Введение
Что такое формула?
Дорогие друзья,вы видели когда-нибудь формулу? Такую формулу, хорошую, шустренькую? На тонких ножках и с хвостиком?
Если видели, то мой совет – найдите адрес ближайшей поликлиники. Если нет, то тогда вы меня поймете.
Формул в природе не бывает.
В окружающем нас мире постоянно происходят изменения и процессы. Когда мы изучили процесс, мы можем описать его словами с использованием определенных и заранее оговоренных терминов. Описание процесса становится законом, текст – формулировкой закона, а краткая запись текста становится формулой.
Вот, например, несколько общепринятых символов, используемых в «формульном языке»:
∑ - сумма;
∏ - произведение;
Þ - следовательно;
Î - принадлежит;
: - при условии;
" - для любого;
$ - найдется.
Каждая формула должна иметь расшифровку, где указывается, какая буква или символ что обозначают и в каких единицах измеряется. Без подобной расшифровки формула превращается просто в набор букв и символов, которые другой человек понять не сможет. Поэтому, не грамотно сказать фразу «Есть такая формула». Правильно сказать «данный процесс можно описать с помощью формулы».
В данном курсе лекций мы попробуем описать современное представление о физической картине окружающего нас мира, опираясь на смысл законов и формул, их описывающих.
Лекция 1. Движение. Описание движения
Так исторически сложилось, что окружающий нас мир с древних времен называют «Механикой». Поэтому можно сказать, что «Механика» - это часть мира, которую мы непосредственно воспринимаем органами чувств. Есть части мира, которые мы изучаем, пользуемся результатами, но непосредственно наблюдать не можем. Их изучает, например, «Квантовая механика», «Релятивистская механика»и т.д.
|
|
В процессе изучения любого явления или процесса человек всегда задает себе одни и те же вопросы:
1. Что это? (Описание процесса, явления …).
2. Почему это? (Причины возникновения явления).
3. Зачем мне это? (Имеется в виду практическое применение).
Когда мы рассматриваем движение, то первый вопрос, то есть описание процесса движения, изучает раздел «Кинематика».
Сначала определимся с понятием «движение».
Нас окружают разные предметы или объекты мира.Они постоянно взаимодействуют между собой, видоизменяются, сливаются, делятся и т.п. Под механическим движением договорились называть процесс, когда тело меняет свое положение по сравнению с другими телами (или же части тела меняют места относительно друг друга). В этом случае говорят, что тело движется или же, что происходит механическое движение.
Теперь, несколько слов вообще о понятии «движение».
Наш мир «начался» примерно пятнадцать миллиардов (15×109) лет назад.
В это время существовал некоторый объект (размером 10–10 м), наполненный колоссальным запасом энергии. Этот объект начал «раздуваться» с очень большой скоростью (примерно 300 000 км/сек).Мы и все, что нас окружает, в настоящее время находимся внутри этого «раздувающегося» объекта. Поэтому, собственно говоря, покоя нет. Все движется. Просто, те предметы, которые движутся одинаково с нами, нам кажутся покоящимися. С «точки зрения» других наблюдателей, они движутся. В этом заключается принцип относительности механического движения.
|
|
Относительность движения. Система отсчета
Но одно и то же движение, с разных точек наблюдения выглядит совершенно по-разному:
| Относительно здания мы покоимся | |
| Относительно центра Земли мы вращаемся, причем наша скорость равна около 500м/с. | |
| Относительно Солнца мы «несемся» со скоростью около30 км/с. |
Все это можно одновременно сказать о движении одного и того же тела. Чтобы не возникала путаница, любое движение рассматривается в системе отсчета ( СО).
В систему отсчета входит:
Ø Тело отсчета (положение наблюдателя).
Ø Связанная с телом отсчета система координат (линейка для измерения расстояний).
Ø Часы (для измерения времени движения).
Если какой-либо позициинет, то о движении ничего конкретного сказать нельзя.
| 
|
| «Фотография» системы отсчета | Рисунок системы отсчета |
Принцип относительности констатирует тот факт, что характеристики движения различны в разных системах отсчета.
Что же это за характеристики движения? Рассмотрим их.
Траектория – линия, вдоль которой движется тело.
Путь S (м) – расстояние, которое проходит тело в процессе движения.
Перемещение 
(м) – вектор, проведенный от точки начала движения к текущей точке окончания движения.
|
Так же важной характеристикой движения является его быстрота.
Быстрота процесса по времени называется скоростью процесса.
Соответственно для механического движения вводятся понятия:
(м/с) – скорость.
(м/с2) – ускорение.
Быстрота процесса по расстоянию называется градиент.
|
|
Например, в случае, когда температура воздуха меняется в зависимости от расстояния от окна, градиент температуры будет равен
(град/м) – градиент температуры.