148

Введение

Среди многих наук о природе и происходящих вокруг нас явлениях физика выделяется тем, что изучает наиболее фундаментальные, основные формы движения материи и соответствующие им наиболее общие законы. Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, тепловая, электромагнитная и т. д.) являются наиболее простыми и составляют основу для других, сколь угодно сложных видов движения, изучаемых другими науками (химией, биологией и др.). Часть вопросов, поднимаемых физикой, например, таких как происхождение Вселенной или борьба хаоса и порядка сближают ее с философией. Отсюда важность физики – основы современного естествознания.

Накопление и осмысление знаний, составляющих современную физику, далось человечеству очень непросто. История развития физики весьма драматична и совсем не похожа на прямую дорогу. Проблемы, встающие на пути познания, как в прошлом, так и сейчас, порой являются очень сложными, и двигателем для их преодоления являются не только свойственные человеку пытливость и любознательность, но, в первую очередь, потребности технического прогресса. Так, перед древними греками в первую очередь стояла задача создания сельскохозяйственных и военных машин, что привело к созданию основ механики. Среди задач сегодняшнего дня одними из важнейших являются проблемы энерго- и ресурсосбережения, развитие промышленности на основе высоких технологий. Решать эти задачи придется вам – сегодняшним студентам технических ВУЗов. И во многом ваш успех будет предопределен знанием физики, поскольку современная техника и индустрия немыслимы в отрыве от нее.

В своей основе физика, в отличие, например, от математики, базируется на опыте. Все установленные физические законы, теории почерпнуты из наблюдений и экспериментов. Даже “чистые теории” в своих истоках всё же базируются, хотя бы косвенно, на опыте. Критерием верности теории является опыт: если выводы теории противоречат ему, то теория явно не верна; если выводы теории согласуются с опытом, то это служит её подтверждением. Появление экспериментальных данных, не укладывающихся в рамки теории, приводит к ее пересмотру или замене этой теории новой.

Физика – наука точная. Язык физики ­­– это язык математических уравнений, являющихся приближённым отражением действительных явлений.

Изучая физику, мы будем иметь дело с физическими величинами. Определением физической величины называют соотношение, в котором подчёркивается её основная особенность и даётся способ определить её численное значение.

Законом называют почерпнутый из опытов факт, справедливый для большого круга явлений. Физический закон устанавливает связь между физическими величинами.

Физические величины являются наблюдаемыми и могут быть измерены. Для этого необходимо сравнивать их с соответствующими эталонами. Необходимо ввести систему единиц, в которой определяются основные единицы физических величин, а на их базе строятся другие, производные единицы. В настоящее время общепринятой является Международная Система единиц (СИ) (System International – SI).

Основные единицы:

Метр (м) – длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 c.

Килограмм (кг) – масса, равная массе международного прототипа килограмма (платиноиридиевого цилиндра, хранящегося в Международном бюро мер и весов во Франции).

Секунда (с) – время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Ампер (А) – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, создает между ними силу взаимодействия, равную 2∙10^-7 Н на метр длины.

Кельвин (К) – 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.

Моль (моль) – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклеиде ¹²С массой 0,012 кг.

Кандела (кд) – сила света, испускаемого в заданном направлении источником монохроматического излучения частотой 540∙10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

Дополнительные единицы:

Радиан (рад) – угол между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Стерадиан (ср) – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Особенностью данного курса лекций по физике является модульная структура, позволяющая студентам систематизировать самостоятельную работу по изучению предмета.

Многие физические величины являются векторными, поэтому перед началом изучения курса необходимо ознакомиться с Приложением “Операции с векторами”.