Фізика 9

 

·                                                    Передмова

Можливо, ви мрієте стати фаховим юристом, економістом, чи, скажімо, вчителем історії  і думаєте, що ваше майбутнє менш за все залежатиме від того, знатимете ви фізику чи ні. Вимушений вас застерегти, – ви помиляєтесь. І не  тому, що в майбутньому на вас очікують випускні чи вступні іспити з фізики. Існують більш глибинні та значно важливіші причини, які спонукають і завжди будуть спонукати думаючих людей вивчати фізику. Серед різноманіття цих причин можна виділити наступні:

1.Фізика, це та фундаментальна наука, яка визначально формує науковий світогляд людини. Подивіться навколо себе і ви побачите та відчуєте безкінечно різноманітний світ, який прийнято називати Природою. При цьому те, що ви побачите і відчуєте, це лише мізерна частина того, що існує насправді і що є предметом вивченні фізики – науки, яка дозволяє пояснити практично все, що відбувалося, відбувається і буде відбуватися в цьому світі, починаючи від моменту його народження і закінчуючи моментом його майбутньої смерті, починаючи від будови атомного ядра і закінчуючи загальним устроєм Всесвіту, починаючи від властивостей елементарних частинок і закінчуючи властивостями супер складних систем, які називаються живими організмами. І якщо ви прагнете дійсно стати освіченою людиною, то в незалежності від обраного вами фаху, ви повинні мати певну систему достовірних знань, про навколишній світ. А основним джерелом цих знань є фізика – наука про Природу.

2.Фізика – це та фундаментальна наука, в процесі вивчення якої визначально формується вміння логічно та творчо мислити, тобто те вміння, яке називається інтелектом (розумом)  і яке по-суті відрізняє людину від інших живих істот .

Можливо ви думаєте, що людина за своєю генетичною природою є розумною. На жаль, а можливо на щастя, це не правда. Людина не народжується розумною. Вона народжується лише такою, що здатна стати розумною. І якщо  людину по праву називають  Homo sapiens, що в перекладі  означає “людина розумна”, то це тільки тому, що в процесі спілкування з іншими людьми і в процесі спеціального навчання, вона реалізує  свою потенціальну здатність бути розумною. Якщо  ж таке спілкування і таке навчання відсутнє, то інтелектуальний потенціал людини  залишається не реалізованим. Бо це тільки в красивій казці, виховане у вовчій зграї немовля Мауглі, стає розумним юнаком. Насправді ж, подібного Мауглі практично не можливо навчити не те що писати, читати, чи розв’язувати задачі, а навіть говорити і самостійно одягатися. І це не домисли вчених, а достовірно встановлені факти.

Звичайно, всі ви виховувались в сім’ї, постійно спілкувалися з іншими людьми, дивились телевізор, слухали радіо, навчались в дитсадку та початковій школі. А це означає, що кожен із вас вже сьогодні є безумовно розумною людиною.  І якщо сьогодні ми говоримо про роль фізики в процесі розвитку інтелектуальних здібностей людини, то маємо на увазі ту форму логічного і творчого мислення, яка дозволяє людині розумній стати творчою особистістю і без якої не буває видатних письменників, економістів, політиків, футболістів, піаністів, будівельників, тощо. Тому, якщо ви мрієте стати не просто економістом, а економістом видатним, не просто юристом, а видатним юристом, не просто істориком, а  істориком  видатним, то маєте усвідомити, що це стане можливим лише в тому випадку, коли ви опануєте мистецтвом логічного та творчого мислення. А на цьому шляху кращого вчителя, аніж фізика просто не існує. Адже саме фізика органічно поєднує логіку формального математичного мислення з творчою логікою практичного повсякденного життя.

3. Фізика, це та фундаментальна наука, яка є основою науково-технічного прогресу і науковою базою сучасної цивілізації.

              Життя сучасної цивілізованої людини не можливо уявити без електрики,  сучасних будинків, сучасних систем опалення та водопостачання, автомобільного, залізничного, повітряного та водного транспорту, радіо і телебачення, телефонного і мобільного зв’язку, комп’ютерів, пральних машин, кондиціонерів, холодильників, тобто всього того, що власне і складає матеріальну суть цивілізованого життя.  А всі ці атрибути цивілізації є прямими результатами досягнень фізики та тих її розділів, які називаються технічною механікою, опором матеріалів, електротехнікою, електронікою, гідрогазодинамікою, матеріалознавством, тощо.

Звичайно, якщо ви мрієте про кар’єру економіста, юриста чи історика, то вам не обов’язково знати всі нюанси будови та принципу дії телевізора, комп’ютера, чи, скажімо синхрофазотрона. Але мати бодай елементарні уявлення про суть механічних, теплових, електромагнітних та інших явищ і про те, як ці явища застосовуються на практиці, зобов’язана кожна освічена людина. А  джерелом цих знань є  фізика.

4. Фізика, це та фундаментальна наука, яка є теоретичною основою всіх інших природничих наук.

Вивчаючи фізику, ви по суті вивчаєте і хімію, і біологію, і географію, і астрономію, і технічну механіку, і електротехніку, і взагалі все різноманіття тих наук, які називаються природничими. І навпаки – вивчаючи все різноманіття природничих  наук, ви фактично,  вивчаєте певні фрагменти головної науки про Природу – фізики. При цьому лише в фізиці, всі ці фрагменти стають єдиним цілим і отримують своє узагальнено філософське пояснення.  До речі, підкреслюючи фундаментально-філософське значення фізики, в часи Ньютона цю науку називали натуральною, тобто природничою, філософією.

5. Фізика, це не тільки фундаментальна наука, яка формує світогляд сучасної людини, яка навчає її логічно і творчо мислити, яка є основою науково-технічного прогресу і всіх природничих наук, а ще й наука надзвичайно цікава.

Коли  і як виник Всесвіт? Що було до того і що буде після? Як та чому виникло життя на Землі? Що з’явилося раніше “яйце” чи “курка”? Чи одинакові ми у Всесвіті і чи варто вірити байкам про НЛО? Що таке світло і чому навколишній світ різнобарвний? Як народжуються, живуть і помирають зірки?  На ці та сотні і тисячі їм подібних запитань дає відповідь наука, яка називається фізикою. Але для того, щоб ці відповіді були зрозумілими і такими яким можна вірити, необхідно пройти певний, нелегкий шлях пізнання навколишнього світу. Адже це тільки шарлатани від так званих “нетрадиційних наук”, пояснюють все і відразу. Біда лише в тому, що  за багатовікову історію людства, жодне із цих пояснень не виявилось правильним і таким, що дозволило б створити не те що автомобіль, телевізор чи комп’ютер, а бодай найпростіший гвіздок чи сірник. Тому, якщо ви прагнете стати освіченою людиною, то не поспішайте вірити різнобарвним астрологам, уфологам, магам, контактерам, віщунам, екстрасенсам та іншим традиційним та не традиційним шарлатанам, а вчіть фізику – і навколишній світ постане перед вами прекрасним, зрозумілим та прогнозованим.

Все вище сказане означає, що в незалежності від наших уподобань, фізика була, є і буде тією фундаментальною наукою, яка визначально формує освічену та творчу особистість. І, якщо ви дійсно  прагнете стати такою особистістю, то в незалежності від ваших планів на майбутнє, поставтесь до вивчення фізики з максимально можливою відповідальністю. При цьому я маю надію, що в процесі вивчення фізики, ви не лише отримаєте глибокі знання, а й щиро полюбите цю найвеличнішу і найпрекраснішу з наук.

 

                   Зміст.                                                                                                стор.

        Розділ 0.  Введення в фізику

§1. Фізика – наука про Природу.                                                                      8

§2. Про фізичні величини та їх вимірювання. Про одиниці

вимірюванняі системи одиниць.                                                                    13

§3. З історії міжнародної системи одиниць.                                                 19

   Розділ 1. Механіка

§4. Механіка. Загальні відомості.                                                                    24

         Тема 1.1. Кінематика.

§5. Кінематика. Основні поняття кінематики.                                             29

§6. Основні фізичні величини кінематики                                                   38

§7. Загальні відомості щодо методики розв’язування

задач фізики.                                                                                                        45

§8. Розв’язування задач. Тема: Визначення середньої

швидкості руху тіла                                                                                            50

§9. Прискорення та його різновидності.                                                      54

§10. Рівняння руху – основний закон кінематики.                                     59

§11. Розв’язування задач. Тема: Практичне застосування

рівняння руху.                                                                                                     65

§12. Вільне падіння тіл. Прискорення вільного падіння.                         70

§13. Розв’язування задач. Тема: Вільне падіння тіл.

Рух тіла кинутого вертикально.                                                                      75

§14. Рух тіла кинутого горизонтально, та під кутом до горизонту.       78

§15. Про графічний метод розв’язування задач кінематики.                 82

§16. Основні поняття, величини та закони кінематики

обертального руху.                                                                                            88

§17. Кінематика. Узагальнююче повторення.                                            96

Тема 1.2. Статика.

§18. Статика. Основні поняття, величини та закони статики.               101

§19. Чи завжди 2 + 2 = 4? Або про додавання

векторних величин.                                                                                          107

§20. Сила тяжіння. Реакція опори. Загальні відомості

щодо розв’язування задач статики.                                                              112

§21. Сила тертя.                                                                                                  119

§22. Механічні деформації. Сила пружності.

Механічна напруга. Закон Гука.                                                                     126

§23. Про силу звичайну та силу інерції. Або про те, чому

різні тіла падають з однаковим прискоренням.                                        133

§24. Розв’язування задач. Тема: Силовий метод

розв’язування задач динаміки.                                                                      140

§25. Закон всесвітнього тяжіння. Про силу гравітаційну

та силу тяжіння.                                                                                                  143

§26. Механіка Сонячної системи. Штучні супутники Землі.                   148

§27. Вага. Невагомість. Або про те, що важче

кілограм заліза чи кілограм вати?                                                                 155

§28* Сила Коріоліса, як один з проявів сили інерції                                 159

§29. Пара сил. Момент сили. Рівновага тіла що має

вісь обертання. Важелі та блоки.                                                                   164

§30. Розв’язування задач. Тема: Рівновага тіла під

дією довільної системи сил.                                                                            169

§31* Центр тяжіння та центр мас тіла.                                                         173

§32* Про види механічної рівноваги та про ступінь

механічної стійкості тіл.                                                                                   178

 

§33. Статика. Узагальнююче повторення.                                                  184

Тема 1.3. Динаміка.

§32. Загальні відомості про масу.                                                                  178

§33. Принцип відносності – базовий закон сучасної науки.                   182

§34. Закони Ньютона – теоретична основа механіки.                             186

§35. Про фізичні закони та про те як математично

правильно їх записувати                                                                                 192

§36. Імпульс. Закон збереження імпульсу. Реактивний рух.                  196

§37. Розв’язування задач. Тема: Закон збереження імпульсу.               201

§38. Енергія. Механічна енергія. Закон збереження енергії.                 206

§39. Розв’язування задач. Тема: Імпульсно-енергетичний

метод розв’язування задач динаміки.                                                          214

§40. Робота. Механічна робота.                                                                     219

§41. Потужність. Коефіцієнт корисної дії.                                                    224

§42. Розв’язування задач. Тема: Коефіцієнт корисної дії.                        226

§43* Момент інерції – міра інерціальних властивостей

тіла при його обертальному русі.                                                                  230

§44*. Кінетична енергія тіла що обертається.                                            238

§45*. Момент імпульсу. Закон збереження моменту імпульсу.             243

§46*. Закони Ньютона в механіці обертального руху.                             249

Тема 1.4. Механіка коливань та хвиль.

§47. Загальні відомості про коливання.                                                       253

§48. Періодичні коливання та їх характеристики.

Рівняння гармонічного коливання.                                                              259

§49. Фізичний, математичний та пружинний маятники.                        264

§50. Розв’язування задач. Тема: механічні коливання.                            271

§51. Автоколивання.                                                                                          275

§52. Вимушені коливання. Резонанс.                                                            279

§53. Загальні відомості про хвилі.                                                                  283

§54. Звукові хвилі. Інфразвукові та ультразвукові хвилі.                         290

§55. Ефект Доплера.                                                                                           298

 Тема 1.5. Механіка рідин та газів.

§56. Тиск. Атмосферний тиск.                                                                          302

§57. Закон Паскаля. Закон Архімеда.                                                            309

§58. Розв’язування задач. Тема: Механіка рідин та газів.                        317

§60. Динамічні характеристики рідин та газів.

Ідеальна рідина.                                                                                                 320

§61. Закон Бернуллі – основний закон механіки

рідин та газів.                                                                                                      326

§62. Практичне застосування закону Бернуллі.

Піднімальна сила крила. Ефект Магнуса.                                                     332

§63. Механіка. Узагальнююче повторення.                                                338

§64. Механічна картина Всесвіту.                                                                  345

 

Загальний коментар.

Напевно, всі більш-менш фахові вчителі та викладачі нашої країни знають: сучасні вітчизняні підручники з фізики, мають до цієї самої  фізики, м’яко кажучи дуже опосередковане відношення, (читайте статтю “Фізика-як віддзеркалення стану  української освіти та про закони Ньютона, як об’єктивну міру цього стану”).Зважаючи на ці обставини практично кожен з нас створює свій, власний  підручник, посібник, конспект лекцій, тощо. Не оминула сія доля і мене.

Нема жодних сумнівів втому, що написаний мною підручник не є ідеальним. Напевно, в ньому віднайдуться недоліки, огріхи, недоречності. Однак в ньому є головне – цілісність та системність знань. Як на мене, він є тим підручником,  в якому  кожний параграф, кожна тема, кожний розділ і вся сукупність цих розділів утворюють цілісну систему взаємопов’язаних та взаємодоповнюючих знань. Підручником, який вчить не зазубрювати формули, а творчо і логічно мислити. Підручником, в якому визначення кожного терміну, формулювання кожного закону, пояснення кожного явища, підпорядковані певній уніфікованій та логічно  обгрунтованій  схемі..

На жаль, ні в Міністерстві освіти,  ні в Інституті інноваційних технологій і змісту освіти,  ні в Інституті педагогіки НАПН України не знайшлось жодної не байдужої та фахової людини, яка б дійсно переймалась проблемами сучасної української освіти загалом і фізики зокрема. Тому на всі звернення до цих поважних інституцій я отримав лише нікчемні відписки байдужих та зазвичай шкурно зацікавлених чинуш.

 

      

 

     

Подобається