КУРС ЛЕКЦИЙ

 

по дисциплине «Физика»

для студентов заочной (ускоренной) формы обучения

 

Лекция №1

Тема: «Введение»

Вопросы: 1)Физика как фундаментальная наука.

2)Роль физики в становлении инженера.

3) Общая структура и задачи курса.

Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы движения. Поэтому понятия физики и ее законы лежат в основе всего естествознания. Физика относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений.

В своей основе физика – экспериментальная наука: ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Эти законы представляют собой количественные соотношения и формируются на математическом языке.

Различают экспериментальную физику – опыты, проводимые для обнаружения новых фактов и для проверки известных физических законов, и теоретическую физику, цель которой состоит в формулировке законов природы и объяснении конкретных явлений на основе этих законов, а также в предсказании новых явлений. При изучении любого явления опыт и теория в равной мере необходимы и взаимосвязаны.

В соответствии с многообразием исследуемых объектов и форм движения физической материи физика подразделяется на ряд дисциплин (разделов), в той или иной мере связанных друг с другом. Деление в физике на отдельные дисциплины неоднозначно, и его можно проводить, руководствуясь различными критериями. По изучаемым объектам физика делится на физику элементарных частиц, физику ядра, физику атомов и молекул, физику газов и жидкостей, физику твердого тела, физику плазмы. Другой критерий – изучаемые процессы или формы движения материи. Различают: механическое движение, тепловые процессы, электромагнитные явления, гравитационные сильные, слабые взаимодействия; соответственно в физике выделяют механику материальных точек и твердых тел, механику сплошных сред (включая акустику), термодинамику и статическую механику, электродинамику (включая оптику), теорию тяготения, квантовую механику и квантовую теорию поля. Указанные подразделения физики часто перекрываются вследствие глубокой внутренней взаимосвязи между объектами материального мира и процессами, в которых они участвуют. По целям исследования выделяют иногда также прикладную физику (например, прикладная оптика).

Особо выделяют в физике учения о колебаниях и волнах, что обусловлено общностью закономерностей колебательных процессов различной физической природы и методов их исследования. Здесь рассматриваются механические, акустические, электрические и оптические колебания и волны с единой точки зрения.

Современная физика содержит небольшое число фундаментальных физических теорий, охватывающих все разделы физики.

В качестве фундаментальных теории физики следует выделить:

1. Классическая механика Ньютона. Фундаментальное значение для всей физики имело введение Ньютоном понятия состояния. Первоначально оно было сформулировано для простейшей механической системы – системы материальных точек. Именно для материальных точек непосредственно справедлива законы Ньютона. Во всех последующих физических теориях понятие состояния было одним из основных. Состояние механической системы полностью определяется координатами и импульсами всех образующих тел.

2. Механика сплошных сред. Газы, жидкости и твердые тела в механике сплошных сред рассматриваются как непрерывные однородные среды. Вместо координат и импульсов частиц состоянии системы однозначно характеризуется следующими функциями координат и времени : плотностью , давлением и гидродинамической скоростью , с которой переносится масса. Уравнение механики сплошных сред позволяют установить значения этих функции в любой последующий момент времени, если известны их значения в начальный момент и граничные условия.

3. Термодинамика. Все содержимое термодинамики является в основном следствием двух начал: первого начала – закона сохранения энергии, и второго начала, из которого следует необратимость макроскопических процессов.

В классической термодинамике изучают состояния теплового равновесия и равновесные (протекающие бесконечно медленно) процессы.

4. Статическая физика. (Статическая механика). В классической статической механике вместо задания координат и импульсов частиц системы задается функция распределения частиц по координатам и импульсам, .

В последние десятилетия все большее значение приобретает исследование плазмы. Лишь статическая теория, как правило, способна дать ответ на различные вопросы, связанные с поведением плазмы.