Решение задач по физике. Общие методы - Беликов Б.С.
Скачать (прямая ссылка):
Важно заметить, что в любом идеальном физическом объекте только пренебрегают каким-либо его свойством: на самом деле этим свойством данное тело обладает, но в конкретных условиях задачи это свойство проявляет себя столь слабо, что им можно пренебречь.
В физике вводится множество идеализированных объектов, используемых при идеализации физических задач. Приведем некоторые из них.
Материальная точка. Фундаментальный и универсальный физический объект. В понятии материальной точки пренебрегают геометрическими размерами тела по сравнению с характерным расстоянием, рассматриваемым в данной задаче.
Абсолютно твердое тело (или просто твердое тело). В этом идеальном объекте пренебрегают возможной деформацией тела. Абсолютно упругое тело. Здесь пренебрегают остаточной деформацией тела. Она в условиях конкретной задачи столь мала, что ее можно не учитывать. Важно заметить, что при взаимодействии абсолютно упругих тел не происходит превращения механической энергии в другие виды энергии (т. е. выполняется закон сохранения энергии в механике).
Абсолютно неупругое тело. В этом случае пренебрегают способностью тел восстанавливать первоначальную форму после деформации. Это свойство у абсолютно неупругого тела практически не проявляется и им можно пренебречь.
Примеры других идеальных объектов будут приведены в дальнейшем.
При втором способе идеализации или вводят идеальные физические процессы, или пренебрегают несущественными физическими процессами (явлениями) и взаимодействиями. Примерами идеальных процессов являются изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный и другие процессы.
11
Весьма часто, решая конкретную задачу, пренебрегай)? изменением той или иной физической величины, предпоА гая, что это изменение мало. Например^ в рассмотренном ші ше примере с артиллерийским снарядом вопреки хорощФ известному факту — зависимости ускорения свободнсйФ-падения от высоты точки над поверхностью Земли мы сча» тали, что это ускорение постоянно (g=9,8 м/с8). Но так как высота h подъема снаряда (несколько километров) мала rq сравнению с радиусом Земли (#«6400 км), то предположи ние о том, что в данной задаче ускорение свободного падет ния g постоянно, является вполне разумным.
Таким образом, вследствие идеализации и упрощения физики рассматривают вместо реального физического явления его схематическую модель. Обычно в модели реального физического явления отражается главное, основное, учитываются только существенные связи и взаимодействия и- вместо реальных тел рассматриваются различные идеальные объекты. Очень часто успех в решении той или иной физической задачи или проблемы зависит от того, насколько удачно выбрана эта модель. Классификация моделей физических явлений, очевидно, совпадает с классификацией самих явлений. Таким образом, в содержании физики в зависимости от свойств физической системы и условий, в которых происходят различные физические явления, можно выделить две общие модели: модель классических физических явлений (классическая модель) и модель квантовых физических явлений (квантовая модель). В данной книге ,рассматриваются только классические физические явления и соответствующие им модели.
§ 3. Классификация задач по физике
Известно, что классифицировать различные объекты можно по любым их признакам. Но наиболее совершенной является классификация по существенным' признакам. Физические задачи имеют множество признаков. Для того чтобы получить оптимальные классификации задач по физике, необходимо выделить существенные признаки физической задачи. Итак: что такое физическая задача? каковы ее существенные признаки? Полезно поставить и ряд других вопросов: когда и как возникает физическая задача? что значит решить физическую задачу? какие бывают физические задачи? Вопросы эти не так просты и далеко не так маловажны, как может показаться на первый взгляд.
12
При изучении какого-либо физического явления какие-то физические величины, характеризующие это явление, могут быть известны, а другие — нет. Если при исследовании какого-либо физического явления человек о нем знает все (в рамках этого явления), то никаких вопросов и задач для него не возникает. Задачи и вопросы возникают тогда, когда в процессе этого исследования некоторые физические величины, характеризующие данное явление, по каким-то причинам неизвестны. Следовательно, задача ставится (формулируется) человеком при изучении физического явления, когда в нем (явлении) неизвестны какие-либо связи, взаимодействия, физические величины и т. д. Таким образом, можно предложить такое определение физической задачи. Физическая задача — это физическое явление, точнее — его словесная модель (или совокупность явлений) с некоторыми известными и неизвестными физическими величинами, характеризующими это явление. Решить физическую задачу — это значит найти (восстановить) неизвестные связи, физические величины и т. д. Из этих определений і немедленно следуют две классификации физических задач. Первая основана на различии методов нахождения неизвестных величин, а вторая — учитывает содержание физического явления, которое отражает каждая физическая задача.
