Главная » Дизайн дома » Сообщение о физика вокруг нас. Проектная работа по физике на тему "Физика вокруг нас: глаженье вещей". «Лекарство» от запотевшего зеркала

Сообщение о физика вокруг нас. Проектная работа по физике на тему "Физика вокруг нас: глаженье вещей". «Лекарство» от запотевшего зеркала

Физика – это одна из основных наук об устройстве окружающей нас природы. Зачем нужно изучать физику? Она сложна и в ней много формул. Зато ее изучение дает понятие о том, как устроен наш мир.

Иногда школьники говорят, что физика, ее законы и формулы слишком далеки от повседневной жизни. Это неправда, потому что наука физика не выдумана из головы. Она просто описывает явления природы. Физика рассказывает о законах движения, равновесия, притяжения земли, электричества и других. Физика описывает поведение тел, когда они движутся и когда находятся в неподвижности, когда они нагреты, когда охлаждены. Энергию нашего мира тоже описывает физика.

С помощью физики люди узнали, что такое молния, гром, свет, дождь. Почему реки замерзают зимой, почему созревшие плоды падают с деревьев. Даже полет птицы – это описание физического процесса. Физика – это сама жизнь, сама природа.

На физике, а также на математике, основана наука и техника, почти вся современная цивилизация. С учетом законов физики планируется строительство зданий, мостов, кораблей, проведение сетей связи. Если бы люди не знали физику, не открыли бы физических законов и формул, то не было бы автомобилей, ракет, самолетов, мобильных телефонов и так далее. Да что там говорить, даже водопровод нельзя правильно починить, если не учитывать законов физики.

Физика – точная,занимательная наука. Особенно интересно ставить физические опыты и эксперименты.

Мультимедийный проект

«Физика вокруг нас…»

Примечание: переход с титульного слайда на физические явления по кнопкам (найди все;))

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА. ЛИНЗЫ

Определение: линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями

Линзы бывают собирающими и рассеивающими

Собирающие и рассеивающие линзы

СОБИРАЮЩАЯ ЛИНЗА

СОБИРАЮЩАЯ ЛИНЗА

РАССЕИВАЮЩАЯ ЛИНЗА

Это линзы, середина которых толще чем края, преобразующие световой пучок в сходящийся.

края толще, чем середина, преобразующие параллельный пучок световых лучей в расходящийся

собирающая линза в середине толще, чем у краев

F – фокус линзы, О – оптический центр, ОF – фокусное расстояние Главная оптическая ось – прямая, проходящая через центр линзы Побочные оси – остальные лучи, проходящие через цент

Термины геометрической оптики

Основное свойство линз – способность давать изображения предметов. Изображения бывают прямыми или перевернутыми, действительными или мнимыми, увеличенными или уменьшенными.

Теплопроводность

Это вид теплообмена, при котором происходит непосредственная передача энергии от частиц более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части.

Само вещество не перемещается вдоль тела- переносится лишь энергия.

Механизм теплопроводности

Амплитуда колебаний атомов в узлах кристаллической решетки

в точке А меньше, чем в точке В. Вследствие взаимодействия атомов друг с другом амплитуда колебаний атомов, находящихся рядом с точкой В, возрастает.

Теплопроводность веществ

МЕДЬ

Металлы обладают хорошей теплопроводностью

Меньшей - обладают жидкости. Газы плохо проводят тепло

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ВОЗРАСТАЕТ

ЖЕЛЕЗО

ВОДА

Хорошая теплопроводность металлов приносит пользу в быту.

СНЕГ

Хорошая теплопроводность материалов учитывается при строительстве домов.

ШЕРСТЬ

ВОЗДУХ

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

КОНВЕКЦИЯ

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

Конвекция – э то перенос тепла струями жидкости или газа

Нагревающийся воздух от лампы, поднимается вверх перенося с собой энергию. Конвекция в твердых телах и вакууме происходить не может.

Механизм конвекции в газах

Теплый воздух имеет меньшую плотность и со стороны холодного воздуха на него действует сила Архимеда, направленная вертикально вверх

Механизм конвекции в жидкостях

Жидкость нагревается и вследствие уменьшения ее плотности, движется вверх. на место поднявшейся жидкости приходит холодная, процесс повторяется

КОНВЕКЦИЯ

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

В результате конвекции в атмосфере образуются ветры у моря - это дневные и ночные бризы

Охлаждается корпус космического корабля, обеспечивается водяное охлаждение двигателей

внутреннего сгорания.

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Солнце нагревает Землю, моря, океаны. Однако причиной такой теплопередачи не может быть ни теплопроводность, ни конвекция! Почему? Тепло от костра передается человеку путем излучения энергии, так как теплопроводность воздуха мала, а конвекционные потоки направлены вверх.

ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Плохая теплопроводность шерсти помогает животным не замерзнуть.

Теплообмен, при котором энергия переносится различными лучами.

Нагретые тела излучают электромагнитные волны в различных диапазонах. Излучение может распространяться и в вакууме.

Температура солнца очень высока поэтому оно излучает много энергии. Около 50% энергии излучаемой Солнцем является лучистой энергией, это - источник жизни на Земле.

Гроза зарождается в темных грозовых облаках, или тучах, которые иногда собираются в небе в конце жаркого летнего дня.

Сильные ветры внутри грозовых туч сталкивают капли воды друг с другом, и от этого образуются электрические заряды.

Молния и гроза

Они разряжаются ослепительной вспышкой электричества – молнией.

Искры у молнии очень горячие и очень быстро нагревают воздух. Он как будто взрывается с оглушительным грохотом! Этот грохот называется – гром.

ДОЖДЬ

Вода испаряется

Пар поднимается вверх, конденсируется

Мельчайшие капли плавают в атмосфере

Образуются облака

Облака действием воздушных потоков они переносятся на огромные расстояния, иногда преодолевая несколько тысяч километров.

В процессе своего движения они сталкиваются между собой, превращаясь в более крупные капли.

Когда они достаточно вырастут, то упадут на землю в виде дождя.

Град

Град образуется в мощном кучевом облаке при сильных восходящих потоках воздуха.

На этих потоках поддерживаются крупные переохлажденные (до -10…-20°С) капли воды. На высоте 8-10 км, где температура достигает -35…-40°С, капли замерзают, образуются ледяные частички - зародыши градин.

Ударяясь друг о друга, сталкиваясь с еще не успевшими замерзнуть переохлажденными каплями, они примораживают их к себе, толстеют, тяжелеют и опускаются в более низкие облака, где переохлажденных капель еще больше.

Чтобы "набрать" в диаметре 1 см, каждая градина должна испытать примерно 100 миллионов столкновений с облачными капельками. За считанные минуты град покрывает землю ледяными шариками слоем 5-7 см.

В районе Кисловодска в 1965 году выпал град, покрывший землю слоем в 75 см!

Роса

Роса, атмосферные осадки в виде капелек, осаждающихся вечером, ночью и рано утром при положительных температурах на поверхности земли, предметах, растениях и др.

Роса образуется в результате охлаждения воздуха и конденсации водяного пара на данной поверхности, температура которой понижается ниже точки росы вследствие потери тепла излучением в вечерние и ночные часы.

Особенно интенсивно роса образуется при ясной погоде и слабом ветре.

Количество осадков при росе невелико и составляет в среднем около 0,1-0,3 мм за ночь.

Радуга

Радуга, оптическое явление в атмосфере, имеющее вид разноцветной дуги на небесном своде.

Солнечные лучи освещают завесу дождя, расположенную на противоположной стороне неба

Центр находится в направлении прямой, проходящей через солнечный диск и глаз наблюдателя

Дуга радуги представляет собой часть круга, описанного вокруг этой точки радиусом в 42°

Явление, подобное радуги можно наблюдать в брызгах фонтанов, водопадов, огне.

ОБЛАКА

Облака́ - взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли. Состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами ).

Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C . Облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C - кристаллические.

СЛОИСТЫЕ

ПЕРИСТЫЕ

Осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые).

Облака наблюдаются в тропосфере.

Изредка наблюдаются другие виды облаков: перламутровые облака (на высоте 20-25 км) и серебристые облака (на высоте 70-80 км).

СЕРЕБРИСТЫЕ

С копление в воздухе мельчайших продуктов конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10° это мельчайшие капельки воды, при −10…-15° - смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° - кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).

Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100 % (по крайней мере, превышает 85-90 %).

В сильные морозы (-30° и ниже) туманы могут наблюдаться при любой относительной влажности воздуха (даже менее 50 %) - за счёт конденсации водяного пара, образующегося при сгорании топлива и выбрасываемого в атмосферу через выхлопные трубы и дымоходы.

Непрерывная продолжительность туманов составляет обычно от нескольких часов (а иногда полчаса-час) до нескольких суток, особенно в холодный период года.

Ветер

Ветер – это движение воздуха относительно земной поверхности.

Причина возникновения ветра – неравномерное распределение атмосферного давления. Характеристики ветра: скорость, направление. Ветер силой выше 20 метров в секунду называется ураганным и способен причинить разрушения.

Циклон приносит с собой резкое изменение ветра по направлению и по скорости. Средняя скорость движения циклонов 25-40 километров в час. Циклоны и антициклоны нередко захватывают очень большие пространства, простирающиеся на тысячи километров.

Очень сильные, ураганные ветры возникают в циклонических возмущениях, зарождающихся на тропическом фронте, над южными морями.

Эти циклоны носят название тропических.

Снегопад

О садки, выпадающие зимой в виде снега.

На большой высоте пар в снеговых тучах начинает замерзать и превращается в маленькие ледяные кристаллики. Из этих кристалликов получаются снежинки.

Метель

П еренос снега ветром в слоях, близких к земной поверхности. Различают позёмок, низовую и общую метель.

Позёмок и низовая метель представляют собой явления подъёма снега ветром со снежного покрова, происходящие без выпадения снега из облаков.

Общая, или верхняя, метель представляет собой выпадение снега при достаточно сильном (обычно свыше 10 м/сек ) ветре и сопровождается значительным увеличением снежного покрова во всём районе, охваченном метелью.

Иней

Л едяные кристаллы, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов в холодные, ясные и тихие ночи.

По форме частички инея напоминают снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью.

Иней образуется вследствие охлаждения земной поверхности в результате теплового излучения, вызывающего понижение температуры прилегающих слоев воздуха и сублимацию водяного пара на поверхности охладившейся ниже 0°С.

Лёд , вода в твёрдом состоянии; известно 10 кристаллических модификаций льда и аморфный лед.

Лед встречается в природе в (материкового, плавающего, подземного и т.д.), а также в виде снега, инея и т.д. Природный лед обычно значительно чище, чем вода, т.к. растворимость веществ (кроме NH 4 F) во льду крайне плохая.

СОСУЛЬКИ

Оттаявшая вода стекает и каплями свисает с края, охлаждается и замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, также замерзающая, затем третья капля, и так далее. Постепенно образуется маленький ледяной бугорок. В другой раз при такой же погоде эти ледяные наплывы ещё удлиняются - так образуются сосульки.

Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц

Для существования электрического тока необходимы следующие условия:

Наличие свободных электрических зарядов в проводнике;
Наличие внешнего электрического поля для проводника.

Первая электрическая батарея появилась в 1799 году. Её изобрел итальянский физик Алессандро Вольта (1745 - 1827) - итальянский физик, химик и физиолог, изобретатель источника постоянного электрического тока.

Его первый источник тока – «вольтов столб» был построен в точном соответствии с его теорией «металлического» электричества. Вольта положил друг на друга попеременно несколько десятков небольших цинковых и серебряных кружочков, проложив меж ними бумагу, смоченную подсоленной водой.

Электрофорная машина. Механический источник тока - механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

До конца XVIII века все технические источники тока были основаны на электризации трением. Наиболее эффективным из этих источников стала электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака)

Термоэлемент. Тепловой источник тока - внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию

Термоэлемент (термопара) - две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, то в них возникает ток. Заряды разделяются при нагревании спая. Термоэлементы применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях в качестве датчика температуры.

Фотоэлемент. Энергия света c помощью солнечных батарей преобразуется в электрическую энергию

Фотоэлемент. При освещении некоторых веществ светом в них появляется ток, световая энергия превращается в электрическую.

В данном приборе заряды разделяются под действием света. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи. Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.

Солнечная батарея

Электромеханический генератор (от лат. generator - производитель) - устройство, аппарат или машина, производящая какой-либо продукт. Заряды разделяются путем совершения механической работы. Применяется для производства промышленной электроэнергии.

Гальванический элемент - химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией.

Устройство

гальванического элемента

Источники тока прошлого века…

Батарея (элемент питания) - обиходное название источника электричества для автономного питания портативного устройства. Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею для увеличения напряжения.

Аккумулятор (от лат. accumulator - собиратель) - устройство для накопления энергии с целью ее последующего использования.

Аккумулятор - химический источник тока многоразового действия. Если поместить в раствор соли два угольных электрода, то гальванометр не показывает наличие тока. Если же аккумулятор предварительно зарядить, то его можно использовать в качестве самостоятельного источника тока.

Существуют различные типы аккумуляторов: кислотные и щелочные. В них заряды разделяются также в результате химических реакций.

Электрические аккумуляторы используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей.

Классификация источников тока

Источник тока

Фотоэлемент

Способ разделения зарядов

Действие света

Термоэлемент

Применение

Солнечные батареи

Нагревание спаев

Электромехани-ческий генератор

Совершение механической работы

Гальванический элемент

Измерение температуры

Производство промышленной эл. энерг.

Химическая реакция

Аккумулятор

Фонарики, радиоприемники

Химическая реакция

Автомобили

Применение источников тока

Развитие взглядов на природу явления свободного падения. Опыт Галилея

Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Чтобы проверить это предположение Галилео Галилей сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро массой 80 кг и значительно более легкую мушкетную пулю массой 200 г.

Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму и достигли земли одновременно. До него господствовала точка зрения Аристотеля, который утверждал, что легкие тела падают с высоты медленнее тяжелых.

Галилей Галилео (15.2.1564-8.1.1642) – итальянский физик, механик, астроном и математик, один из основателей точного естествознания, поэт, филолог и критик.

Теоретическое обоснование опыта Галилея

Практическое применения закона на примере гравиметрической разведки залежей полезных ископаемых. С помощью обыкновенного маятника и гравитационных аномалий можно определить залежи полезных ископаемых.

СВОБОДНОЕ ПАДЕНИЕ ТЕЛ

Это движение тел в безвоздушном пространстве (вакууме) без начальной скорости только лишь под действием притяжения Земли (под действием силы тяжести) .

Идеальное свободное падение - в вакууме , где независимо от массы, плотности и формы все тела падают одинаково быстро, т. е. в любой момент времени тела имеют одинаковые мгновенные скорости и ускорения. Наблюдать идеальное свободное падение тел можно в трубке Ньютона, если с помощью насоса выкачать из неё воздух.

В земных условиях идеальное свободное падение тел невозможно, т.к. действует сила трения о воздух.

УСКОРЕНИЕ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

; (Гравитационная постоянная)

G=6,7*10 -11

Условное обозначение ускорения свободного падения – g.

М з =6*10 24 кг; (Масса Земли)

R з =6400 км = 64*10 5 м; (Радиус Земли)

При свободном падении все тела вблизи поверхности Земли независимо от их массы приобретают одинаковое ускорение, называемое ускорением свободного падения .

Ускорение свободного падения на Земле приблизительно равно:

g = 9,81м/с 2

Ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли.

Свободное падение тела – это равноускоренное движение. Все формулы для равноускоренного движения применимы для

свободного падения тел.

Величина скорости при свободном падении тела в любой момент времени:

Перемещение тела:

Средняя скорость

v 1 2

v 2

v 1

II участок пути

I участок пути

2 v 1 v 2

v ср =

v 1 + v 2

Средняя скорость – скалярная величина, равная отношению пути к промежутку времени, затраченному на его прохождение

[v] = [м/с]

Мгновенная скорость

Это средняя скорость за бесконечно малый промежуток времени

Физический смысл : Модуль мгновенной скорости численно равен расстоянию, которое может пройти тело за единицу времени, продолжая двигаться также, как оно двигалась в данный момент времени.

v - мгновенная скорость;

Δt - промежуток времени

v =

Δl – путь;

Вектор скорости

Позволяет определить численное значение скорости

Направление вектора скорости помогает определить перемещение

Δr - перемещение

Так как v ~ ∆r , то вектор скорости v совпадает по направлению с вектором перемещения ∆r

v =

Вектор скорости v всегда направлен по касательной к траектории

Относительная скорость

v 1

v 12 = v 1 – v 2

v 2

|v 12 | = |v 1 | – |v 2 |

v 1

|v 12 | = |v 1 | + |v 2 |

v 2

Равномерное прямолинейное движение

Прямолинейное движение

движение, при котором направление вектора скорости не меняется, но может меняться численное значение скорости

Равномерное движение

движение, при котором за равные промежутки времени тело совершает одинаковые перемещения. Движется с постоянной скоростью!

Закон равномерное прямолинейное движение

x, м

r = r 0 + vt

Δ r = v Δ t

x = x 0 + v х t

Δ r = r – r 0

График зависимости перемещения (координаты) от времени

t, с

x = x 0 + v х t

х 0 – начальное положение тела

х – положение тела в данный момент времени

По графику движения можно определить:

x, м

Положение тела в любой момент времени

Найти место и время встречи тел

Определить скорость движения тела

x = v х t

x = x 0 + v х t

x 0

t, с

α 2 α 3 v 2 = 100 м/с v 1 v 2 v 3 v 3 = 50 м/с Больший угол наклона прямой x(t) означает большую скорость движения тела α 1 t, с α 2 α 3 0 v, м/с v 1 v 2 v 1 График зависимости скорости от времени S = |∆r| v 2 Перемещение численно равно площади фигуры под графиком 0 t, с " width="640"

x, м

v 1 = 150 м/с

α 1 α 2 α 3

v 2 = 100 м/с

v 1 v 2 v 3

v 3 = 50 м/с

Больший угол наклона прямой x(t) означает большую скорость движения тела

α 1

t, с

α 2

α 3

v, м/с

v 1 v 2

v 1

График зависимости скорости от времени

S = |∆r|

v 2

Перемещение численно равно площади фигуры под графиком

t, с

Влажность воздуха - это содержание водяного пара в воздухе

Абсолютная влажность воздуха - это плотность водяного пара, содержащегося в воздухе.

Относительная влажность воздуха - это отношение абсолютной влажности к плотности насыщенного пара, при той же температуре.

Для измерения влажности используют зависимость различных параметров веществ от влажности воздуха

Психрометр (скорость испарения воды)

tсух = 23 0 С

По разнице температур сухого и влажного термометров и температуре сухого термометра устанавливают влажность воздуха по психрометрической таблице

Конденсационный гигрометр

t росы = 15 0 С

С помощью гигрометра измеряют точку росы – температуру, до которой необходимо охладить воздух, чтобы содержащийся в нем водяной пар, остывая, стал насыщенным.

Волосяной гигрометр

удлинение волоса при заданной нагрузке

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №92»

Исследовательская работа

Физика вокруг нас

Работу выполнила:

Королева В. С.,

МБОУ «СОШ №92»,8а класс

Научный руководитель:

Прокопенко О.И.,

физики и математики.

Новокузнецк, 2016

Введение…………………………………………………………………………3

Применение физики в быту…………………………………………………….4

Применение физики в медицине…………………………................................6

Применение физики биологии…………………………………………………8

Применение физики в музыке…………………………....................................10

Вывод……………………………………………………………………............13

Список литературы…………………………………………………………….16

Введение

Цель: изучение применения физики в различных областях.
Задачи: исследовать применение законов физики:
1. в быту

2. в медицине

3. в биологии

4. в музыке

Физика окружает нас везде, особенно дома. Мы привыкли её не замечать.

Знание физических явлений и законов помогает нам в домашних делах, защищает от ошибок.

Посмотрите на то, что происходит у вас дома глазами физика, и Вы увидите много интересного и полезного!

В данной работе рассмотрено применение физики в

медицине

биологии

Знание следующих законов физики помогает нам объяснить различные явления:

конденсация (образование капелек жидкости в ванной);

диффузия(заваривание чая, засолка огурцов, распространение запаха);

теплопередача (конвекция при нагревании комнаты батареями, теплопроводность при утеплении домов);

В быту мы применяем различные приборы, их действия также основано на законах физики. Не все приборы безопасны при использовании, например, нельзя долго говорить по мобильному телефону, так как на мозг буду воздействовать электромагнитные волны.

В разделе физика в медицине рассмотрено применение звука, ультразвука, электромагнитных волн для здоровья человека.

В разделе физика в биологии рассмотрено влияние на развитие биологии изобретения микроскопа.

В разделе применение физики в музыке рассмотрено применение законов физики для усиления звука.

Данная работа направлена привлечение внимания к науке «Физика», изучению законов физики, так как знание законов физики необходимо в нашей жизни.

Применение физики в быту

В разделе применение физики в быту рассмотрено применение законов физики на кухне, в ванной, в повседневной жизни.

Знание следующих законов физики помогает нам объяснить различные явления.

Тепловые явления на кухне.

Чтобы остудить горячий чай мы используем, что скорость испарения жидкости зависит:

от площади поверхности (наливаем чай в блюдечко)

от ветра (дуем)

от рода жидкости

от температуры жидкости.

Пример использования различия в теплопроводности:

«Чтобы стеклянный стакан не лопнул, когда в него наливают кипяток, в него

кладут металлическую ложку» Металлическая ложечка служит для выравнивания перепада температур и способствует тому, чтобы стакан равномерно нагрелся и не лопнул .

Конденсация (образование капелек жидкости в ванной). Кран с холодной водой всегда можно отличить по капелькам воды, которые образовались на нём

при конденсации водяного пара.

Диффузия (заваривание чая, засолка огурцов, распространение запаха);

Теплопередача (конвекция при нагревании комнаты батареями, теплопроводность при утеплении домов). Ручки у кастрюль делают из материалов, плохо проводящих тепло, чтобы не обжечься.В стеклопакетах между стёклами находится воздух

(иногда его даже откачивают). Его плохая теплопроводность препятствует теплообмену

между холодным воздухом на улице и тёплым воздухом в комнате. Кроме того, стеклопакеты снижают уровень шума.

Батареи в квартирах располагают внизу, так как горячий воздух от них в результате конвекции поднимается вверх и обогревает комнату.

давление (натачивание ножей для увеличения давления);

свойства рычага (ножницы, весы);

сообщающиеся сосуды (чайник, фонтан);

сила трения (способы увеличения силы трения при гололеде и уменьшении при катании на коньках);

электризация (при расчесывании).

приборы, которые мы часто используем в повседневной жизни также работают на основе законов физики. (Часы, барометр, тонометр, утюг, пылесос, мобильный телефон.

Применение физики в медицине

Физика в медицине играет огромную роль ее принято называть также биофизикой, а еще лучше биомедицинской физикой, все основные законы физики легко применимы к живому.

Ультразвук представляет собой высокочастотные механические колебания частиц твердой, жидкой или газообразной среды, неслышимые человеческим ухом. Частота колебаний ультразвука выше 20 000 в секунду, т. е. выше порога слышимости.

Для лечебных целей применяется ультразвук с частотой от 800 000 до 3 000 000 колебаний в секунду. Для генерирования ультразвука используются устройства, называемые ультразвуковыми излучателями.

Наибольшее распространение получили электромеханические излучатели. Применение ультразвука в медицине связано с особенностями его распространения и характерными свойствами. По физической природе ультразвук, как и звук, является механической (упругой) волной. Однако длина волны ультразвука существенно меньше длины звуковой волны. Чем больше различные акустические сопротивления, тем сильнее отражение и преломление ультразвука на границе разнородных сред. Отражение ультразвуковых волн зависит от угла падения на зону воздействия – чем больше угол падения, тем больше коэффициент отражения.

В организме ультразвук частотой 800-1000 кГц распространяется на глубину 8-10 см, а при частоте 2500–3000 Гц – на 1,0–3,0 см. Ультразвук поглощается тканями неравномерно: чем выше акустическая плотность, тем меньше поглощение.

На организм человека при проведении ультразвуковой терапии действуют три фактора:

1) механический – вибрационный микромассаж клеток и тканей;

2) тепловой – повышение температуры тканей и проницаемости клеточных оболочек;

3) физико-химический – стимуляция тканевого обмена и процессов регенерации.

Биологическое действие ультразвука зависит от его дозы, которая может быть для тканей стимулирующей, угнетающей или даже разрушающей. Наиболее адекватными для лечебно-профилактических воздействий являются небольшие дозировки ультразвука (до 1,2 Вт/см2), особенно в импульсном режиме. Они способны оказывать болеутоляющее, антисептическое (противомикробное), сосудорасширяющее, рассасывающее, противовоспалительное, десенсибилизирующее (противоаллергическое) действие.

Ультразвук не применяется на область мозга, шейных позвонков, костные выступы, области растущих костей, ткани с выраженным нарушением кровообращения, на живот при беременности, мошонку. С осторожностью ультразвук применяют на область сердца, эндокринные органы.

Применение ультразвука для диагностики.

Ультразвуковые колебания при распространении подчиняются законам

геометрической оптики. В однородной среде они распространяются прямолинейно и

с постоянной скоростью. На границе различных сред с неодинаковой акустической

плотностью часть лучей отражается, а часть преломляется, продолжая

прямолинейное распространение. Чем выше градиент перепада акустической

плотности граничных сред, тем большая часть ультразвуковых колебаний

отражается. Так как на границе перехода ультразвука из воздуха на кожу

происходит отражение 99,99 % колебаний, то при ультразвуковом сканировании

больного необходимо смазывание поверхности кожи водным желе, которое

выполняет роль переходной среды. Отражение зависит от угла падения луча

(наибольшее при перпендикулярном направлении) и частоты ультразвуковых

колебаний (при более высокой частоте большая часть отражается).

Для исследования органов брюшной полости и забрюшинного пространства, а также

полости малого таза используется частота 2,5 - 3,5 МГц, для исследования

щитовидной железы используется частота 7,5 МГц.

Генератором ультразвуковых волн является пьезодатчик, который одновременно

играет роль приемника отраженных эхосигналов. Генератор работает в импульсном

режиме, посылая около 1000 импульсов в секунду. В промежутках между

генерированием ультразвуковых волн пьезодатчик фиксирует отраженные сигналы.

Применение ультразвука в хирургии.

Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука вызывать локальные разрушения в тканях, а во второй механические колебания ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа лезвий, пил, механических наконечников.

Хирургия с помощью фокусированного ультразвука.

Хирургическая техника должна обеспечивать управляемость разрушения тканей, воздействовать только на четко ограниченную область, быть быстродействующей, вызывать минимальные потери крови. Мощный фокусированный ультразвук обладает большинством из этих качеств.

Возможность использования фокусированного ультразвука для создания зон

поражения в глубине органа без разрушения вышележащих тканей изучено в

основном в операциях на мозге. Позже операции проводились на печени, спинном мозге, почках и глазе.

Применение физики в биологии

Революцию в биологии обычно связывают с возникновением молекулярной биологии и генетики, изучающих жизненные процессы на молекулярном уровне. Основные средства и методы, используемые молекулярной биологией для обнаружения, выделения и изучения своих объектов(электронные и протонные микроскопы, рентгеноструктурный анализ, электронография, нейтронный анализ, меченые атомы, ультрацентрифуги и т. п.), заимствованы у физики. Не располагая этими средствами, родившимися в физических лабораториях, биологи не сумели бы осуществить прорыв на качественно новый уровень исследования процессов, протекающих в живых организмах.

Широкое внедрение физических методов исследования в биологию позволило изучать биологические явления на молекулярном уровне. Блестящими работами биохимиков, физиологов, биофизиков и кристаллографов установлены молекулярные структуры ряда важнейших биологических объектов. Например, выяснена структура дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) - основного носителя наследственной информации, структура молекул миоглобина, запасающих кислород в мышцах животных, структура молекул гемоглобина, входящих в состав красных кровяных телец и переносящих кислород из легких к тканям, строение поперечнополосатых мышц и белковых молекул, входящих в их состав, структура некоторых ферментов, витаминов и ряда других важных биологических молекул.

Новые экспериментальные данные, полученные при исследовании биологических процессов на молекулярном уровне, поставили на повестку дня вопрос об их интерпретации. Поскольку все живые организмы построены из молекул и атомов, выяснение на молекулярном уровне механизма биопроцессов возможно только с помощью квантовой теории, успешно описывающей движение электронов и ядер, из которых состоят молекулы и атомы.

Тесная связь биологии и физики проявилась уже на ранних этапах развития естествознания. Однако наряду с материалистическим пониманием связи между физикой и биологией долгое время существовала глубоко ошибочная, антинаучная точка зрения, получившая название «витализм». Виталисты утверждали, что живое якобы отделено от неживого непроходимой пропастью и подчинено не природным закономерностям, а «жизненной силе» и поэтому непостижимо для человека.

Применение физики в музыке

Человек живет в мире звуков. Звук-это то, что слышит ухо. Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы. Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана - легкий диск, закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука - это колеблющаяся струна, колеблющийся столб воздуха и др.

Но как звук доходит до нас? Очевидно, через воздух, который разделяет ухо и источник звука. Но распространяющиеся колебания - это волна. Следовательно, звук распространяется в виде волн. Если звуковая волна распространяется в воздухе, значит - это волна продольная, потому что в газе только такие волны и возможны.

В продольных волнах колебания частиц приводят к тому, в газе возникают сменяющие друг друга области сгущения и разрежения. То, что воздух "проводник" звука, было доказано опытом, поставленным в 1660 г. Р. Бойлем. Если откачать воздух из-под колокола воздушного насоса, то мы не услышим звучания находящегося там электрического звонка.

Звук может также распространяться и в жидкой, и в твердой среде.

Ощущение звука создается только при определенных частотах колебаний в волне. Опыт показывает, что для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в которых колебания происходят с частотами от 20 до 20000 Гц. Наинизший из слышимых человеком музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом. Но применяется не часто - очень басовит. Разобрать и понять его трудно. Зато 27 колебаний в секунду-тон вполне ясный для уха, хоть тоже редкий. Услышать его можно, нажав крайнюю левую клавишу рояля. Абсолютный "нижний" рекорд мужского баса, поставленный в XVIII веке певцом Каспаром Феспером - 44 колебания в секунду. 80 колебаний в секунду - обычная нижняя нота хорошего баса и многих инструментов. Удвоив число колебаний (повысив звук на октаву) , приходим к тону, доступному виолончелям, альтам. Здесь отлично чувствуют себя и басы, и баритоны, и тенора, и женские контральто. А еще октава вверх - и мы попадаем в тот участок диапазона, где работают почти все голоса и музыкальные инструменты. Недаром именно в этом районе акустика закрепила всеобщий эталон высоты тона: 440 колебаний в секунду ("ля" первой октавы) . Вплоть до 1000-1200 колебаний в секунду звуковой диапазон полон музыкой. Эти звуки самые слышные. Выше следуют менее населенные "этажи". Легко взбираются на них лишь скрипки, флейты, орган, рояль, арфа. И полновластными хозяйками выступают звонкие сопрано. Вершины женского голоса забрались еще дальше. В XVIII веке Моцарт восхищался певицей Лукрецией Аджуяри, которая брала "до" четвертой октавы - 2018 колебаний в секунду. Француженка Мадо Робен (умершая в 1960 году) пела полным голосом "ре" четвертой октавы - 2300 колебаний в секунду.

Еще несколько редких, нехоженых ступенек (доступных разве мастерам художественного свиста) - и музыкальный диапазон кончается. Звуки выше 2500-3000 колебаний в секунду в качестве самостоятельных музыкальных тонов не используются. Они слишком резки, пронзительны.

Существуют особые источники звука, испускающие единственную частоту, так называемый чистый тон. Это камертоны различных размеров - простые устройства, представляющие собой изогнутые металлические стержни на ножках. Чем больше размеры камертонов, тем ниже звук, который он испускает при ударе по нему.

Звуки даже одного тона могут быть разной громкости. Эта характеристика звука связана с энергией колебаний в источнике и в волне. Энергия колебаний определяется амплитудой колебаний. Громкость, следовательно, зависит от амплитуды колебаний. Но связь между громкостью и амплитудой не простая.

Самый слабый еще слышимый звук, дошедший до барабанной перепонки, приносит в 1с. энергию, равную примерно 10 -16 Дж, а самый громкий звук (реактивного ракетного двигателя в нескольких метрах от него) -около 10 -4 Дж. Следовательно, по мощности самый громкий звук примерно в тысячу миллиардов раз превосходит самый слабый. Но этого нельзя сказать о громкости звука. О звуках вообще нельзя сказать, что один из них в два, в три, а тем более в миллионы или в миллиарды раз громче другого. О звуках различной громкости говорят, что один громче другого не во столько-то раз, а на столько-то единиц. Единица громкости называется децибелом (дБ) . Например, громкость звука шороха листьев оценивается 10 дБ, шепота-20 дБ, уличного шума-70 дБ. Шум громкостью 130 дБ ощущается кожей и вызывает ощущение боли. О громкости уличного шума, например, можно сказать, что она на 60 дБ больше громкости шороха листьев.

Звуковые колебания, переносимые звуковой волной, могут служить вынуждающей, периодически изменяющейся силой для колебательных систем и вызывать в этих системах явление резонанса, т.е. заставить их звучать. Такой резонанс называют акустическим резонансом. Например, устройство для получения чистого тона, т.е. звука одной частоты, камертон сам по себе дает очень слабый звук, потому что площадь поверхности колеблющихся ветвей камертона, соприкасающейся с воздухом, мала и в колебательное движение приходит слишком мало частиц воздуха. Поэтому камертон обычно укрепляют на деревянном ящике, подобранном так, чтобы частота его собственных колебаний была равна частоте звука, создаваемого камертоном. Благодаря резонансу стенки ящика тоже начинают колебаться с частотой камертона. Это колебания большой амплитуды (резонанс!) , да и площадь поверхности ящика велика, поэтому звук камертона оказывается значительно более громким. Ящик так и называют - резонатор. В музыкальных инструментах без резонаторов тоже нельзя обойтись. Ими служат деки. Без них, от одних струн, звуки были бы почти не слышны. Полость рта человека - тоже резонатор для голосовых связок.

ИТОГ
1. Музыкальные звуки являются результатом быстрых регулярных колебаний тел.
2. Высота тона звука измеряется частотой звуковых волн.
3. Звуковые волны можно сделать видимыми при помощи катодного осциллографа.

Вывод

Где используется физика?

Физика - это наука о природе (естествознание ) в самом общем смысле (часть природоведения ). Предметом её изучения является материя (в виде вещества и полей ) и наиболее общие формы её движения, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи.

Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем, например, сохранение энергии , - их называют физическими законами. Физику иногда называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки (биология , геология , химия и др.) описывают только некоторый класс материальных систем, подчиняющихся законам физики. Например, химия изучает атомы , образованные из них вещества и превращения одного вещества в другое. Химические же свойства вещества однозначно определяются физическими свойствами атомов и молекул, описываемыми в таких разделах физики, как термодинамика , электромагнетизм и квантовая физика .

Физика тесно связана с математикой : математика предоставляет аппарат, с помощью которого физические законы могут быть точно сформулированы. Физические теории почти всегда формулируются в виде математических выражений, причём используются более сложные разделы математики, чем обычно в других науках. И наоборот, развитие многих областей математики стимулировалось потребностями физических теорий. Как мы с вами и узнали, физика используется в разных направлениях, будь то медицина, или биология, или быт, или же музыка.

Анализ результатов опроса

Был проведен опрос 7-9 классов по следующим вопросам:

1. Какие физические явления Вы замечаете в быту?

2. Приходилось ли Вам использовать в быту знания по физике?

3.Попадали ли Вы в неприятные бытовые ситуации:
Ожог паром или о горячие части посуды

Удар током

Короткое замыкание

Включили прибор в розетку, и он сгорел

4.Могло ли Вам помочь знание физики избежать неприятных ситуаций?

5.Интересуетесь ли Вы при покупке бытовых приборов их:

Техническими характеристиками
техникой безопасности
правилами эксплуатации
возможным негативным действием на здоровье

6.Как Вы думаете связаны ли физика с музыкой?

7.Связаны ли физика медициной?

8.Связаны ли физика с биологией?

Анализ теста

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.

Список литературы

Горев Л.А.Занимательные опыты по физике - 6-7 класс. 1985.

Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс общей физики. - М.: Высшая школа, 1989

Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2001.

Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 2005.

Китель И., Найт У., Рудерман М. Берклеевский курс физики. Механика. - М.: Наука, 2003.

Ковтунович М.Г.. Домашний эксперимент по физике, 7-11 класс, 2007.

Парселл Э. Берклеевский курс физики. Электричество и магнетизм. - М.: Наука, 1983.

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.

«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».