Фізика — наука про природу. Фізичні тіла та фізичні явища

Причини дослідження навколишнього світу людиною у давнину та зародження фізики як науки, це допитливість та повсякденні потреби.

Всесвіт складається з різних видів матерії — речовини та поля. Матерія — це все те, що нас оточує. Речовина — це один із видів матерії. У ХІХ ст. учені встановили, що крім речовини існує ще один вид матерії — поле. Наприклад, за допомогою електромагнітного поля — невидимих електромагнітних хвиль — ми маємо змогу спілкуватися по мобільному телефону. Світло теж є прикладом електромагнітного поля.

Наприкінці ХХ ст. науковці відкрили за межами Сонячної системи нові матеріальні сутності, фізичну природу яких не встановлено й нині. Ці матеріальні сутності назвали темна матерія і темна енергія. Згідно з даними 2013 р., Всесвіт на 95, 1 % складається з темної матерії й темної енергії і лише на 4, 9 % — зі «звичайної» матерії (речовини та поля).

Фізичне тіло — це об’єкт із речовини, який має зовнішню границю.

У природі постійно відбуваються зміни, які називають природними явищами. Складні природні явища розглядають як сукупність фізичних явищ — таких, які можна описати за допомогою відповідних фізичних законів. Фізичні явища бувають теплові, світлові, механічні, звукові, електромагнітні тощо.

Фізика — це природнича наука, яка вивчає найзагальніші закономірності явищ природи, властивості та будову матерії, закони її руху.

1. У перекладі з давньогрецької слово «фізика» означає «природа». Отже, фізика — наука про природу, або природнича наука.

2. Матерія — це все о нас оточує.

Види матерії

• а) речовина — це з чого складаються фізичні тіла — тобто певна частина простору, зайнята речовиною;

• б) поле (світло, електромагнітне поле);

• в) темна матерія та темна енергія — матеріальні сутності, фізичну природу яких нині ще не встановлено

3. Фізичні тіла можуть бути твердими (олівець, камінь, стіл), рідкими (краплі дощу, олія у склянці) і газоподібними (повітря в повітряній кульці). Багато тіл, що нас оточують, мають тверді, рідкі та газоподібні складові (живі істоти, машини, хмари).

Світлові явища — спалах блискавки, світіння електричної лампочки, світло від вогнища, сонячні та місячні затемнення, веселка.

Теплові явища — замерзання води, танення снігу, нагрівання їжі, згоряння палива в циліндрі двигуна, лісова пожежа.

Звукові явища — дзвін, пташиний спів, гуркіт грому.

Електромагнітні явища — розряд блискавки, електризація волосся, притягання магнітів

Багато природних фізичних явищ треба розглядати як сукупність декількох явищ, наприклад, грозу можна розглядати як сукупність блискавки (електромагнітне явище), гуркоту грому (звукове явище), руху хмар і падіння крапель дощу (механічні явища), пожежі, що може виникнути внаслідок влучення блискавки в дерево (теплове явище).

5, Фізика — це природнича наука, яка вивчає найзагальніші закономірності явищ природи, властивості та будову матерії, закони її руху.

6. Фізика є основною, фундаментальною природничою наукою.

По-перше, фізика вивчає найбільш загальні й фундаментальні закономірності які визначають структуру та поведінку найрізноманітніших об’єктів — від гігантських зір до найдрібніших частинок речовини — атомів і молекул.

По-друге, фізика спирається на фундаментальні поняття: час і простір, матерія та рух. Саме ці поняття описують будь-які події, що відбуваються у всесвіті.

По-третє, закони фізики є основою будь-якої природничої науки. Наприклад, в астрономії закони фізики пояснюють причини світіння та будову зір, утворення планет, рух будь-яких космічних об’єктів. У географії закони фізики застосовують для пояснення клімату, течій річок, утворення рельєфу. У хімії саме фізика пояснює напрямок та швидкість перебігу хімічних реакцій.

7. Доведемо, що фізика є основою техніки.

На відміну від вітрильника XVII—XVIII ст., судно XXI ст. має двигун і не залежить від примх вітру. У сучасного капітана є детальна карта; судно має GPS-навігатор, завдяки якому завжди відомі курс судна та місце його перебування; сонар який попередить про підводні скелі та рифи; радар який виявить айсберги, скелі та інші судна в умовах поганої видимості. У разі аварії завжди можна викликати допомогу по радіо. Очевидно, що із сучасним обладнанням морські мандрівки стали швидшими та безпечнішими.

Протягом усієї історії люди створювали різноманітні технічні пристрої на основі фізичних знань.

Вивчення теплових явищ привело до створення теплових двигунів, які працюють в автомобілях і мотоциклах, на суднах і в літаках, на теплових електростанціях і в ракетоносіях.

Завдяки відкриттям у галузі електрики ми освітлюємо приміщення, маємо телевізор, телефон, комп’ютер, електричний нагрівник, пральну машину тощо.

Приблизно половина електричної енергії в нашій країні виробляється на атомних електростанціях, створених завдяки відкриттям у галузі ядерної фізики.

Лікарі та будівельники, мандрівники і хлібороби, енергетики й машинобудівники користуються пристроями і технологіями, створення яких стало можливим завдяки знанню законів, що свого часу були відкриті фізиками.

Вправа №1

1. Речовини, з яких складаються тіла: підручник — папір, олівець — дерево, графіт, футбольний м’яч — шкіра, гума, склянка — скло, автомобіль — залізо, гума, шкіра, пластик тощо.

2, Дослідник поклав шматок олова у сталеву посудину та розплавив його в полум’ї газового пальника.

3. Обертається гвинт електром’ясорубки — механічне явище. Дріт нагрівся в полум’ї пальника — теплові явища. Навколишній світ ми бачимо різнокольоровим — світлові явища.

4. Виверження вулкана: теплові явища — нагріта магма, механічні явища — летить каміння, дрижить земля, тече лава, грохот виверження — звукові явища, під час виверження попіл закриває частину неба і стає темніше — оптичні явища.

Повінь — механічні явища.

Сходження снігової лавини: сходить лавина — механічні явища, гуркіт від сходу — звукові явища.

Падіння зірки — зірка падає — механічні явища, зірка згоряє потрапляючи в земну атмосферу — теплові явища, зірка світить — оптичні явища.

5. В побуті ми користуємося електрикою, різними приладами (холодильник, домкрат, пральна машина), автомобіль тощо. Все це є результатом внедріння фізичних знань в техніку та оточуючий нас побут.

6. Щоб створити автомобіль треба знати закономірності передусім механічних явищ — автомобіль рухається, його деякі складові частини теж; теплові явища — закономірності згоряння палива, нагріву частин двигуна і відвід від нього тепла; звукові явища — шумоізоляція, звуковий сигнал; електромагнітні явища — електрична частина автомобіля, сигналізація; світлові явища — дзеркала заднього виду, прозорість скла, освітлена салону та дороги.

7. Ми маємо співставити знайдені речовини з тими, які ми знаємо, це — спостереження. По вигляду речовини, якщо воно не міняє форми і об’єму — то це тверде тіло, якщо міняє форму, але не міняє об’єм — це рідина.

4. Фізичні явища — це явища, які можна описати фізичними законами.

Вправа 1

1. Із вказаного переліку виберіть фізичні тіла, речовини та фізичні явища: вода, туман, Сонце, сонячний зайчик, вітер, горіння, лід, цунамі, землетрус, дощ, веселка, алюміній, блискавка, грім, пісок, кипіння, падіння, яблуко, олівець, пластилін, клей, фарба, мильна бульбашка, пір’їна, метал. Заповніть таблицю в зошиті.

2. Виберіть приклади механічних, теплових, електромагнітних, оптичних явищ: пластмасовий гребінець після розчісування волосся притягує дрібні шматочки паперу, стрілка компаса вказує на північ, лунає пісня, летить птах, гримить грім, палає вогнище, обертається Земля навколо Сонця, запах парфумів поширюється в повітрі, зелене листя під дією світла утворює кисень, бульбашка повітря спливає із дна озера, автомобіль різко гальмує, туристи (у яких намокли сірники) шукають способи розпалити багаття, вмикається лампа розжарювання. Які з наведених прикладів одночасно належать до декількох типів явищ?