Презентация на тему "Фундаментальная наука"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Физика – фундаментальная наука о природе

  АлексейВикторович Гуденко 07/02/2012 pptcloud.ru

• 
  Слайд 2

  Что такое физика

  Физика это естественная наука, изучающая фундаментальные, наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения.

• 
  Слайд 3

  Физический закон

  Физический закон – это количественное соотношение между физическими величинами, которое устанавливается на основе обобщения опытных фактов и выражают объективные закономерности, существующие в природе.

• 
  Слайд 4

  Что такое физика

  Физика – наука фундаментальная. Физика – наука естественная. Это означает, что законы или принципы не могут быть доказаны логическим путём. Их доказательством является опыт.

• 
  Слайд 5

  Фундаментальные законы – это что?

  «Называем мы их фундаментальными потому, что законы их действия фундаментально просты» Ри́чард Фе́йнман (Richard Feynman) (1918 - 1988) выдающийся американский учёный. Один из создателей квантовой электродинамики. В 1943—1945 годах входил в число разработчиков атомной бомбы в Лос-Аламосе. Лауреат Нобелевской премии по физике 1965 г.

• 
  Слайд 6

  Познаваем ли мир?

  Альбе́рт Эйнште́йн (Albert Einstein)(1879 -1955)  физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. «Самое непостижимое в этом мире — это то, что он постижим».

• 
  Слайд 7

  Исаак Ньютон

  «Что такое время, пространство, место и движение, я не объясняю, так как это известно всем» Сэр Исаа́к Нью́то́н (Sir Isaac Newton)(1643  —1727)английский физик, математик и астроном, основатель классической механики. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики.

• 
  Слайд 8

  Пространство, время. Принцип относительности

  Время одномерно однородно: физические законы не зависят от времени  Форма физических законов не изменяется по отношению к сдвигу во времени (симметрия по отношению к сдвигу во времени) Пространство Трёхмерно Однородно: физические законы не зависят от положения  Форма физических законов не изменяется по отношению к параллельному переносу (симметрия по отношению к параллельному сдвигу в пространстве)  закон сохранения импульса Изотропно: физические законы не зависят от ориентации  Форма физических законов не изменяется по отношению к поворотам (симметрия по отношению к поворотам)  закон сохранения момента импульса Принцип относительности Все законы природы имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчёта

• 
  Слайд 9

  Единицы и размерности физических величин

  Международная система единиц СИ: основные механические единицы: метр (м); килограмм (кг); секунда (с). Секунда – это промежуток времени, в течение которого совершается 9 192 631 770 колебаний электромагнитного излучения, соответствующее переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133 в отсутствие внешних полей (атомные часы). Метр – это длина пути, проходимая светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды. Килограмм – масса платино-иридиевого тела в Международном бюро мер и весов в Севре (близ Парижа).

• 
  Слайд 10

  Галилео Галилей – первый физик, основатель научного метода

  Принцип относительности: «Дайте движение кораблю, и притом с какой угодно скоростью; тогда (если только движение его будет равномерным, а не колеблющимся туда и сюда) вы не заметите ни малейшей разницы» Закон инерции: «…если бы все сопротивления были уничтожены, то его (тела) движение было бы вечно равномерным, если бы плоскость простиралась в бесконечность» («неистребимо запечатлённое движение»). Законы свободного падения: скорость нарастает пропорционально времени, а путь — пропорционально квадрату времени. Научный метод – наблюдение, размышление и опыт ГАЛИЛЕЙ, ГАЛИЛЕО (Galilei, Galileo) (1564–1642) итальянский физик, механик и астроном. Основоположник экспериментально- математического метода исследования природы В 1992 папа Иоанн Павел II объявил решение суда инквизиции ошибочным и реабилитировал Галилея.

• 
  Слайд 11

  Научный метод по Ломоносову

  Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765) Великий русский учёный, зачинатель науки в России; экспериментально доказал закон сохранения массы, открыл атмосферу на Венере, создал основы русского научного языка. «Из наблюдений установлять теорию, через теорию исправлять наблюдения, есть лучший всех способ к изысканию правды» «Мысленные рассуждения произведены бывают из надёжных и много раз повторённых опытов»

• 
  Слайд 12

  Физическая модель

  Модель – это идеальный объект, отражающий существенные для данного явления свойства. На вопрос, что существенно, а что нет может ответить только опыт. Примеры моделей: материальная точка, абсолютно твёрдое тело, идеальная жидкость, идеальный газ.

• 
  Слайд 13

  Научный метод

  Основной метод исследования в физике является опыт, эксперимент, т.е. наблюдение исследуемого явления в точно контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и воссоздать его каждый раз при повторении этих условий.

• 
  Слайд 14

  Принципы научного метода по Эйнштейну

  «Высшим долгом физиков является поиск тех общих элементарных законов, из которых путём чистой дедукции можно получить картину мира. К этим законам ведёт не логический путь, а только основанная на проникновении в суть опыта интуиция»

• 
  Слайд 15

  Задача про айсберг

  Известно, что в течение своей жизни айсберги несколько раз переворачиваются, ложась набок. Модельный «айсберг» с размерами 10х10х8 см3 в ванной с температурой воды t0 = 20 0C перевернулся через полчаса. Каковы размеры «айсберга» непосредственно перед опрокидыванием? Через какое время опрокинется реальный айсберг с размерами 500х500х400 м3в океане при температуре 5 °С? Каковы размеры перевернувшегося айсберга?

• 
  Слайд 16

  Причина переворота айсберга

  Из-за таяния поперечные размера айсберга уменьшаются вдвое быстрее, чем вертикальные. Если толщина растаявшего льда x, то к моменту переворота: (a0 – 2x) = (c0 - x)x = 2см  Размеры перевернувшегося модельного «айсберга» 6х6х6 см3

• 
  Слайд 17

  Реальный айсберг

  Реальный айсберг с размерами 500х500х400 м3 к моменту переворота будет иметь размеры 300х300х300 м3. Толщина растаявшего льда X = 100 м. Переворот произойдёт через время: τ = τ0(X/x) (t0/t) ≈ 1год и 2 месяца.

• 
  Слайд 18
  

  Закон всемирного тяготения F = GmM/r2. Падение ньютонова яблока и Луны.

  Жёлоб Галилея: закон нечётных чисел Свободное падениевблизи Земли: H = 4,9 м за секунду; R = 6380км; r = 384000 км ≈60,2R  h = H/60,22 ≈ 1,352 мм Что на самом деле? Рассчитаем «падение» Луны:T = 27,3суток; скорость Луны v = 2πr/T ≈ 1,02км/с;за секунду Луна падает на hr = (vt)2/2r ≈ 1,355мм h ≈hr

• 
  Слайд 19

  С какой скоростью падают дождевые капли.

  Если предположить вязкий закон сопротивления для дождевой капли радиусом 1мм, то её установившаяся скорость v ~ 100 м/с (η~ 20 мкПа с, Fc = 6πηrv – формула Стокса) Турбулентный закон сопротивления F ~ 1/4ρSv2даёт разумную оценку скорости v ~ 8 м/с. Критерий – число Рейнольдса Re = ρav/η В общем случае F = μN + βV + αV2

• 
  Слайд 20

  Воздушный шарик

  Эксперимент: Сила тяги F = m*g; m*=230 мг; периметр С = 60 см. v = h/t = 1,8м/6с = 30 см/c. Сопротивление по Стоксу: F = 6πRηv  v = F/6π η R = 60 м/с в 200! раз превосходит экспериментальное значение(По таблице η = 2 10-5Па с)  модель не годная. Турбулентный закон сопротивления: F = 1/4ρv2S  v ≈ 28 см/с  похоже на правду.

• 
  Слайд 21

  Магнитное торможение

  Сила магнитного торможения, возникающая при движении проводника в магнитном поле или магнита вблизи проводника аналогична силе вязкого трения F = βV.

• 
  Слайд 22

  Задача про магнитное торможение.

  Сила сухого трения скольжения F = Fmax = μN практически не зависит от относительной скорости соприкасающихся тел Сила вязкого трения Fη = βV возникает при движении тела в жидкости или газе при малых скоростях При больших скоростях сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости F = αV2

• 
  Слайд 23

  Падение проволочной перемычки в магнитном поле. Оценка скорости.

  Закон магнитного сопротивления Fс = (В2l2/R)v = βV поле B ~ 0,3Тл; Удельное сопротивление ρq ~ 2 10-8 Ом м; Плотность ρm~ 8 г/см3 Расчётная формулаv = ρqρmg/B2 ~ 1,5 см/с

• 
  Слайд 24

  Эксперимент

  Угол наклона sinα = 20/30скорость магнитика v1= 20/4,1 = 4,88 см/сУгол наклона sinα = 15/30скорость магнитика v1= 20/7,2 = 2,78 см/с Коэффициент трения μ = 0,17 (по таблице μ = 0,18-0,19)

• 
  Слайд 25

  Петр Леонидович Капица – основатель Физтеха

  На дне стакана, стоящего на весах, сидит муха. В какой момент весы начнут чувствовать, что муха улетела? Какие движения должен совершать человек, чтобы вращать обруч? С какой скоростью должен бежать по воде человек, чтобы не тонуть? Почему жидкий азот (-195 0С) можно лить на руку, не боясь «ожога»? Какого цвета будет казаться красная жидкость, если сосуд с ней поместить в сосуд с синей жидкостью? Петр Леонидович Капица (1894–1984) Выдающийся российский физик, академик. Открыл сверхтекучесть жидкого гелия. Основатель Физтеха, системы Физтеха. Лауреат Нобелевской премии по физике 1978 года

• 
  Слайд 26

  О бесконечности

  «Есть две бесконечные вещи — Вселенная и человеческая глупость. Впрочем, насчёт Вселенной я не уверен».