Физика 10 класс Барьяхтар академ (стр. 2 из 10)

5

Розвиток фізики у ХХ ст.

Справжньою прикметою XX ст. є те, що буквально через кілька років після фізичного відкриття воно набуває широкого застосування в житті. Наведемо кілька прикладів.

У 1889 р. російський фізик і електротехнік Олександр Степанович Попов (1859–1905) висловив думку про те, що електромагнітні хвилі можуть бути використані для передачі інформації, а вже 7 травня 1895 р. учений продемонстрував роботу створеного ним радіоприймача (нині 7 травня відзначають як День радіо *). На сьогодні електромагнітні хвилі — основні носії інформації. Саме за їхньою допомогою здійснюються радіо й телепередачі, на їхній основі працюють мобільний зв’язок та Інтернет.

Вивчення електричних властивостей p–nпереходу — місця контакту двох напівпровідників p- і nтипів — привело до створення у 1947 р. транзисторів. І буквально за кілька років транзистори стали основними елементами всіх радіоприладів. Зараз вони — основа інтегральних схем.

У 50х рр. XX ст. було відкрито лазерне випромінювання активними середовищами, а сьогодні важко назвати таку галузь техніки, медицини, де не застосовуються лазери.

Ще одна значна подія, яка вплинула на розвиток фізики XX і XXI ст.,— це відкриття у 1896 р. явища радіоактивності. У 1938 р. було відкрито поділ ядер Урану з виділенням енергії, а вже в 1942 р. запущено в експлуатацію перший ядерний реактор, у якому було реалізовано ланцюгову ядерну реакцію. Нині у світі експлуатується понад 400 ядерних реакторів, які виробляють близько 6 % усієї електроенергії.

?	Наведіть приклади використання знань із фізики у створенні предметів побуту.

контрольні запитання

2. Назвіть імена відомих вам учених-фізиків. У якій галузі фізики вони працювали? Для створення яких технічних пристроїв були використані їхні відкриття?

* Незалежно від О. С. Попова питаннями використання електромагнітних хвиль для безпровідного електрозв’язку займався італійський радіотехнік і підприємець Гульєльмо Марконі (1874—1937). Діяльність Марконі відіграла важливу роль у розвитку радіотехніки та поширенні радіо як засобу зв’язку.

§ 2. методи наукоВого пізнання.

фізичні Величини та їХ ВиміРюВання

?! Цей параграф допоможе вам пригадати, які існують методи фізичних досліджень, _{що означає виміряти фізичну величину та як це зробити. Також ви дізнаєтесь,}

на яких одиницях базується Інтернаціональна система одиниць (СІ) та як визначаються ці величини в сучасній фізиці.

1 Що таке фізичне дослідження і якими є його методи фізичне дослідження — це цілеспрямоване вивчення того чи іншого

явища засобами фізики.

Перший етап фізичного дослідження — спостереження.

спостереження — це сприйняття природи з метою одержання пер

винних даних для подальшого аналізу.

Далеко не завжди спостереження ведуть до правильного висновку. Так, спостерігаючи падіння різних тіл, Аристотель вирішив, що чим тіло важче, тим швидше воно падає. Цей висновок виявився хибним, але тільки через тисячі років завдяки ретельно підготовленим експериментам Ґалілео Ґалілей зміг його спростувати.

експеримент — це дослідження фізичного явища в умовах, що пе

ребувають під контролем ученого, з метою глибшого вивчення цього явища.

У своїй основі фізика є експериментальною наукою: її закони базуються на фактах, установлених дослідним шляхом. Проте самих тільки експериментальних методів фізичних досліджень недостатньо, щоб одержати повне уявлення про досліджувані фізикою явища. Сучасна фізика широко використовує теоретичні методи фізичних досліджень, які передбачають аналіз даних, отриманих у результаті експериментів, формулювання законів природи, пояснення конкретних явищ на основі цих законів, а головне — передбачення й теоретичне обґрунтування (із широким використанням математичних методів) нових явищ.

Теоретичні дослідження проводяться не з конкретним фізичним тілом, а з його ідеалізованим аналогом — фізичною моделлю, яка має враховувати невелику кількість основних властивостей досліджуваного тіла. Наприклад, у ході вивчання деяких видів механічного руху використовують модель фізичного тіла — матеріальну точку. Ця модель застосовується, якщо розміри тіла не є суттєвими для теоретичного опису його руху, тобто в моделі «матеріальна точка» враховують тільки масу тіла, а форму тіла та його розміри до уваги не беруть. Вивчаючи електростатику, ви ознайомилися зі ще однією фізичною моделлю — ядерною моделлю атома, а вивчаючи ядерну фізику — з крапельною моделлю ядра атома.

Пояснимо різницю між експериментальними й теоретичними методами дослідження на конкретних прикладах.

Учені запропонували нове ракетне паливо. Щоб довідатися, якою при цьому буде тяга ракетного двигуна, його розмістили на випробувальному стенді й за допомогою відповідних приладів виміряли силу тяги. Це — приклад експериментального методу дослідження.

А от щоб розрахувати траєкторію польоту ракети до Місяця, учені використовують рівняння руху матеріальних тіл, ураховують притягання ракети до Землі й до Місяця, вплив Сонця та інші фактори. Це — приклад теоретичного методу дослідження.

Протягом навчального року ви будете зустрічатись і з експериментальними, і з теоретичними методами фізичних досліджень.

2

як виміряти фізичну величину

фізична величина — це характеристика, яка є спільною для багатьох

матеріальних об’єктів або явищ у якісному відношенні, але може набувати індивідуального значення для кожного з них.

Шлях, час, маса, густина, сила, температура, тиск, напруга, освітленість — це далеко не всі приклади фізичних величин, з якими ви вже познайомилися в ході вивчення фізики.

Виміряти фізичну величину — це означає порівняти її з однорідною величиною, взятою за одиницю.

Вимірювання бувають прямі та непрямі.

У разі прямих вимірювань величину порівнюють із її одиницею (метр, секунда, кілограм, ампер тощо) за допомогою вимірювального приладу, проградуйованого у відповідних одиницях. Основ ними експериментально вимірюваними величинами є відстань, час і маса. Їх вимірюють, наприклад, за допомогою рулетки, годинника та вагів (або терезів) (рис. 2.1) відповідно. Існують також прилади для вимірювання складніших величин: для вимірювання швидкості руху тіл використовують спідометри, для

Рис. 2.1. Стародавні терези для зважування тютюну (середина XIX ст.)

визначення сили електричного струму — амперметри і т. д.

У разі непрямих вимірювань шукану величи-

ну обчислюють за результатами прямих вимірювань інших величин, пов’язаних з вимірюваною величиною певною функціональною залежністю. Наприклад, щоб обчислити середню густину тіла, потрібно ви

міряти його масу та об’єм, а потім масу розділити на об’єм (ρ =

^m ). V

3

побудова системи одиниць

Завдання вибудувати систему одиниць на науковій основі було поставлене перед французькими вченими наприкінці XVIII ст., після

§ 2. Методи наукового пізнання. Фізичні величини та їх вимірювання

Великої французької революції. У результаті було створено міжнародну систему одиниць СІ, яка згодом стала у світі основною. Еталоном для вимірювання відстаней обрали спеціальний відрізок, калібрований за довжиною. Довжину цього відрізка було визначено як 1 метр (рис. 2.2).

Час до 1960 р. вимірювали за допо

могою еталонного годинника. За еталон був обраний маятниковий годинник, який зберігався в Палаті мір і ваг; у лабораторіях використовували його копії. За одиницю часу

Рис. 2.2. Міжнародний еталон метра, що використовувався в 1899–1960 рр. і зараз зберігається в Палаті мір і ваг у м. Севрі (неподалік Парижа)

в СІ обрано інтервал часу 1 секунда.

Масу тіла визначали порівнянням із масою еталонного зразка (платиновоіридієвого циліндра, що має діаметр і висоту 39 мм), який також зберігається в Палаті мір і ваг. Масу цього зразка визначено як 1 кілограм. Порівняння з еталоном здійснюється за допомогою терезів.

Наведена схема побудови системи одиниць фактично належить до середини минулого століття. Після 1960 р. дедалі більше поширюються методи побудови системи одиниць, що ґрунтуються на випромінюванні, поширенні та відбиванні електромагнітних хвиль. Ці методи вирізняються високою точністю й базуються на тому, що швидкість світла у вакуумі є постійною.