Механика и теория относительности - Матвеев А.Н.
ISBN 5-329-007242-9
Скачать (прямая ссылка):
в книге рассматриваются такие вопросы, как движение в неинерциальных
системах отсчета, ииерциальные навигационные системы, гироскопические
явления, движение искусственных спутников Земли, динамика тел переменной
массы, движение в электромагнитных полях, соотношение между массой и
энергией и др.
Материал данного курса физики написан единообразно в методическом
отношении. Каждая глава начинается с краткой обобщенной формулировки ее
основной идеи, а каждый параграф - с ориентировки читателя на узловые
вопросы излагаемого в нем материала. Систематически разбираются примеры
решения наиболее важных задач, развивающих теорию. В тексте специально
выделены краткие формулировки наиболее важных положений, формулы и
вопросы для самостоятельного контроля. Большое число рисунков помогает
восприятию материала. В приложениях содержатся необходимые справочные
данные.
Общеизвестно, что теоретические знания без умения применять их для
решения практических задач бесполезны. Поэтому неотъемлемой частью
изучения курса общей физики является решение задач. В конце книги после
изложения теоретического материала приводятся задачи для самостоятельного
решения и ответы на них.
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1
1. Задачи и методы физики
2. Физические величины и их
измерение
3. Об определении понятий
и величин в физике
4. Системы единиц
физических величин
Физические модели являются математическими, цо не математика является их
основой. Количественные соотношения между физическими величинами
выясняются в результате измерений, наблюдений и экспериментальных
исследований и лишь выражаются на языке математики. Однако другого языка
для построения физических теорий не существует.
1. Задачи и методы физики
Задачи физики. Встречаясь в повседневной жизни и практической
деятельности с различными физическими объектами, явлениями, ситуациями и
связями между ними, человек создает в своем сознании модель, которая
состоит из образов этих объектов, явлений, ситуаций и связей между ними,
а также правил оперирования с ними. Модели физической действительности
начали создаваться в сознании человека вместе с возникновением самого
сознания. Поэтому нет ничего удивительного в том, что некоторые элементы
этих моделей (например, понятия пространства и времени) столь глубоко
укоренились в нашем сознании, что ряд философов считали их формами
сознания, а не отражением в сознании элементов внешнего мира. При
изучении физики как науки весьма важно всегда иметь в виду модельный
характер ее построений. Задача физики состоит в том, чтобы создать в
нашем сознании такую картину физического мира, которая наиболее полно
16
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ
отражает свойства мира и обеспечивает такие соотношения между элементами
модели, какие существуют между элементами внешнего мира.
Абстракции и ограниченность моделей. В реальном физическом мире связи
между явлениями и предметами столь многообразны, что охватить их все
невозможно не только в практическом, но и в теоретическом принципиальном
смысле. Последнее обстоятельство обусловлено неисчерпаемостью свойств
материи. Поэтому при создании моделей принимаются во внимание только
существенные для данного круга явлений свойства и связи. Лишь благодаря
такому ограничению удается создать модель, которую возможно охватить
мысленным взором. Задача отбрасывания всего несущественного для данного
явления выступает в качестве важнейшего элемента физического
исследования. Например, при изучении законов движения планет вокруг
Солнца нет необходимости принимать во внимание давление солнечных лучей и
солнечного ветра на планеты, а при рассмотрении поведения хвостов комет
их учет является необходимым. Известны многочисленные факты неудачи
научного поиска из-за того, что исследователи пытались учесть факторы,
которые для исследуемого явления не имеют значения.
Учет лишь существенных факторов сводится к абстрагированию от реальной
ситуации и созданию модели в рамках принятых абстракций.
Используемые модели являются приближенными моделями, и их справедливость
может быть гарантирована лишь в пределах применимости употребляемых
абстракций. Вне этих пределов модель может стать неприменимой и даже
бессмысленной.
Поэтому в физическом исследовании весьма важно иметь на каждом этапе
ясное понимание, почему считается применимой именно та модель, которая
используется. Здесь существенно подчеркнуть, что один и тот же физический
объект в различных ситуациях может быть представлен различными моделями.
Например, при рассмотрении движения Земли вокруг Солнца можно в качестве
модели принять модель материальной точки с массой Земли, расположенной в
ее центре. Эта же модель Земли применима в первом приближении при
рассмотрении полетов спутников вокруг Земли на достаточно большом
расстоянии от нее. Однако для более точного описания движения спутников
такая модель неприменима, поскольку Земля не является строго шаром и ее
масса неравномерно распределена по объему, благодаря чему сила тяготения,
