев до девяти. Некоторые из тех, кто лечился летом, продолжают лечение в течение учебного года.

Моя презентация состоит из трёх частей: «Физика в опытах» - занятия кружка. «Физика в белом халате», викторина. При знакомстве с новыми учениками на уроке я её показываю, чтобы продемонстрировать возможности детей, заинтересовать их своим предметом, вселить уверенность в их способности. Вторая часть - «Физика в белом халате», устанавливает связь физики с процессом лечения детей, расширяет кругозор. Физика вокруг нас везде! Викторина подводит итог работы.

Слайды презентации я использую выборочно при изучении соответствующих тем на уроках, выполняю просьбу учеников - проделать опыт самостоятельно.

Тема урока	Слайды
Инерция	5
Атмосферное давление	6-13,17, 32, 35, 37, 39
Сила Архимеда	14
Введение в курс физики	15-18, 24
Постоянные магниты, магнитное поле	19, 41
Тепловое расширение.	20, 32, 34
Сообщающиеся сосуды	21, 37
Реактивное движение	22
Теплопередача	34
Закон сохранения и превращения энергии	38, 39
Отражение света	24
Действие тока	40-46
Электризация	42

На занятиях кружка дети не просто проделывают опыт сами, они пытаются найти объяснение полученным результатам. Получают исторические справки и этапы применения физических законов в развитии медицинских приборов. Метод косвенного измерения величин путем сравнения (измерение атмосферного и артериального давления).

Темы занятий и опытное подтверждение явлений в следующем списке:

1-е занятие. Изучаем явление инерции.

Проводим несколько опытов:

1. 100-граммовый груз подвешен на нити, к нижнему крючку груза привязана нить. Всем детям предлагается вопрос: что произойдёт, если мы резко дёрнем за нижнюю нить? А что произойдёт, если тянуть за нижнюю нить плавно усиливая нагрузку? Получаем противоречивые ответы. Затем проводят опыт все желающие. Получили результат. Объяснили.
2. Прошу привести примеры явления из повседневной жизни. (Игра в догонялки, правила дорожного движения, отклонение пассажиров при резкой остановке и резком увеличении скорости и др.)
3. Опыт с монеткой на кольце. Задача: как не касаясь монеты, отправить её в бутылку. Все дети предлагали свой вариант, пытались своё предложение проверить на опыте. И когда один из кружковцев выполнил поставленную задачу, все дети захотели проделать опыт сами.(слайд 5)
4. Опыты с внезапной остановкой и рывком тележки с бруском.

2-3-е занятия. Тема: атмосферное давление.

1. Опыт: набираем воду в шприц. Объясняем - почему вода следует за поршнем и почему не выливается из шприца. Опыт проделали все дети. (Слайд 6)
2. Опыт: монетка залита водой. Задача: достать монетку не замочив руки.(Слайд 7,8).
3. Опыт:стакан с водой прикрываем листом бумаги и переворачиваем. Вода не выливается. Почему? Опыт проделали все дети, каждый хотел повторить опыт. Наблюдаемое объяснили. (Слайды 9, 10,11)
4. Опыт с магдебургскими полушариями (слайд 12, 13). После рассказа об истории опыта, проделали сами опыты. Объяснили суть опыта.

4-е занятие. Тема: сила Архимеда.

Опыт, подтверждающий существование силы Архимеда и способы её определения.

(Слайд 14). Опыту предшествовала легенда об открытии этой силы, жизненные наблюдения детей (игры на воде с мячом, способность удержать в воде тела, которые на земле поднять невозможно - сил не хватает. Почему тяжёлые суда с грузом и людьми не тонут?). Один из способов определения силы Архимеда - с помощью динамометра. Все дети измерили эту силу, убедились, что вес тел в воде меньше, чем в воздухе.

5-е занятие. Тема: занимательные опыты - парадоксы.

1. Вопрос: как будет вести себя пламя свечи, если на него подуть через воронку? Большинство детей ответили - в сторону противоположную от воронки. Когда проделали опыт все желающие, то пришли к выводу: внутри воронки давление меньше, чем атмосферное, поэтому пламя втягивается внутрь воронки.
2. Задание. Задуйте свечу, спрятанную за бутылку. Объяснили явление.

6-е занятие. Тема: изучение магнитных полей постоянных магнитов, их взаимодействие.

(Слайд 19) .Беседа о магнитном поле Земли. Легенды, связанные с существованием магнитных руд.

7-е занятие. Тема: тепловое расширение тел при нагревании.

Демонстрация опыта (слайд 20). И разговор о том, где в повседневной жизни и технике встречались с учётом этого явления. (Теплопроводы, биметаллические пластины и др.)

8-е занятие с детьми не изучающими физику.

Цель: удивить, заинтересовать, подготовить к изучению физики, заинтриговать и показать, что изучать физику просто здорово!

1. Опыт с сообщающимися сосудами. Расшифровать название, рассмотреть свойство для однородной жидкости. Вспомнить: где мы встречались с ними в повседневной жизни. Дети сразу назвали чайник и лейку. (Слайды 21, 22)
2. Опыт с моделью реактивного движения. Все попробовали проделать опыт сами. Поговорили о реактивных самолётах, космических ракетах, посмотрели учебные.таблицы по теме. (Слайд 22)
3. Опыт: звуковой резонанс. Проделали опыт все желающие. (Слайд 23)
4. Опыт: зажги вторую свечу без спичек. (Слайд 24). Вопрос: а в жизни кто из вас проделывал подобный опыт? Возможно подумаете и дадите ответ на вопрос: кто чаще других это делает? Конечно девчонки, которые при всяком удобном случае любуются собой в зеркале!

9-е занятие . Знакомство с компьютером.

Многие дети - пациенты нашего санатория из неблагополучных или неполных семей, у них нет многих привычных для большинства современных семей электронных игр, планшетов, компьютеров. Они очень хотят научиться пользоваться компьютером: печатать, делать презентации, открывать документы и др. Для таких детей проводились индивидуальные занятия. (Слайд 26)

10-11-е занятие посвящено созданию проекта по итогам работы кружка .

(Слайд 28)

12-13-е занятия посвящены просмотру и обсуждению презентации «Физика в белом халате».

Цель: сопоставить полученные знания на занятиях кружка с лечебными процедурами, которые проводятся в нашем санатории. Увидеть физику в медицине, которая ближе всего нашим пациентам.

1. Рассказ об открытии рентгеновских лучей и их использовании для диагностики и контроля за лечением туберкулёза. (Слайд 30)
2. Стетофонендоскоп(стетоскоп) -усилитель звука процессов, сопровождающих работу сердца и лёгких человека. По изменению звука доктор ставит диагноз. Впервые этим методом воспользовался Гиппократ. Он просто прикладывал ухо к груди пациента. Открыватель прародителей современных фонендоскопов - личный врач Наполеона 1 Рене Лаэннек. А название прибору дал Николай Сергеевич Коротков. . Можно провести аналогию фонендоскопов с резонаторным ящиком камертона, усиливающим звук. (Слайд 31)
3. Забор крови на анализ проводится благодаря тому, что давление крови больше атмосферного. Кровь поэтому самотёком перетекает в пробирку. Процесс протекает быстрее, если руки тёплые, сосуды расширены т.е. тепловое расширение в медицине. (Слайд 32)
4. Измерение давления. Давление крови на стенки сосудов больше атмосферного. Нормальным считается давление 120/80. Верхнее число показывает давление в момент сжатия сердца, когда оно выталкивает кровь в артерию. Это давление равно давлению воздуха в манжете. Нижнее число показывает давление в момент расслабления сердечной мышцы. Оно служит характеристикой состояния сосудов. (слайд 33)
5. При измерении температуры ртутным термометром мы сталкиваемся с расширением тел при нагревании и теплопередачей. (Слайд 34)
6. Атмосферное давление помогает набрать лекарство в шприц и полечить горло. (Слайд 35)
7. Закон Паскаля и медицина. Закон Паскаля на службе здоровья: пузырьки воздуха не должны попасть в кровь. (Слайд 36).
8. Сообщающиеся сосуды на службе здоровья. Закон сообщающихся сосудов позволяет очистить желудок при отравлениях, если состояние здоровья пациента не позволят ему сделать это самостоятельно. Как происходит процедура промывания сможет объяснить тот, кто присутствовал на занятиях кружка, и даже те, кто ещё не изучал физику. Нужно просто внимательно рассмотреть рисунок и сопоставить с опытами, проделанными на занятиях. (Слайд 37)
9. Нашим детям часто назначают массаж. В этой процедуре мы видим и ощущаем переход механической энергии во внутреннюю. (Слайд 28)
10. Баночный массаж. Атмосферное давление и переход механической энергии во внутреннюю при лечении этим методом. (Слайд 39)
11. Профиль нашего санатория - лечение туберкулёза. Но к сожалению, у большинства детей - целый букет непрофильных заболеваний, и дети нуждаются физиотерапевтическом лечении. В процедурном кабинете различные аппараты, в работе которых используется световое, тепловое, бактерицидное действия тока различных частот. Назначенные процедуры помогают справиться с болезнью пациентов быстрее. (Слайд 40).
12. Магнитотерапия - лечение магнитным полем. На слайде 41 снимок такого аппарата. Общепризнанные эффекты лечения магнитными полями различной интенсивности: улучшение кровообращения, обезболивание, противовоспалительное, противоотёчное и многие другие действия.
13. Аэрозольтерапия. Лекарственные вещества при этом методе лечения мало разрушаются, сохраняют фармакологическую активность. Чтобы избежать потерь лекарств при ингаляции, используется принудительная подзарядка аэрозольных частиц электрическим зарядом. (Слайд 42).
14. Электросон. Для лечения используются токи низкой и средней частоты. В результате лечения улучшается состояние центральной нервной системы, снижается артериальное давление, изменяется гормональный и иммунный статус больных. Эффект зависит от подбора частоты тока, формы импульса и диагноза пациента. (Слайд 43).
15. Цветолечение для стимуляции всех оптических сред сред глаза и макулостимуляция сетчатки глаза для улучшения зрения. (Слайд 44).
16. Лазерная стимуляция сетчатки.(Слайд 45).
17. Пневмомассаж (вакуумный) массаж мышц глаза. (Слайд 46)

Викторина позволяет проверить степень усвоения знаний, полученных на занятиях, умение их применить, анализировать; расширить кругозор, понять, что физика вокруг нас.

(Слайды 48-59)

Источники:

• Личные фотографии.
• Картинки из интернета. (Fizika_v_meditsine, Физика.ru.) Слайды 37, 48, 50, 54, 56.

Физика - школьный предмет, при изучении которого многие сталкиваются с проблемами. Из курса физических знаний многие почерпнули лишь цитату Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир!». На самом деле физика окружает нас на каждом шагу, а физические лайфхаки делают жизнь проще и удобнее. Знакомьтесь, очередная десятка лайфхаков, которая расширит ваш горизонт знаний об окружающем мире.

1. Лужа, исчезни!

Если вы пролили воду, не торопитесь вытирать лужу. Просто разотрите ее по полу, увеличив площадь поверхности жидкости. Чем больше поверхность жидкости, тем быстрее она испарится. Понятное дело, «сладкие» лужи высыхать не оставляют: вода испарится, а сахар останется.

2. Теневой загар


Прямые солнечные лучи и чувствительная кожа – тандем сомнительный. Чтобы «озолотить» тело и не получить ожог, загорайте в тени. Ультрафиолетовое излучение рассеяно везде и «достанет» вас даже под пальмами. Не отказывайтесь от свиданий с солнцем, но оградите себя от его обжигающих поцелуев.

3. Автополив растений


Отправляетесь в отпуск? Позаботьтесь о горшочных растениях. Организуйте автополив: поставьте рядом с горшком банку с водой, опустите в нее до дна хлопчатобумажный шнур, другой конец которого положите в горшок. Работает капиллярный эффект. Вода заполняет пустоты тканевых волокон и перемещается по ткани. Система работает сама – по мере подсыхания земли движение воды по ткани увеличивается и, наоборот, при достаточной увлажненности – прекращается.

4. Быстро охладить напиток


Чтобы быстро охладить бутылку с напитком, оберните ее влажным бумажным полотенцем и поставьте в морозильную камеру. Известно, вода с влажной поверхности испаряется, а температура оставшейся жидкости понижается. Эффект охлаждения от испарения усилит эффект охлаждения морозильной камеры, и влажная бутылка охладится гораздо быстрее.

5. Правильно охладить продукты


Другой физический лайфхак на тему правильного охлаждения посвящен продуктам. Холодный воздух всегда опускается вниз, теплый – поднимается вверх. И именно поэтому хладагенты в сумку-морозильник следует класть сверху! В противном случае холодный воздух так и остается снизу, а верхние продукты окажутся испорченными.

6. Солнечный светильник из бутылки


Чердачные помещения тоже нуждаются в освещении. Если возможности провести ламповый свет нет, пользуйтесь солнечной энергией. Проделайте на крыше чердака дырку и закрепите в ней пластиковую бутылку с водой. Солнечный свет, отражаясь и рассеиваясь, равномерно осветит помещение. Увы, такой «светильник» работает только днем.

7. Молоко не убежит


Как вскипятить молоко, чтобы оно не убежало, а плиту не пришлось нудно драить? Положите на дно кастрюли блюдце в перевернутом виде, залейте молоко. Блюдце сдержит образование пены и бурное кипение, вынуждая молоко кипеть аки вода.

8. Быстро сварить картофель


Если положить в воду при варке картофеля сливочное масло, теплоемкость воды повысится, а картофель сварится в 2 раза быстрее! К тому же, сливочное масло самым положительным образом скажется на вкусе картофеля.

9. «Лекарство» от запотевшего зеркала


Запотевшее в ванной зеркало нарушает гармоничный ритм сборов. Как избавиться от конденсата? При приеме душа воздух нагревается, а поверхность зеркала остается холодной. Для решения проблемы достаточно сгладить разницу температур – например, прогреть зеркало феном.

10. Ненагревающаяся ручка


Некоторые материалы нагреваются быстро – железо, медь, серебро и другие металлы. Другие принимают и передают тепло медленно – пробка, древесина или керамика. Так сделайте апгрейд своих нагревающихся ручек, продев в ушки древесные пробки от винных бутылок.

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник:Федаева Анна Владимировна
• Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна

Цели и задачи данной работы:

1)Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения;

2) Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя;

3) Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21 веке.

Введение

Человека, как высшую ценность нашей цивилизации, изучает ряд научных дисциплин: биология, антропология, психология и другие. Однако создание целостного представления о феномене человека невозможно без физики. Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса, а оснований для этого достаточно. Физика в большей мере, чем любая из естественных наук, расширила границы человеческого познания. Физика дала в руки человека наиболее мощные источники энергии, чем резко увеличила власть человека над природой. Физика является сейчас теоретическим фундаментом большинства основных направлений технического прогресса и областей практического использования технических знаний. Физика, ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет весьма важное значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле. Человек – элемент физического мира природы. На него, как и на все объекты природы, распространяются законы физики, например, законы Ньютона, закон сохранения и превращения энергии и другие. Поэтому, на мой взгляд, затронутая тема является чрезвычайно актуальной для современного человека.

Обоснование выбора проекта: мы каждый день, не замечая этого, соприкасаемся с физикой. Мне стало интересно, а, как и где мы соприкасаемся с физикой в быту или на улице.

Цели и задачи моей работы:

1. Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения.
2. Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя
3. Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21веке.

Центростремительная сила

Вот мальчик вращает камень на веревке. Он крутит этот камень все быстрее, пока веревка не оборвется. Тогда камень полетит куда-то в сторону. Какая же сила разорвала веревку? Ведь она удерживала камень, вес которого, конечно, не менялся. На веревку действует центробежная сила, отвечали ученые еще до Ньютона.

Еще задолго до Ньютона ученые выяснили, для того, чтобы тело вращалось, на него должна действовать сила. Но особенно хорошо это видно из законов Ньютона. Ньютон был первым ученым, кто систематизировал научные открытия. Он установил причину вращательного движения планет вокруг Солнца. Силой, вызывающей это движение, оказалась сила тяготения.

Раз камень движется по окружности, значит, на него действует сила, изменяющая его движение. Ведь по инерции камень должен двигаться прямолинейно. Эту важную часть первого закона движения иногда забывают.

Движение по инерции всегда прямолинейно. И камень, оборвавший веревку, также полетит по прямой линии. Сила, исправляющая путь камня, действует на него все время, пока он вращается. Эта постоянная сила называется центростремительной слой. Приложена она к камню.

Но тогда, по третьему закону Ньютона, должна появиться сила, действующая со стороны камня на веревку и равная центростремительной. Эта сила и называется центробежной. Чем быстрее вращается камень, тем большая сила должна действовать на него со стороны веревки. Ну и, конечно, тем сильнее камень будет тянуть - рвать веревку. Наконец ее запаса прочности может не хватить, веревка разорвется, а камень полетит по инерции теперь уже прямолинейно. Так как он сохраняет свою скорость, то может улететь очень далеко.

Проявление и применение

Если у вас есть зонтик, та вы можете перевернуть его острым концом в пол и положите в него, например кусочек бумаги или газеты. Затем сильно раскрутите зонтик.

Вы удивитесь, но зонтик выкинет ваш бумажный снаряд, перемещая его от центра к раю обода, а затее и вовсе наружу. То же самое произойдет, если вы положите предмет потяжелее, например детский мячик.

Сила, действие которой вы наблюдали в этом опыте, называется центробежной силой. Эта сила является следствием более глобального закона инерции. Поэтому предметы участвующие, во вращательном движении стремясь согласно этому закону сохранять направление и скорость своего первоначального состояния как бы «не успевают» двигаться по окружности и поэтому начинают «вываливаться» и двигаться к краю окружности.

С центробежной силой мы встречаемся практически постоянно в нашей жизни. О чем сами и не подозреваем даже. Вы можете взять камень и привязать его к веревке и начать вращать. Вы сразу почувствуете, как веревка натягивается, и стремиться разорваться под действием центробежной силы. Эта же сила помогает велосипедисту или мотоциклисту в цирке описывать «мертвую петлю». Центробежной силой извлекают мед из сотов и сушат белье в стиральной машине. И рельсы для крутых поворотов поездов и трамваев именно из-за центробежного эффекта делают «внутренний» ниже, чем «наружный».

Рычаг

Каждому кто изучал физику, известно высказывание знаменитого греческого ученого Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Оно может показаться несколько самоуверенным, тем не менее основания к такому заявлению у него были. Ведь если верить легенде, Архимед воскликнул так, впервые описав с точки зрения математики принцип действия одного из древнейших механизмов рычага. Когда и где впервые было использовано это элементарное приспособление, основа основ всей механики и техники, установить невозможно. Очевидно, еще в глубокой древности люди заметили, что отломить с дерева ветку легче, если нажать на ее конец, а палка поможет приподнять с земли тяжелый камень, если поддеть его снизу. Причем чем длиннее палка, тем легче сдвинуть камень с места. И ветка, и палка являются простейшими примерами применения рычага принцип его действия люди интуитивно понимали еще в доисторические времена. Большинство древнейших орудий труда мотыга, весло, молоток с ручкой и другие основаны на применении этого принципа. Простейший рычаг представляет собой перекладину, имеющую точку опоры и возможность вращаться вокруг нее. Качающаяся дощечка, лежащая на круглом основании, вот самый наглядный пример. Стороны перекладины от краев до точки опоры называются плечами рычага.

Доменико Фетти. Задумавшийся Архимед. 1620 г. Уже в V тысячелетии до н. э. в Месопотамии использовали принцип рычага для создания равновесных весов. Древние механики заметили, что, если установить точку опоры ровно под серединой качающейся дощечки, а на ее края положить грузы, вниз опустится тот край, на котором лежит более тяжелый груз. Если же грузы будут одинаковы по весу, дощечка примет горизонтальное положение. Таким образом, опытным путем было обнаружено, что рычаг придет в равновесие, если к равным его плечам приложить равные усилия. А что, если сместить точку опоры, сделав одно плечо более длинным, а другое коротким? Именно так и происходит, если длинную палку подсунуть под тяжелый камень. Точкой опоры становится земля, камень давит на короткое плечо рычага, а человек на длинное. И вот чудеса! тяжеленный камень, который невозможно оторвать от земли руками, поднимается. Значит, чтобы привести в равновесие рычаг с разными плечами, нужно приложить к его краям разные усилия: большее усилие к короткому плечу, меньшее к длинному. Этот принцип был использован древними римлянами для создания другого измерительного прибора безмена. В отличие от равновесных весов, плечи безмена были разной длины, причем одно из них могло удлиняться. Чем более тяжелый груз нужно было взвесить, тем длиннее делали раздвижное плечо, на которое подвешивалась гиря. Конечно, измерение веса было лишь частным случаем использования рычага. Куда более важными стали механизмы, облегчающие труд и дающие возможность выполнять такие действия, для которых физической силы человека явно недостаточно. Знаменитые египетские пирамиды и по сей день остаются самыми грандиозными сооружениями на Земле. До сих пор некоторые ученые выражают сомнение в том, что древним египтянам было под силу возвести их самостоятельно. Пирамиды строили из блоков весом около 2,5 т, которые требовалось не только перемещать по земле, но и поднимать наверх.

Статическое электричество

Со статическим электричеством сталкивается каждый из нас. Например, вы, наверное, замечали, что после продолжительного расчёсывания ваши волосы начинают «торчать» в разные стороны. Либо же во время снятия одежды в темноте наблюдаются небольшие многочисленные разряды.

Если же рассматривать данный эффект с физической стороны, то это явление характеризуется потерей предметом внутреннего баланса, который вызван утратой (или приобретением) одного из электронов. Проще говоря – это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга.

Причиной этому служит соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт

Применение статического электричества в быту

Электричество может быть вашим хорошим помощником. Но для этого следует досконально знать его особенности и умело использовать их в нужном направлении. В технике применяют различные способы, которые основываются на следующих особенностях. Когда маленькие твёрдые либо жидкие частицы веществ попадают под воздействие электрического поля, то они притягивают ионы и электроны. Происходит накапливание заряда. Их движение продолжается уже под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое использовать оборудование, можно при помощи этого поля осуществлять различное управление движением данных частиц. Всё зависит от процесса. Такая технология стала часто применяться в народном хозяйстве.

Покраска

Окрашиваемые детали, которые перемещаются на контейнере, например, детали машины, заряжают положительно, а частицы краски – отрицательно. Это способствует быстрому их стремлению к деталям. В результате такого технологического процесса формируется очень тонкий, равномерный и достаточно плотный слой краски на поверхности предмета.

Частицы, которые были разогнаны электрическим полем, с большим усилием ударяются о поверхность изделия. Благодаря этому достигается высокая насыщенность красочного слоя. При этом расход самой краски существенно уменьшается. Она остаётся только на самом изделии.

Электрокопчение

Копчение представляет собой пропитку продукта с помощью «древесного дыма». Благодаря его частичкам, продукт получается очень вкусным. Это помогает предотвратить и его быструю порчу. Электрокопчение основывается на следующем: частички «коптильного дыма» заряжают положительными зарядами. В качестве отрицательного электрода выступает, как вариант, туша рыбы. Эти частицы дыма опускаются на неё, где происходит их частичное поглощение. Данный процесс длится всего лишь считанные минуты. А обычное копчение – это очень длительный процесс. Так что выгода очевидна.

Создание ворса

Для того чтобы в электрическом поле образовался ворсяной слой на любом виде материала, его заземляют, а на поверхность наносят слой клея. Потом сквозь специальную заряженную сетку из металла, которая располагается над данной плоскостью, начинают пропускать ворсинки. Они очень быстро ориентируются в данном электрическом поле, что способствует их равномерному распределению. Ворсинки опускаются на клей чётко перпендикулярно плоскости материала. При помощи такой уникальной технологии удаётся получить различные покрытия, схожие с замшей или даже бархатом. Такая методика позволяет получить различные разноцветные рисунки. Для этого используют ворс разной окраски и специальные шаблоны, помогающие создать определенный узор. Во время самого процесса их прикладывают поочерёдно на отдельные участки самой детали. Таким способом очень легко получить разноцветные ковры.

Сбор пыли

В чистоте воздуха нуждается не только сам человек, но ещё и очень точные технологические процессы. Из-за наличия большого количества пыли всё оборудование приходит в негодность раньше своего срока. Например, засоряется система охлаждения. Улетающая пыль с газами – это очень ценный материал. Обусловлено это тем, что очистка различных промышленных газов сегодня крайне необходима. Сейчас данную проблему очень легко решает электрическое поле. Как это работает? Внутри трубы из металла находится специальная проволока, играющая роль первого электрода. Вторым электродом служат её стенки. Благодаря электрическому полю, газ в нём начинает ионизироваться. Ионы, заряженные отрицательно, начинают присоединяться к частицам дыма, который поступает вместе с самим газом. Таким образом, происходит их заряд. Поле способствует их движению и оседанию на стенках трубы. После очищения газ движется на выход. На крупномасштабных ТЭС удаётся уловить 99 процентов золы, которая содержится в выходящих газах.

Смешивание

Благодаря отрицательному либо положительному заряду мелких частиц, получается их соединение. Частички при этом распределены очень равномерно. К примеру, при производстве хлеба не нужно совершать трудоёмкие механические процессы, чтобы замесить тесто. Крупинки муки, которые предварительно заряжают положительным зарядом, поступают при помощи воздуха в специально предназначенную камеру. Там происходит их взаимодействие с водными каплями, заряженными отрицательно и уже содержащими дрожжи. Они притягиваются. В результате получается однородное тесто.

Заключение

При изучении физики в школе надо больше внимания уделять вопросам практического применения физических знаний в быту. В школе следует знакомить учащихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы бытовых приборов. Особое внимание надо уделять вопросам возможного негативного воздействия бытовых приборов на организм человека. На уроках физики учащихся надо учить пользоваться инструкциями к электроприборам. Перед тем, как позволить ребёнку пользоваться бытовым электроприбором, взрослые должны убедиться в том, что ребёнок твёрдо усвоил правила безопасности при обращении с ним. Для того чтобы избежать большинство неприятных бытовых ситуаций нам необходимы физические знания!

Физика наука точная и сложная. Поэтому возникает вопрос, есть ли кому в 21 веке продвигаться в этой науке дальше, изучать её более глубже и уделять особое внимание?

Думаю что скамья запасных еще не опустела, есть множество ВУЗов с факультетами изучающими этот предмет, а значит и людей которые занимаются данной наукой, конечно не каждому хочется связать свою жизнь именно с физикой, но при получении образования или уже выбора профессии физика может являться весомым фактором, которая определит кем тебе быть в дальнейшем. Ведь физика – одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке.

Если вы считаете физику скучным и ненужным предметом, то глубоко заблуждаетесь. Наша занимательная физика расскажет, почему птица, сидящая на проводе линии электропередач, не гибнет от удара током, а человек, попавший в зыбучие пески, не может в них утонуть. Вы узнаете, действительно ли в природе не существует двух одинаковых снежинок и был ли Эйнштейн в школе двоечником.

10 занимательных фактов из мира физики

Сейчас мы ответим на вопросы, которые волнуют многих людей.

Зачем машинист поезда сдает назад перед тем, как тронуться?

Всему виной сила трения покоя, под воздействием которой находятся стоящие без движения вагоны поезда. Если паровоз просто поедет вперед, он может не сдвинуть состав с места. Поэтому он слегка отталкивает их назад, сводя к нулю силу трения покоя, а затем придает им ускорение, но уже в другом направлении.

Существуют ли одинаковые снежинки?

Большинство источников утверждает: в природе не существует одинаковых снежинок, поскольку на их формирование влияет сразу несколько факторов: влажность и температура воздуха, а также траектория полета снега. Однако занимательная физика утверждает: создать две снежинки одинаковой конфигурации можно.

Это экспериментально подтвердил исследователь Карл Либбрехт. Создав в лаборатории абсолютно идентичные условия, он получил два внешне совершенно одинаковых снежных кристалла. Правда, следует отметить: кристаллическая решетка у них все-таки была разной.

Где в Солнечной системе находятся самые большие запасы воды?

Никогда не догадаетесь! Самым объемным хранилищем водных ресурсов нашей системы является Солнце. Вода там находится в виде пара. Его наибольшая концентрация отмечена в местах, которые мы называем «пятнами на Солнце». Ученые даже высчитали: в этих районах температура на полторы тысячи градусов ниже, чем на остальных участках нашей горячей звезды.

Какое изобретение Пифагора было создано для борьбы с алкоголизмом?

Согласно легенде, Пифагор, дабы ограничить употребление вина, сделал кружку, которую можно было наполнить хмельным напитком только до определенной метки. Стоило превысить норму хоть на каплю, и все содержимое кружки вытекало наружу. В основе этого изобретения лежит действие закона о сообщающихся сосудах. Изогнутый канал в центре кружки не позволяет ее наполнять до краев, «избавляя» емкость от всего содержимого в случае, когда уровень жидкости находится выше изгиба канала.

Можно ли превратить воду из проводника в диэлектрик?

Занимательная физика утверждает: можно. Проводниками тока являются не сами молекулы воды, а содержащиеся в ней соли, точнее их ионы. Если их удалить, жидкость потеряет способность проводить электрический ток и станет изолятором. Другими словами, дистиллированная вода является диэлектриком.

Как выжить в падающем лифте?

Многие считают: нужно подпрыгнуть в момент удара кабины о землю. Однако данное мнение неверно, поскольку предугадать, когда произойдет приземление, невозможно. Поэтому занимательная физика дает другой совет: лягте спиной на пол лифта, стараясь максимально увеличить площадь соприкосновения с ним. В этом случае сила удара будет направлена не на один участок тела, а равномерно распределится по всей поверхности — это значительно увеличит ваши шансы на выживание.

Почему птица, сидящая на проводе высокого напряжения, не гибнет от удара током?

Тела пернатых плохо проводят электрический ток. Прикасаясь лапами к проводу, птица создает параллельное соединение, но поскольку она является не самым лучшим проводником, заряженные частицы движутся не через нее, а по кабельным жилам. Но стоит птахе соприкоснуться с заземленным предметом, и она умрет.

Горы находятся к источнику тепла ближе равнин, но на их вершинах гораздо холоднее. Почему?

Этот феномен имеет очень простое объяснение. Прозрачная атмосфера беспрепятственно пропускает солнечные лучи, не поглощая их энергию. Зато почва отлично впитывает тепло. Именно от нее потом и прогревается воздух. Причем чем выше его плотность, тем лучше он удерживает получаемую от земли тепловую энергию. Но высоко в горах атмосфера становится разреженной, а потому и тепла в ней «задерживается» меньше.

Могут ли засосать зыбучие пески?

В фильмах нередко встречаются сцены, где люди «тонут» в зыбучих песках. В реальной жизни — утверждает занимательная физика — подобное невозможно. Выбраться самостоятельно из песчаного болота у вас не получится, ведь чтобы вытащить только одну ногу, придется приложить столько усилий, сколько тратится на подъем легкового автомобиля средней массы. Но и утонуть вы тоже не сможете, поскольку имеете дело с неньютоновской жидкостью.

Спасатели советуют в таких случаях не делать резких движений, лечь спиной вниз, раскинуть руки в стороны и ждать помощи.

Существует ли в природе ничто, смотрите в видео:

Удивительные случаи из жизни известных физиков

Выдающиеся ученые в большинстве своем фанатики своего дела, способные ради науки на все. Так, например, Исаак Ньютон, пытаясь объяснить механизм восприятия света человеческим глазом, не побоялся поставить опыт на себе. Он ввел в глаз тонкий, вырезанный из слоновой кости зонд, одновременно надавив на тыльную часть глазного яблока. В результате ученый увидел перед собой радужные круги и доказал таким образом: видимый нами мир — не что иное, как результат давления света на сетчатку.

Русский физик Василий Петров, живший в начале XIX века и занимавшийся изучением электричества, срезал на своих пальцах верхний слой кожи, чтобы повысить их чувствительность. В то время еще не существовало амперметров и вольтметров, позволявших измерять силу и мощность тока, и ученому приходилось делать это наощупь.

Репортер спросил А. Эйнштейна, записывает ли он свои великие мысли, и если записывает, то куда — в блокнот, записную книжку или специальную картотеку. Эйнштейн посмотрел на объемистый блокнот репортера и сказал: «Милый мой! Настоящие мысли приходят так редко в голову, что их нетрудно и запомнить».

А вот француз Жан-Антуан Нолле предпочел поставить эксперимент на других, Проводя в середине XVIII века эксперимент по вычислению скорости передачи электрического тока, он соединил 200 монахов металлическими проводами и пропустил по ним напряжение. Все участники эксперимента дернулись практически одновременно, и Нолле сделал вывод: ток бежит по проводам ну о-о-очень быстро.

Историю о том, что великий Эйнштейн был в детские годы двоечником, знает практически каждый школьник. Однако на самом деле Альберт учился очень хорошо, а его знания по математике были гораздо глубже, чем того требовала школьная программа.

Когда юный талант попытался поступить в высшую политехническую школу, он набрал высший балл по профильным предметам — математике и физике, но по остальным дисциплинам у него оказался небольшой недобор. На этом основании ему было отказано в приеме. На следующий год Альберт показал блестящие результаты по всем предметам, и в возрасте 17 лет стал студентом.

Забирай себе, расскажи друзьям!

Читайте также на нашем сайте:

Показать еще