ЗВ’ЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Розділ І Фізика як природнича наука. Методи наукового пізнання

& 2. ЗВ’ЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Фізика – природнича наука

Слово “фізика” походить від грецького “фізіс” – природа, тобто фізика – це наука про природу. Фізика пояснює, наприклад, чому небо вдень синє, а вночі – чорне, звідки беруться кольори в райдуги, чому більшість предметів падають униз, а деякі – такі як повітряна куля, наповнена гелієм – піднімаються вгору (мал. 2.1).

Хімія, біологія, геологія, астрономія також вивчають природу

і разом з фізикою називаються природничими науками. Проте фізика – головна серед них, бо вона є основою техніки і технології. При будівництві споруд (мостів, веж, будинків), машин (автомобілів, літаків, кораблів, ракет), створенні інтегральних схем для комп’ютерів використовують закони фізики (мал. 2.2-4).

 ЗВЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Мал. 2.1. Повітряна куля піднімається вгору

Чому важливо знати фізику

Навіщо вивчають фізику? В першу чергу – це цікава й захоплююча наука. Вона дає можливість

розуміти навколишній світ, привчає до логічного мислення й розвиває творчі здібності.

Найбільші відкриття в біології – генна інженерія, клонування, розшифрування будови молекули ДНК, яка передає код спадковості, – були б неможливі без таких фізичних приладів, як рентгенівські апарати, ультрацентрифуги, холодильні установки, електронні мікроскопи та багато інших.

Цікаво, що існування молекули ДНК задовго до її відкриття передбачили австрійський фізик Ервін Шредінгер та американський фізик українського походження Георгій Гамов.

Лазерні приціли та апарати нічного бачення служать військовим, а лазерні ножі – лікарям. Лазерні шоу прикрашають свята (мал. 2.5).

Особливо важливою для життя суспільства є роль фізики у створенні нових джерел енергії: від батарейок і електрогенераторів до атомних та термоядерних станцій.

Бурхливий розвиток фізики у ХХ ст., спричинив появу нових наукових дисциплін, таких як: хімічна фізика і фізична хімія, біофізика, біоенергетика, біоніка та інженерна генетика, астрофізика, космологія та космічна фізика, геофізика, медична фізика…

Фізика – основа техніки і технології

Комп’ютерами сьогодні користується кожен, від школяра й бухгалтера до інженера і науковця. Появою сучасних комп’ютерів ми завдячуємо дослідженням фізиків у галузі напівпровідникових матеріалів та нанотехнологій. Те, що фізика вже давно проникла у виробництво, техніку, медицину, побут та індустрію розваг, зайвий раз підтверджує – знання фізики можуть знадобитися кожній людині, особливо майбутнім інженерам, науковцям, хімікам, військовим, біологам і лікарям.

 ЗВЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Мал. 2.2. Міст Патона

 ЗВЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Мал. 2.3. Корабель на повітряній подушці може виїхати на берег

 ЗВЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Мал. 2.4. Інтегральні схеми

 ЗВЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Мал. 2.5. Лазерне шоу

Чи замислювалися ви, скажімо, над тим, яку важливу роль відіграє в нашому житті електротехніка й електроніка? Якщо станеться аварія в електромережі, то ми опинимося в темряві, перестануть працювати телевізор, комп’ютер, лазерний програвач, холодильник і прилади, в яких є електродвигун (мал. 2.6). Мобільні телефони продовжать роботу поки не закінчиться термін дії батарейок та акумуляторів, але ви ні з ким не з’єднаєтеся, бо вимкнуться базові радіостанції. Припиниться подача води і газу через зупинку електронасосів…

 ЗВЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Мал. 2.6. Фізика в побуті

Фізика – обчислення і розрахунки

Дуже важливим для фізика є вміння оцінювати і порівнювати в числовому вигляді різні явища (мал. 2.7).

Наприклад, люди подорожують щоразу швидше, використовуючи сучасні потяги та авіалайнери. Швидкість автомобіля на міській дорозі становить 20 м/с (0,02 км/с, 72 км/год.), а швидкісні потяги долають відстань зі швидкостями 150-300 км/год.

Швидкість сучасного літака 900 км/год., тобто трохи менша від 0,25 км/с, а швидкість космічної станції становить 8 км/с, тобто у 32 рази більша. Проте найбільшу в природі швидкість має світло.

Цікаво, що на відміну від автомобіля чи літака, світло у вакуумі не може рухатися з якоюсь іншою швидкістю, ніж 300 000 км/с. Цей дивовижний факт став остаточно зрозумілим у 1905 р. і взятий за основу для фізичної теорії, яка докорінно змінила уявлення людей про такі звичні для нас поняття, як простір і час. Колись у віддаленому майбутньому побудують ракети з лазерними двигунами, які рухатимуться майже зі швидкістю світла. Але цікаво, що вже сьогодні побудована машина (колайдер), яка здатна рухати частинки (протони) практично зі швидкістю світла.

Щоб розуміти фізику, треба навчитися користуватися вимірювальними приладами, робити обчислювання і розрахунки. Не може бути чіткого розуміння того, що означає швидкість 20 м/с, поки ми не зрозуміємо, що таке 1 м і 1 с, як і чим вимірюють довжину і час та чому їх вимірюють саме в таких одиницях.

 ЗВЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ

Мал. 2.7. Потужні суперкомп’ютери

Підведемо підсумки

– Фізика – універсальна наука, фізичними приладами і теоріями користуються інші науки.

– Фізика – основа техніки і технології. Завдяки новим матеріалам і джерелам енергії відбувається прогрес.

– Фізичні теорії пояснюють навколишній світ і розширюють наш світогляд.

Творчі завдання

2.1. Ми є свідками переходу від ламп розжарювання до газосвітних ламп (“економок”) і далі до світодіодних джерел. Які переваги мають нові джерела світла? Напишіть невеличкий реферат на цю тему.

2.2.Чим принципово відрізняється світло лазера від світла інших джерел?

Тема для дослідження

2.1. Падіння важких тіл вниз і підіймання повітряних куль вгору здаються, на перший погляд, різними за природою явищами. Встановіть приховану спільну причину цих явищ.

Вправа 2

1. Перелічіть три апарати, які можуть літати в повітрі.

2. Перечисліть природничі науки, які ви знаєте.

3. Як розшифровується назва молекули ДНК?

4. Наведіть приклади використання фізичних винаходів в інших науках та галузях техніки.

5. Чому у фізиці важливо робити обчислення і розрахунки?

5. Перечисліть фізичні пристрої, якими ви користуєтеся вдома, на вулиці та в школі.

6. У скільки разів швидкість світла більша за швидкість звуку?

7. Як називають пристрій, який дає змогу бачити: а) дуже віддалені об’єкти; б) дуже малі предмети; в) вночі; г) крізь стіни?

8. У скільки разів швидкість автомобіля 72 км/год. більша за швидкість спринтера 10 м/с?

9. Чому в школі й установах користуються переважно лампами денного світла?

10. Як створені фізиками лазери використовують: а) в медицині, б) у військовій справі, в) в індустрії розваг?

11. Назвіть джерела світла, які не наведені в даному параграфі.




ЗВ’ЯЗОК ФІЗИКИ З ІНШИМИ НАУКАМИ