Айлана-чөйрөгө, анын иштешинин жана өнүгүүсүнүн мыйзамдарына кызыкдар болуу табигый жана туура. Ошондуктан Ааламдын пайда болушунун жана өнүгүшүнүн түпкү маңызын түшүндүргөн табият илимдерине, мисалы, физикага көңүл буруу жөндүү. Негизги физикалык мыйзамдарды түшүнүү оңой. Мектеп бул принциптерди кичинекей кезинде эле балдарга киргизет.
Көпчүлүк үчүн бул илим «Физика (7-класс)» окуу китебинен башталат. Мектеп окуучуларына механиканын жана термодинамиканын негизги түшүнүктөрү жана мыйзамдары ачылат, негизги физикалык мыйзамдардын өзөгү менен таанышат. Бирок билим мектеп отургучтары менен чектелиши керекпи? Кандай физикалык мыйзамдарды ар бир адам билиши керек? Бул макалада кийинчерээк талкууланат.
Илим физикасы
Сүрөттөлгөн илимдин көптөгөн нюанстары баарына бала кезинен эле тааныш. Ал эми мунун себеби, физика табият таануунун бир багыты болуп саналат. Жаратылыштын мыйзамдары, анын аракети жөнүндө айтылатар бир адамдын жашоосуна таасир этет, жада калса, заттын өзгөчөлүктөрү, анын түзүлүшү жана кыймыл схемалары жөнүндө көп жагынан камсыздайт.
"Физика" терминин биринчи жолу биздин заманга чейинки IV кылымда Аристотель жазып алган. Алгач ал "философия" түшүнүгү менен синоним болгон. Анткени, эки илимдин тең жалпы максаты болгон - Ааламдын иштешинин бардык механизмдерин туура түшүндүрүү. Бирок он алтынчы кылымда эле илимий революциянын натыйжасында физика өз алдынча болуп калды.
Жалпы мыйзам
Физиканын кээ бир негизги мыйзамдары илимдин түрдүү тармактарына тиешелүү. Алардан тышкары бардык жаратылышка жалпы деп эсептелгендери бар. Бул энергиянын сакталуу жана айлануу мыйзамы жөнүндө.
Бул ар бир жабык системанын энергиясы, анда кандайдыр бир кубулуш пайда болгондо, албетте, сакталат дегенди билдирет. Ошого карабастан, ал башка формага айланып, аталган системанын ар кандай бөлүктөрүндө өзүнүн сандык мазмунун эффективдүү өзгөртүүгө жөндөмдүү. Ошол эле учурда, ачык системада, аны менен өз ара аракеттенген ар кандай денелердин жана талаалардын энергиясы көбөйгөн шартта, энергия азаят.
Жогорудагы жалпы принциптен тышкары, физика дүйнөдө болуп жаткан процесстерди чечмелөө үчүн зарыл болгон негизги түшүнүктөрдү, формулаларды, мыйзамдарды камтыйт. Аларды изилдөө укмуштуудай кызыктуу болушу мүмкүн. Ошондуктан бул макалада физиканын негизги мыйзамдарына кыскача токтолуп, аларды тереңирээк түшүнүү үчүн аларга толук көңүл буруу зарыл.
Механика
Механика сыяктуу илим тармагы толугураак изилденген мектептин 7-9-класстарында физиканын көптөгөн негизги мыйзамдары жаш окумуштууларга ачылат. Анын негизги принциптери төмөндө сүрөттөлгөн.
- Галилейдин салыштырмалуулук мыйзамы (салыштырмалуулуктун механикалык мыйзамы же классикалык механиканын негизи деп да аталат). Принциптин маңызы окшош шарттарда ар кандай инерциялык саноо системаларындагы механикалык процесстер толугу менен окшош экендигинде турат.
- Гук мыйзамы. Анын маңызы – ийкемдүү денеге (пружина, стержень, консоль, устун) капталдан канчалык көп тийсе, анын деформациясы ошончолук чоң болот.
Ньютон мыйзамдары (классикалык механиканын негизин билдирет):
- Инерция принциби ар бир дененин тынч абалда болушуна же бир калыпта жана түз сызыктуу кыймылга жөндөмдүү экенин айтат, эгерде башка денелер ага эч кандай таасир этпесе, же алар кандайдыр бир жол менен бири-биринин аракетин компенсацияласа. Кыймылдын ылдамдыгын өзгөртүү үчүн денеге кандайдыр бир күч менен аракет кылуу керек жана, албетте, бир эле күчтүн ар кандай өлчөмдөгү денелерге тийгизген таасиринин натыйжасы да ар түрдүү болот.
- Динамиканын негизги үлгүсү учурда берилген денеге аракет кылып жаткан күчтөрдүн натыйжасы канчалык көп болсо, ал алган ылдамдануу ошончолук чоң болот деп айтылат. Жана ошончолук дене салмагы канчалык чоң болсо, бул көрсөткүч ошончолук төмөн болот.
- Ньютондун үчүнчү мыйзамы ушундай деп айтылаткаалаган эки тело бири-бири менен ар дайым бирдей схемада өз ара аракеттенет: алардын күчтөрү бирдей табиятта, чоңдугу боюнча эквиваленттүү жана сөзсүз түрдө бул телолорду бириктирген түз сызык боюнча карама-каршы багытта болот.
- Салыштырмалуулук принциби бирдей шарттарда инерциалдык саноо системаларында болуп жаткан бардык кубулуштардын абсолюттук бирдей жол менен өтөөрүн айтат.
Термодинамика
Окуучуларга негизги мыйзамдарды ачып берген мектеп окуу китеби («Физика. 7-класс»), аларды термодинамиканын негиздери менен тааныштырат. Төмөндө анын принциптерин кыскача карап чыгабыз.
Илимдин бул тармагында негизги болгон термодинамиканын мыйзамдары жалпы мүнөзгө ээ жана атомдук деңгээлдеги белгилүү бир заттын түзүлүшүнүн майда-чүйдөсүнө чейин байланышпайт. Айтмакчы, бул принциптер физика үчүн гана эмес, химия, биология, аэрокосмостук инженерия ж.б.у.с. үчүн да маанилүү.
Мисалы, аталган тармакта логикалык жактан аныктоого мүмкүн болбогон эреже бар, жабык системада тышкы шарттары өзгөрүүсүз, убакыттын өтүшү менен тең салмактуулук абалы орнойт. Ал эми анда уланып жаткан процесстер дайыма бири-бирин компенсациялап турат.
Термодинамиканын дагы бир эрежеси баш аламан кыймыл менен мүнөздөлгөн бөлүкчөлөрдүн эбегейсиз көп санынан турган системанын система үчүн азыраак ыктымалдуу абалдан көбүрөөк ыктымалдуу абалга өз алдынча өтүү каалоосун ырастайт.
Ал эми Гей-Люссак мыйзамы (газ мыйзамы деп да аталат) туруктуу басымдын шартында белгилүү бир массадагы газ үчүн анын көлөмүн төмөнкүгө бөлүүнүн натыйжасы деп айтылатабсолюттук температура сөзсүз түрдө туруктуу мааниге айланат.
Бул тармактын дагы бир маанилүү эрежеси – термодинамиканын биринчи мыйзамы, ал термодинамикалык система үчүн энергиянын сакталуу жана айлануу принциби деп да аталат. Анын айтымында, системага берилген жылуулуктун кандай гана көлөмү болбосун, анын ички энергиясынын метаморфозуна жана анын кандайдыр бир аракеттеги тышкы күчтөргө карата жумуш аткаруусуна жумшалат. Дал ушул мыйзам ченемдүүлүк жылуулук кыймылдаткычтарынын иштешинин схемасын түзүүгө негиз болгон.
Дагы бир газ мыйзамдуулугу Чарльздын мыйзамы. Анда идеалдуу газдын белгилүү бир массасынын басымы туруктуу көлөмдү сактап турганда, анын температурасы ошончолук чоң болот деп айтылат.
Электр
Жаш окумуштуулар үчүн 10-класс үчүн физиканын кызыктуу негизги мыйзамдарын ачат. Бул учурда жаратылыштын негизги принциптери жана электр тогунун аракет закондору, ошондой эле башка нюанстар изилденип жатат.
Ампер мыйзамы, мисалы, параллелдүү кошулган өткөргүчтөр, алар аркылуу ток бир багытта агып, сөзсүз түрдө өзүнө тартат, ал эми токтун карама-каршы багыты болгон учурда, тиешелүүлүгүнө жараша түртөт деп айтылат. Кээде ушул эле ат азыркы учурда ток өткөрүп жаткан өткөргүчтүн кичинекей бөлүгүндө болгон магнит талаасында аракет кылуучу күчтү аныктоочу физикалык мыйзам үчүн колдонулат. Ал ушундай деп аталат - Ампердин күчү. Бул ачылыш илимпоз тарабынан XIX кылымдын биринчи жарымында (тактап айтканда, 1820-жылы) жасалган.
Мыйзамзарядды сактоо жаратылыштын негизги принциптеринин бири болуп саналат. Анда ар кандай электрдик обочолонгон системада пайда болгон бардык электр заряддарынын алгебралык суммасы дайыма сакталат (туруктуу болуп калат) деп айтылат. Буга карабастан аталган принцип белгилүү процесстердин натыйжасында мындай системаларда жаңы заряддуу бөлүкчөлөрдүн пайда болушун жокко чыгарбайт. Ошого карабастан, бардык жаңы пайда болгон бөлүкчөлөрдүн жалпы электр заряды сөзсүз нөлгө барабар болушу керек.
Кулон мыйзамы электростатикадагы негизги закондордун бири. Ал туруктуу чекиттик заряддардын ортосундагы өз ара аракеттенүү күчү принцибин туюндурат жана алардын ортосундагы аралыктын сандык эсебин түшүндүрөт. Кулон мыйзамы электродинамиканын негизги принциптерин эксперименталдык негизде негиздөөгө мүмкүндүк берет. Кыймылсыз чекиттик заряддар, албетте, бири-бири менен күч менен өз ара аракеттенет, ал канчалык жогору болсо, алардын чоңдуктарынын көбөйтүндүсү ошончолук чоң болот жана ошончолук кичине, каралып жаткан заряддардын ортосундагы аралыктын квадраты жана өткөргүчтүгү ошончолук кичине болот. сүрөттөлгөн өз ара аракеттенүү болгон чөйрө.
Ом мыйзамы электр энергиясынын негизги принциптеринин бири. Анда чынжырдын белгилүү бир бөлүгүндө иштеген түз электр тогунун күчү канчалык чоң болсо, анын учтарындагы чыңалуу ошончолук чоң болот деп айтылат.
"Оң кол эрежеси" - магнит талаасынын таасири астында белгилүү бир жол менен кыймылдаган токтун өткөргүчтөгү багытын аныктоого мүмкүндүк берүүчү принцип. Бул үчүн оң колду магниттик индукция сызыктары түзө тургандай кылып жайгаштыруу зарылобраздуу түрдө ачык алаканга тийип, баш бармагын дирижер тарапка сунду. Бул учурда, калган төрт түздөлгөн манжа индукциялык токтун багытын аныктайт.
Ошондой эле бул принцип учурда ток өткөрүүчү түз өткөргүчтүн магниттик индукция сызыктарынын так ордун табууга жардам берет. Бул мындай болот: оң колдун баш бармагын токтун багытын көрсөткөндөй кылып коюп, калган төрт манжа менен өткөргүчтү каймана мааниде кармаңыз. Бул манжалардын жайгашкан жери магниттик индукция сызыктарынын так багытын көрсөтөт.
Электромагниттик индукция принциби – трансформаторлордун, генераторлордун, электр кыймылдаткычтарынын иштөө процессин түшүндүрүүчү мыйзам ченемдүүлүк. Бул мыйзам төмөнкүдөй: жабык чынжырда индукциянын жаралган электр кыймылдаткыч күчү канчалык чоң болсо, магнит агымынын өзгөрүү ылдамдыгы ошончолук чоң болот.
Оптика
«Оптика» филиалы мектеп программасынын бир бөлүгүн да чагылдырат (физиканын негизги мыйзамдары: 7-9-класстар). Ошондуктан, бул принциптерди түшүнүү биринчи караганда көрүнгөндөй кыйын эмес. Алардын изилдөөсү кошумча билимди гана эмес, курчап турган чындыкты жакшыраак түшүнүүнү да алып келет. Оптиканы изилдөө тармагына таандык болгон физиканын негизги мыйзамдары төмөнкүдөй:
- Гайнс принциби. Бул секунданын каалаган бөлүгүндө толкун фронтунун так абалын эффективдүү аныктоого мүмкүндүк берүүчү ыкма. Анын маңызы төмөнкүдөй:секунданын белгилүү бир бөлүгүндө толкун фронтунун жолунда турган бардык чекиттер өз алдынча сфералык толкундардын (экинчи) булактарына айланат, ал эми толкун фронтунун секунданын ошол эле бөлүгүндө жайгашуусу бирдей. бардык сфералык толкундарды айланып өтүүчү бет (экинчи). Бул принцип жарыктын сынуусуна жана анын чагылуусуна байланыштуу болгон мыйзамдарды түшүндүрүү үчүн колдонулат.
- Гюйгенс-Френель принциби толкундун таралышына байланыштуу маселелерди чечүүнүн эффективдүү ыкмасын чагылдырат. Бул жарыктын дифракциясы менен байланышкан элементардык маселелерди түшүндүрүүгө жардам берет.
- Толкундарды чагылдыруу мыйзамы. Ал күзгүдө чагылдыруу үчүн бирдей колдонулат. Анын маңызы түшүп жаткан нурдун да, чагылгандын да, ошондой эле нурдун түшүү чекитинен түзүлгөн перпендикулярдын бир тегиздикте жайгашкандыгында турат. Нурдун түшкөн бурчу дайыма сынуу бурчуна абсолюттук барабар экенин эстен чыгарбоо да маанилүү.
- Жарыктын сынуу принциби. Бул бир тектүү чөйрөдөн экинчисине өтүү моментинде электромагниттик толкундун (жарыктын) траекториясынын өзгөрүшү, ал бир катар сынуу көрсөткүчтөрү боюнча биринчиден олуттуу айырмаланат. Аларда жарыктын таралуу ылдамдыгы ар башка.
- Жарыктын түз сызыктуу таралуу мыйзамы. Негизинде ал геометриялык оптика тармагына тиешелүү мыйзам болуп саналат жана төмөнкүдөй: ар кандай бир тектүү чөйрөдө (анын табиятына карабастан) жарык эң кыска аралыкта катуу түз сызыктуу тарайт. Бул мыйзам билим берүүнү жөнөкөй жана түшүнүктүү түрдө түшүндүрөт.көлөкө.
Атомдук жана ядролук физика
Кванттык физиканын негизги мыйзамдары, ошондой эле атомдук жана ядролук физиканын негиздери орто мектептерде жана университеттерде окутулат.
Ошентип, Бордун постулаттары теориянын негизи болуп калган негизги гипотезалардын сериясы. Анын маңызы ар кандай атомдук система стационардык абалда гана туруктуу боло алат. Атом тарабынан ар кандай нурлануу же энергияны сиңирүү сөзсүз түрдө принцип боюнча ишке ашат, анын маңызы төмөнкүдөй: транспорт менен байланышкан нурлануу монохроматтуу болуп калат.
Бул постулаттар физиканын негизги мыйзамдарын изилдеген типтүү мектеп программасына тиешелүү (11-класс). Алардын билими бүтүрүүчү үчүн милдеттүү.
Адам билиши керек болгон физиканын негизги мыйзамдары
Кээ бир физикалык принциптер бул илимдин тармактарынын бирине таандык болгонуна карабастан, жалпы мүнөзгө ээ жана бардыгына белгилүү болушу керек. Адам билиши керек болгон физиканын негизги мыйзамдарын тизмектейбиз:
- Архимед мыйзамы (гидро- жана ошондой эле аэростатика тармактарын билдирет). Бул газ түрүндөгү затка же суюктукка чөмүлгөн ар кандай дене сөзсүз түрдө вертикалдуу жогору карай багытталган кандайдыр бир сүзүүчү күчкө дуушар болоорун билдирет. Бул күч ар дайым сан жагынан дененин ордунан жылдырган суюктуктун же газдын салмагына барабар.
- Бул мыйзамдын дагы бир формулировкасы төмөнкүчө: газга же суюктукка чөмүлгөн дене, албетте, салмагын жоготот.суюктуктун же газдын массасы болгон. Бул мыйзам сууда сүзүүчү денелер теориясынын негизги постулаты болуп калды.
- Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамы (Ньютон ачкан). Анын маңызы абсолюттук бардык телолордун бири-бирине сөзсүз түрдө күч менен тартылаарында, бул телолордун массаларынын көбөйүшү канчалык чоң болсо, ошончолук чоң болот жана ошончолук аз болсо, алардын ортосундагы аралыктын квадраты ошончолук кичине болот..
Айлана-чөйрөнүн иштөө механизмин жана андагы процесстердин өзгөчөлүктөрүн түшүнгүсү келген ар бир адам билиши керек болгон физиканын 3 негизги мыйзамы. Алардын иш-аракетинин принцибин түшүнүү абдан жөнөкөй.
Мындай билимдин баалуулугу
Физиканын негизги мыйзамдары адамдын жаш курагына жана кесибине карабастан билиминин жүгүндө болууга тийиш. Алар бүгүнкү күндөгү бардык реалдуулуктун бар болуу механизмин чагылдырат жана маңызы боюнча тынымсыз өзгөрүп турган дүйнөдө бирден-бир туруктуу нерсе.
Физиканын негизги мыйзамдары, түшүнүктөрү бизди курчап турган дүйнөнү изилдөө үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү ачат. Алардын билими Ааламдын бар болуу механизмин жана бардык космостук денелердин кыймылын түшүнүүгө жардам берет. Бул бизди күнүмдүк окуяларга жана процесстерге көз салбастан, алардан кабардар болууга мүмкүнчүлүк берет. Качан адам физиканын негизги мыйзамдарын, башкача айтканда, айланасында болуп жаткан процесстердин баарын так түшүнгөндө, аларды эң эффективдүү башкарууга, ачылыштарды жасоого жана ошону менен жашоосун ыңгайлуу кылуу мүмкүнчүлүгүнө ээ болот.
Натыйжалар
Айрымдары тереңдетүүгө аргасызфизиканын негизги закондорун Бирдиктуу мамлекеттик экзаменге, башкалары - кесиби боюнча, кээ бирлери - илимий кызыгуу менен уйренууге. Бул илимди изилдөөнүн максаттарына карабастан, алынган билимдин пайдасын ашыкча баалоого болбойт. Курчап турган дүйнөнүн бар болушунун негизги механизмдерин жана моделдерин түшүнүүдөн өткөн канааттандырарлык эч нерсе жок.
Кайдыгер болбо - өнүгүп кет!
